Oświadczenie kierującego pracą
Oświadczam, że praca dyplomowa magisterska studentki Lidii Świątek pt. Zastosowanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej do
badania reakcji hydrogermylacji związków aromatycznych została przygotowana pod moim kierunkiem, stwierdzam, że spełnia ona warunki
przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie tytułu zawodowego magistra.
Data podpis kierujÄ…cego pracÄ…
Oświadczenie autora pracy
Świadoma odpowiedzialności prawnej oświadczam, że niniejsza praca dyplomowa magisterska pt. Zastosowanie wysokosprawnej
chromatografii cieczowej do badania reakcji hydrogermylacji związków aromatycznych została napisana przeze mnie samodzielnie i nie
zawiera treści uzyskanych w sposób niezgodny z obowiązującymi przepisami (Ustawa z dnia 04.02.2004 r. o prawie autorskim i prawach
pokrewnych: Dz. U. z 2000 r. nr 80, poz. 904 z póz
niejszymi zmianami).
Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej przedmiotem procedur związanych z uzyskaniem tytułu zawodowego w
szkole wyższej.
Oświadczam ponadto, że niniejsza wersja jest identyczna z załączoną wersją elektroniczną.
1
Data podpis autora pracy
AKADEMIA PODLASKA
______________________________________________
WYDZIAA
NAUK ÅšCISA
YCH
Kierunek chemia
Lidia ÅšwiÄ…tek
2
Zastosowanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej
do badania reakcji hydrogermylacji związków aromatycznych
Praca magisterska napisana
w Katedrze Chemii Organicznej
pod kierunkiem
Prof. dr hab. Bronisława Krzysztofa Głoda
Siedlce, 2007
Study of hydrogermylation of aromatic compounds using HPLC assay
SÅ‚owa kluczowe:
3
- reakcja hydrogermylacji
- zwiÄ…zki metaloorganiczne
- zwiÄ…zki benzylogermanowe
-wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC)
- chromatografia w układzie faz odwróconych
4
 5
Panu prof. dr hab. Bronisławowi Krzysztofowi Głodowi
składam serdeczne podziękowania
za okazałą pomoc i cenne wskazówki
w czasie wykonywania pracy magisterskiej
6
Panu prof. dr hab. Nikołajowi Jerczakowi
oraz
Panu mgr Krzysztofowi Pypowskiemu
dziękuję za udostępnienie do badań związków germanowych
Panu mgr Pawłowi Piszczowi
serdecznie dziękuję
za pomoc w wykonywaniu
7
części eksperymentalnej pracy
8
SPIS TREÅšCI
1. WST
P .....................................................................................................................................10
2. CZ
ŚĆ LITERATUROWA ...................................................................................................11
2.1. Właściwości fizyczne germanu ..........................................................................................11
2.2. Właściwości chemiczne germanu.......................................................................................13
2.3. Występowanie germanu .....................................................................................................14
2.5. Doniesienia literaturowe dotyczące otrzymywania związków benzylogermanowych oraz ich właściwości. 18
2.5.1. Syntezy ........................................................................................................................18
2.5.1.1. Tetrabenzylogerman .............................................................................................18
2.5.1.2. Tribenzylohalogenogerman ..................................................................................18
2.5.1.3. Tribenzylohydrogerman .......................................................................................19
2.5.1.4. Dibenzylodihalogenogerman................................................................................20
2.5.1.5. Heksabenzylodigerman ........................................................................................20
2.6. Badawnia spektroskopowe związków benzylogermanowych............................................21
2.6.1. Spektroskopia NMR ...................................................................................................21
2.6.2. Spektrometria mas .......................................................................................................22
2.6.3. Spektroskopia IR .........................................................................................................23
2.7. ZwiÄ…zki metaloorganiczne..................................................................................................23
2.8. Zastosowanie HPLC do oznaczania związków metaloorganicznych.................................24
2.8.2. Oznaczane zwiÄ…zki germanoorganiczne metodÄ… RP-HPLC. Doniesienia literaturowe. 25
2.9. Cel pracy.............................................................................................................................25
3. CZ
ŚĆ DOŚWIADCZALNA ................................................................................................27
3.1. Aparatura ............................................................................................................................27
9
3.1.1. Wysokosprawny chromatograf cieczowy....................................................................27
3.1.2. Preparatywny chromatograf wykluczania sterycznego (SEC) ....................................29
3.2. Wartość logP.......................................................................................................................30
3.3. Warunki pracy chromatografu............................................................................................30
3.4. Odczynniki użyte do analiz ................................................................................................30
3.5. Przygotowywanie próbek ...............................................................................................31
4. WYNIKI ...........................................................................................................................38
6. WNIOSKI.........................................................................................................................54
7. LITERATURA.................................................................................................................54
1. WST
P
W 1871 roku Klemens A. Winkler odkrył pierwiastek, który na cześć swojej ojczyzny nazwał germanem. German jest powszechnie
stosowany jako półprzewodnik do produkcji tranzystorów, które z kolei są stosowane w radiotechnice i urządzeniach elektronicznych [1, 2]. W
1970 roku związki germanowe zaczęły być popularne w Japonii, a następnie w innych krajach jako leki na niektóre choroby takie jak rak czy AIDS
[3]. Odkrycie szerokiego spektrum biologicznej aktywności Ge-132 pobudziło zainteresowanie syntezą farmakologicznych karbofunkcyjnych
poliorganogermsesquioksanów (RGeO1,5)n. Dlatego też Asai założył instytut badawczy Germanium Research Institute. Sukcesem tego instytutu jest
rozpowszechnienie leku pod handlowÄ… nazwÄ… Spirogermanyl [4].
Duże zainteresowanie syntezą związków germanoorganicznych w ostatnich dwudziestu latach spowodowało rozpowszechnienie tych
związków m.in. w:
" medycynie jako leki [4],
" rolnictwie jako biostymulatory [5],
10
" mikroelektronice do produkcji cienkich powłok z germanu [1].
Wiadomo, że zbyt małe lub zbyt duże stężenie związków germanoorganicznych wpływa negatywnie na organizmy żywe. Uważa się, że negatywne
właściwości mają związki nieorganiczne. Związki germanoorganiczne są poszukiwane ze względu na ich potencjalne właściwości
antykancerogenne i antyoksydacyjne [3, 6].
2. CZ
ŚĆ LITERATUROWA
2.1. Właściwości fizyczne germanu
Wolny german ma barwę szarobiałą z metalicznym połyskiem [1]. Posiada on jedną odmianę krystalizującą w układzie regularnym (w postaci
regularnych ośmiościanów) i tworzącą sieć przestrzenną typu diamentu [8]. Ma pewne właściwości metaliczne, co przejawia się w takich
właściwościach fizycznych jak kowalność czy przewodnictwo elektryczne. Można wyróżnić:
11
" przewodnictwo samoistne  polegające na tym, że wskutek doprowadzenia dostatecznej energii następuje rozerwanie niektórych wiązań
kowalencyjnych i wytrącenie elektronów z ich położeń. Elektrony te mogą wędrować w jednym kierunku, a pozostawione dodatnie dziury
w drugim,
" przewodnictwo niesamoistne (domieszkowe)  większe od przewodnictwa samoistnego. A
adunek elektryczny przenoszÄ… elektrony
nadmiarowe, pochodzące np. od atomów arsenu, posiadającego pięć elektronów na powłoce walencyjnej, cztery z nich tworzą wiązania, a
piąty może przewodzić prąd [2]. Są to półprzewodniki typu n (ang. negative). Natomiast w przypadku półprzewodników typu p (ang.
positive) wprowadzane są atomy pierwiastka, które wytwarzają niedomiar elektronów. Powstają dziury elektronowe posiadające zdolność
przewodzenia prÄ…du.
Tabela 1. Właściwości fizykochemiczne germanu
WA
AÅšCIWOÅšCI FIZYKOCHEMICZNE GERMANU
Konfiguracja elektronowa [18Ar] 3d104s24p2
Masa atomowa [g/mol] 72,59
Liczba atomowa 32
5,323
GÄ™stość [gÅ"cm-3]
Temperatura topnienia [°C] 958
Temperatura wrzenia [°C] 2850
Elektroujemność w skali Paulinga 1,8
Objętość atomowa [cm3/mol] 13,63
PromieÅ„ atomowy [Å] 1,22
Stopień utlenienia (+II), (+IV)
Zawartość w skorupie ziemskiej [ppm] 7
Energia wiÄ…zania Ge-Ge [kJÅ"mol-1] 167
A. Józefowicz  Chemia ogólna
12
2.2. Właściwości chemiczne germanu
German wykazuje tendencję do tworzenia jonów Ge(+II) oraz kwasowe i zasadowe właściwości tlenków i wodorotlenków [2]. Występuje
on na +II i +IV stopniu utlenienia, a także rzadziej na +I i +III stopniu utlenienia [8]. Związki na +II stopniu utlenienia przekształcają się w bardziej
trwałe na +IV [1]. W atmosferze powietrza oraz w zasadach i kwasach nieutleniających german(+II) jest trwały [1, 8]. Dopiero po silnym ogrzaniu
utlenia siÄ™ on do nierozpuszczalnego ditlenku germanu.
Å»#temp.
Å»#
Å»#
Ge + O2 GeO2
Reakcja 1.
Woda w temperaturze pokojowej nie oddziałuje na german. Natomiast rozpuszcza się on w kwasach utleniających np. w stężonym kwasie
azotowym (V), do GeO2 [8]. German posiada cztery elektrony na zewnętrznej powłoce elektronowej w wyniku czego tworzy cztery wiązania
rozmieszczone tetraedrycznie. Wykazuje hybrydyzację sp3. Tworzy także związki z wodorem, które ulegają rozkładowi pod wpływem temperatury:
" GeH4 (gaz),
" Ge2H6 (ciecz),
" Ge3H8 (ciecz),
" Ge4H10 (ciecz),
" (GeH2) " (ciało stałe),
" (GeH) " (ciało stałe).
Czysty GeH4 otrzymuje siÄ™ w reakcji:
GeCl4 + LiAlH4 GeH4 + LiCl + AlCl3
Reakcja 2.
13
Z fluorowcami german tworzy halogenki typu GeX2 i GeX4. Dihalogenki charakteryzują się wyższymi temperaturami topnienia oraz
bardziej skomplikowaną siecią przestrzenną [8]. German z siarką tworzy siarczki GeS oraz GeS2. Pierwszy z nich to ciało stałe o metalicznym
połysku, drugi jest białym osadem wytrącającym się pod wpływem działania siarkowodoru z silnie zakwaszonych roztworów germanianów.
2.3. Występowanie germanu
German należy do pierwiastków o małym rozproszeniu w skorupie ziemskiej (Tabela 1). Minerałem, w którym german został wykryty przez
Winklera jest argyrodyt Ag8GeS6 [3]. Należy wymienić także germanit Cu3(Ge,Fe)S4 stanowiący główną jego rudę [10]. Jego ilość w skałach i
minerałach przekracza 1 ppm [11]. Zawartość germanu tylko w głównych typach skał mieści się w zakresie 0,3  2,4 ppm [13].
Jest on obecny w małych ilościach, w niektórych gatunkach węgla kamiennego. Popiół tych węgli oraz pyły dymnicowe z ich spalenia mogą
zawierać do 0,1% germanu [8, 12]. Wody z
ródlane wydobyte ze znacznych głębokości pod powierzchnią ziemi zawierają do 0,03 mg/l germanu [9].
German został także wykryty w części meteorytów obok takich pierwiastków jak nikiel, iryd, gal.
W środowiskach wietrznych german jest bardzo ruchliwy. A
atwo rozpuszczalny związek Ge(OH)2 transportowany jest do zbiorników
wodnych oraz podlega sorpcji przez wodorotlenki żelaza i substancjÄ™ organicznÄ…. W morzach stężenie germanu wynosi 0,07 µg/l. W glebach
średnia jego zawartość wacha się w granicach 0,8 -1,6 ppm.
Ultraczysty german (o czystości przekraczającej 1:109) otrzymuje się przez oczyszczanie strefowe. Pręt pierwiastka ogrzewa się aż
powstanie wąska strefa stopiona. Wówczas czysty metal krystalizuje z fazy stopionej [2].
Ge reg "! Ge stop w 958,5 °C
układ regularny faza ciekła
sieć diamentu
14
Schemat 1.
Człowiek pobiera ten pierwiastek z powietrza, wody i pożywienia. Dlatego oznaczanie germanu w próbkach żywności jest ważne [16].
German znajduje się też w większości roślin[13].
2.4. Biologiczna aktywność germanu i jego związków
Okazało się, że wiele roślin zawiera znaczne ilości związków germanowych. Przy czym wyższe wartości przypadają na rośliny powszechnie
uznawane za lecznicze (Tabla 3). Związek między kolorem produktu, a zawartością germanu został zauważony na przykładzie trzech kolorów
pieprzu. Zielony zawiera najmniej germanu, następnie żółty, a największe ilości występują w czerwonym (Tabela 3). Ta korelacja może świadczyć
o tym, że wyższe stężenia germanu przypadają na produkty o czerwonym kolorze. [12]
Tabela 3. Występowanie germanu w roślinach [12]
Nazwa roÅ›liny Stężenie [µg/g]
pomidor 0,36
cebula 0,29
zielony pieprz 0,16
15
żółty pieprz 0,28
czerwony pieprz 0,48
czosnek 2,78
marchew 0,60
ziemniak 1,85
echinacea 5,21
żeń szeń 0,38
pędy bambusa 0,42
mÄ…ka sojowa 3,64
soja 9,36
kasz jęczmienna 1,64
German występuje prawie we wszystkich organizmach żywych jako mikroelement [10]. Niektóre z
ródła podają, że występują we wszystkich
organizmach zwierzęcych w stężeniach 0,07-1,5 ppm, z czego wyższe wartości przypadają na organizmy morskie [13]. Generalnie jest on mało
szkodliwy dla człowieka, lecz wdychanie pyłów zawierających jego halogenki może działać toksycznie [13].
W 1922 roku odkryto, że nieorganiczne mieszaniny germanu mają wpływ na organizmy żywe. Udowodniono, że nieorganiczny GeO2
pobudza produkcję czerwonych krwinek. Następnie od roku 1925 badano biologiczną aktywność związków germanoorganicznych ze względu na
ich właściwości antynowotworowe i antydrobnoustrojowe [3, 17].
Okazało się, że wiele z nich ma niekorzystny wpływ na bakterie z rodziny Trypanosoma, Spirochaeta, Pneumococcus i Streptococcus.
Odkryto także właściwości stymulująco-pobudzające związków (Me2GeO)n na wzrost wielu drobnoustrojów [14].
Chociaż toksyczność związków germanu jest niska to faktem jest, że długotrwałe ich przyjmowanie przez człowieka może powodować
dysfunkcje nerek oraz akumulację w tkankach. Innymi oznakami są anemia, zwiotczenie mięśni. Wymienione efekty pojawiają się na długo po
zaprzestaniu przyjmowania związków germanu. Efekt ten jest powolny [3]. Zauważono także ,że kumulacja germanu w tkankach była dużo większa
16
w przypadku przyjmowania nieorganicznego germanu GeO2, przez pacjentów. Natomiast toksyczność i kumulacja germanu w przypadku
przyjmowania preparatu Ge-132 była dużo niższa. Prawdopodobnie toksyczność organicznych związków germanu wynika z zanieczyszczenia ich,
nieorganicznymi zwiÄ…zkami.[3, 18, 19]
Kumulacja germanu w tkankach może prowadzić do ostrego zapalenia nerek, z drugiej strony niedobór może sprzyjać powstawaniu raka
żołądka. Dlatego częste spożywanie produktów spożywczych z wysoką zawartością germanu np. soja może pomóc w zapobieganiu tej
chorobie[16].
Uważa się, że najbardziej aktywne biologicznie, o szerokim spektrum działania są:
- ²-karboksyetylogerman (sesquiokside, Ge-132),
- dwuchlorowodorek8-8-dietylo-2-[3-(N-dimetyloamina)-propylo]-
2-azo-8-germaspiro[4,5]dekanu (spirogerman).
Okazało się, że spirogerman ma wprawdzie niewielkie ale pozytywne działanie na pacjentów z zaawansowaną chorobą nowotworową. Ge-
132 wykazuje korzystny efekt u pacjentów z zaawansowanym rakiem płuc [3, 20].
W latach osiemdziesiątych stwierdzono możliwość antynowotworowego działania związków germanu, sprzedawanych jako sesquitlenek
(Ge-132) lub spirogerman. Jednakże nie zostało to potwierdzone przez badania kliniczne [3]. Tym niemniej ostatnio zaobserwowano całkowitą
reemisję niektórych odmian nowotworów złośliwych, np. płuc [21 ]
Badania wykazały się, że german(IV) może zmniejszyć mutagenne właściwości benzo[a]pirenu. Benzo[a]piren jest jednym z
wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), który powstaje podczas niecałkowitego spalenia materiału organicznego (rozpad
ligniny) lub podczas syntezy związków niskocząsteczkowych. Został on zaliczony do związków o prawdopodobnym działaniu kancerogennym i
mutagennym [15].
17
2.5. Doniesienia literaturowe dotyczące otrzymywania związków benzylogermanowych oraz ich właściwości.
2.5.1. Syntezy
2.5.1.1. Tetrabenzylogerman
Tetrabenzylogerman otrzymuje siÄ™ w reakcji GeCl4 z odczynnikiem Grignarda: (Bn)MgCl.
W wyniku tej reakcji powstaje (Bn)4Ge oraz produkt uboczny (Bn)3GeCl ( Schemat 2).
wydajności:
Et2O
4
Å»#Å»# Å»#GeCl ,C6H6
Å»# Å»#Å»#Å»#
(Bn)3Cl + Mg (Bn)MgCl (Bn)4Ge 80-90%
C6H6
4,
Å»#GeClÅ»#Å»#
Å»#
(Bn)3GeCl 10%
Schemat 2.
Metoda ta jest bardzo często stosowana ze względu na wysoką wydajność. Tetrabenzylogerman jest związkiem wyjściowym w syntezie innych
związków benzylogermanowych [20].
2.5.1.2. Tribenzylohalogenogerman
Działając gazowymi halogenami lub hydrohalogenami na tetrabenzylogerman otrzymuje się tribenzylohalogenogermany (Schemat 3).
18
X2 lubHX
Å»#Å»#Å»#
Å»#
(Bn)4Ge (Bn)3GeX
Schemat 3.
Tribenzylohalogenogermany otrzymuje się także, działając odpowiednimi hydrohalogenami na heksabenzylodigermoksan. Otrzymuje się go w
reakcji tribenzylobromogermanu z alkoholowym roztworem azotanu srebra( Schemat 4) [22, 23].
Br2 2 AgNO3 ,
Å»#Å»#,BrCH CH2Br Å»#
Å»#Å»#Å»# Å»#
Å»# Å»#Å»#Å»#ROH
(Bn)4Ge (Bn)3GeBr (Bn)3GeOGe(Bn)3
Å»#HCl
Å»#
Å»#
(Bn)3Ge-O-Ge-(Bn)3 (Bn)3GeCl
Schemat 4.
2.5.1.3. Tribenzylohydrogerman
(Bn)3GeH uzyskuje się poddając redukcji bromotribenzylogerman. Reduktorami może być LiAlH4 lub NaBH4 (Schemat 5.) [16]
1.Eter:benzen(1:1)
4
Å»#2.LiAlH :Et2O
Å»#Å»#Å»#Å»#
Å»#
(Bn)3GeBr (Bn)3GeH
Schemat 5.
19
2.5.1.4. Dibenzylodihalogenogerman
Dibenzylodihalogenogermany otrzymyje siÄ™ w reakcji monobenzylotrihalogenogermanu
z halogenkiem benzylomagnezowym (Schemat 6) [16].
Bn MgCl,GeCl4
Å»#(Å»#)Å»#Å»#Å»#
Å»#
(Bn)GeCl3 (Bn)2GeCl2
Schemat 6.
2.5.1.5. Heksabenzylodigerman
Heksabenzylodigerman syntezuje siÄ™ w reakcji tribenzylolitogermanu z bromo-trietylogermanem. Produktem ubocznym jest heksaetylodigerman
lub tribenzylotrietylodigerman (Schemat 7) [23, 24].
CH CH )3
3 2
Å»#(Å»#Å»#Å»#GeBr
Å»#
Å»#
(Bn)3GeLi (Bn)3GeGe(Bn)3 + (CH3CH2)3GeGe(CH3CH2)3
lub
Schemat 7. (Bn)3GeGe(Bn)3
2.5.2 Właściwości związków bennzylogermanowych
Reakcją charakterystyczną dla benzylogermanów jest reakcja hydrogermylacji. Jest to reakcja addycji w/w związków do wiązań
wielokrotnych [25, 26]
20
2
Å»#CH =CH -R Kat
Å»#Å»#Å»#,Å»#.
Å»#
(Bn)3GeH (Bn)3GeCH2CH2R + (Bn)3GeCHR
CH3
R= -CH2CN; -CH(OEt)2
Schemat 8.
Monobenzylohalogenogermany wykorzystuje się syntezie germatranów związków, które wykazują dużą aktywność biologiczną.
EtOH/Et3N
(Bn)GeCl3 N(CH2CH2OH)3 (Bn)Ge(OCH2CH2)3N
Schemat 9.
Związki benzylogermanowe stosuje się jako substraty lub produkty pośrednie w syntezach organicznych. Wykorzystuje się je także jako
związki modelowe 14 grupy węglowców.
2.6. Badawnia spektroskopowe związków benzylogermanowych
2.6.1. Spektroskopia NMR
21
 Spektroskopia NMR pozwala określić szkielet związku zbudowanego z atomów węgla i wodoru. Zjawisko magnetycznego rezonansu
jądrowego dla jader 1H oraz 13C w cząsteczce jest nieco inne ponieważ znajdują się w innym otoczeniu. Widoczne jest to na widmie w postaci
pików różniących się intensywnością i występowaniem w różnych obszarach widma.
Widma 1H NMR związków germanu występują jako szeroki sygnał najczęściej w postaci multipletu.
Tabela 4. Przesunięcia chemiczne związków benzylowych [23, 24, 28].
WiÄ…zanie PrzesuniÄ™cie chemiczne ´ [ppm]
- Ge - H od 3,6 do 5,8
Grupa fenylowa od 6,1 do 7,9
- CH2 - od 2,1 do 3,1
2.6.2. Spektrometria mas
Jest to metoda umożliwiająca pomiar masy cząsteczkowej. Badając masy fragmentów powstałych w procesie rozpadu wzbudzonej
74
cząsteczki można często można określić strukturę związku. Izotopem dominującym jest Ge. Pozostałe cztery mają niższą intensywność,
proporcjonalną do zawartości procentowej izotopów germanu. Uwidacznia się to na widmie masowym w postaci pięciu pików.
Jonem podstawowym związków benzylogermanowych jest najczęściej jon benzylowy m/z = 91. Większość widm benzylogermanów
posiada jon benzylogermanowy o m/z = 165. W reakcjach fragmentacji najczęściej odrywają się
rodniki: H‡ , CH3‡ , Ph‡ , Bn‡ oraz
czÄ…steczki: H2 , C2H2 , C2H4 , C2H6 , PhCH3 [8, 29].
22
2.6.3. Spektroskopia IR
Dzięki widmom w podczerwieni uzyskujemy informację na temat grup funkcyjnych znajdujących się w cząsteczce. Absorbowane częstości
promieniowania odpowiadają konkretnym drganiom cząsteczki, które można przyporządkować do odpowiednich pików na widmie. Na tej
podstawie można stwierdzić jakie grupy funkcyjne zawiera dana cząsteczka. Każde widmo IR zawiera wiele różnych, niepowtarzalnych pików,
które odpowiadają drganiom cząsteczki. Zakres absorpcji promieniowania podczerwonego zwany jest odciskiem palca, bo jeśli dwa związki mają
takie same widmo to sÄ… one identyczne.
Pasma dla benzylogermanów leżą w zakresie ok. 500 cm-1, odpowiadają drganiom rozciągającym wiązania Ge - C.
Tabela 5. Charakterystyczne pasma absorpcji dla związków benzylogermanowych [16].
WiÄ…zanie Zakres absorpcji [cm-1]
Ge - H 2034  2038
Ge - Cl 336  362
Ge - Ge 234
2.7. ZwiÄ…zki metaloorganiczne
23
Różnica między związkami metaloorganicznymi a kompleksowymi wynika z różnic w ich budowie.
W przypadku związków metaloorganicznych wiązanie węgiel  metal wykazuje charakter kowalencyjny, gdzie metal jest bardziej
elektrododatni.
´ + ´ -
M C

Najprostszym przykładem są związki Grignarda, które są wykorzystywane jako katalizatory w syntezie związków o pożądanej konfiguracji
stereochemicznej.
Natomiast związki kompleksowe składają się z atomu centralnego, który jest akceptorem par elektronowych i ligandów, które są donorami
par elektronowych. Związki te nie muszą zawierać wiązania węgiel  metal [30].
ZwiÄ…zkami metaloorganicznymi zainteresowano siÄ™ szerzej na poczÄ…tku lat siedemdziesiÄ…tych w zwiÄ…zku z odkryciem toksycznego
działania metylortęci. Okazało się, że duża jej ilość kumuluje się w rybach, wodzie morskiej i osadach morskich. Od tego momentu bardzo
restrykcyjnie podchodzi się do zawartości rtęci w produktach spożywczych. Jej zawartość nie może przekraczać 1 ppm [31].
Pierwiastki grupy 14 obok germanu, takie jak krzem, cuna i ołów znane są z tworzenia całego szeregu związków metaloorganicznych.
Związki germanoorganiczne jako nietoksyczne mogą być alternatywą w stosunku do toksycznych metaloorganicznych związków cyny.
Ograniczeniem ich szerokiego zastosowania jest cena.
Efekt hiperkoniugacji dotyczy karbokationów i opisuje ich trwałość. Efekt ten polega na oddziaływaniu niezajętego orbitalu  i
sÄ…siadujÄ…cego z nim orbitalu ´. OddziaÅ‚ywanie to stabilizuje karbokation i obniża jego energiÄ™.
2.8. Zastosowanie HPLC do oznaczania związków metaloorganicznych.
Chociaż obecnie całkowitą zawartość metali w próbce oznacza się za pomocą AAS lub ICP OES ostatnio obserwuje się wzrost
zainteresowania technikami chromatograficznymi[32]. HPLC z detektorami klasycznymi lub sprzężone z AAS mogą być zastosowane do specjacji
metali, włączając w to związki metaloorganiczne [33]. Początkowo jony metali oznaczane były za pomocą chromatografii jonowymiennej jednak w
trakcie rozwoju stopiła się ona z wysokosprawną chromatografią cieczową.
24
Związki metaloorganiczne można rozdzielać w odwróconym układzie faz na kolumnie niepolarnej. Rozdział następuje wskutek oddziaływań
międzycząsteczkowych pomiędzy eluentem a fazą stacjonarną. Związki metaloorganiczne rozpuszczają się w polarnych rozpuszczalnikach dlatego
możliwy jest ich rozdział w odwróconym układzie faz. Chromatografowane związki w takich warunkach opuszczają kolumnę w kolejności
zmniejszających się ich polarności. Eluenty stosowane najczęściej to acetonitryl, metanol i woda.
Detektor fotometryczny działa na zasadzie absorpcji promieniowana nadfioletowego (UV) i światła widzialnego (VIS), przez badany
związek. Detektor taki stosuje się do wykrywania związków, które zawierają w cząsteczce wiązania nienasycone i grupy chromoforowe  N=N- , -
N=O , =C=O. Przykładem mogą być związki aromatyczne.
2.8.2. Oznaczane zwiÄ…zki germanoorganiczne metodÄ… RP-HPLC. Doniesienia literaturowe.
Metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej były oznaczane:
" ł-cyjanopropylotribenzylogerman oraz jego izomer. Najlepszy rozdział (ą=1,64)
uzyskano na kolumnie modyfikowanej arylowej (RP SG-NAF) gdzie fazą ruchomą był acetonitryl/ woda w stosunku 70/30.Czay retencji
wynosiły 13,205 min. i 20,922 min. Na kolumnach (RP SG-C18) i (RP SG-C8) rozdział był niepełny [34].
" heksabenzylodigermoksan i heksabenzylodigerman. Związki te zostały rozdzielone (ą = 1.11) na kolumnie arylowej (RP SG-NAF), w fazie
ruchomej acetonitryl/woda. Na kolumnie
(RP SG-C18) rozdział był dużo gorszy (ą=1,03) w fazie ruchomej metanol/woda. Dodatkowo czasy retencji okazały się trzy razy dłuższe [35].
2.9. Cel pracy
25
W Zakładzie Chemii Środowiska, Instytutu Chemii, Akademii Podlaskiej opracowane zostały metody syntezy związków. Skład i struktura
otrzymanych związków potwierdzona została przy użyciu analizy elementarnej, NMR, MS i IR. Okazało się jednak, że produkty reakcji nie były
czystymi zwiÄ…zkami.
W literaturze opisane są metody oznaczania związków benzylogermanowych. Rozdział produktów reakcji hydrogermylacji uzyskano
metodÄ… HPLC na kolumnie arylowej modyfikowanej.
Celem pracy było opracowanie metody analizy związków benzylogermanowych za pomocą HPLC na kolumnie RP-18 i na kolumnie
węglowej oraz sprawdzenie czy metoda ta będzie przydatna w badaniach produktów reakcji.
26
3. CZ
ŚĆ DOŚWIADCZALNA
3.1. Aparatura
3.1.1. Wysokosprawny chromatograf cieczowy
Wysokosprawny chromatograf cieczowy firmy Knauer (Niemcy), na którym zostały wykonane pomiary zbudowany jest z:
1. czterech zbiorników na eluenty co umożliwia zastosowanie gradientu przepływu fazy ruchomej,
2. sterownika Manager 5000 z degazerem,
3. pompy 1000 z głowicą analityczną z możliwością przepływu od 0,001 do 10 ml/min.
(maksymalne ciśnienie pracy - 400 atmosfer),
4. dozownika z pÄ™tlÄ… na nastrzyk 20µl,
5. komory mieszania z analityczną celą przepływową,
6. kolumny chromatograficznej C-18 (Hypersil, Wielka Brytania),
kolumny chromatograficznej grafitowej (Hypercarb, Hypersil, Wielka Brytania),
7. termostatu do kolumny , działającego w zakresie temperatur od 5 0C do 85 0C,
8. detektora UV/ VIS z matrycÄ… diodowÄ… z zakresem spektralnym 190-380 nm,
27
 9. detektora fluorescencyjnego RF-10AXL (Shimadzu, Japonia),
10. komputera z programem do naboru i obróbki danych chromatograficznych Eurochrom 2000 V. 3.05
3
1 10
2
5
4 6,7
8 9
Schemat 3. Schemat HPLC
28
Zdjęcie 1. Wysokosprawny chromatograf cieczowy firmy Knauer
3.1.2. Preparatywny chromatograf wykluczania sterycznego (SEC)
Chromatograf preparatywny (Dionex, Germering, Niemcy) składał się z:
" interfejsu UCI-100,
" autosamplera ASI-100,
" pompy, zawierajÄ…cej degazer, P-580,
" kolumny z prekolumnÄ…, do wykluczania sterycznego PLgel (5µm, 50 Å, 600 x 7,8 mm I.D; zÅ‚oże-PS/DVB) (Polymer Laboratories, Amherst,
Stany Zjednoczone),
" detektora spektrofotometrycznego z matrycÄ… diodowÄ… UVD-340S,
" kolektora frakcji Foxy Jr.fraction collector (Isco, Lincoln, Stany Zjednoczone),
29
" programu do naboru i obróbki danych Chromleon v. 6,20 (Dionex-Softron, Germering, Niemcy) zainstalowanym komputerze IBM-PC
kompatybilnym.
3.2. Wartość logP
Wartość logP oznacza hydrofobowość związku. Współczynnik podziału P = C(oktanol)/C(woda). LogP oblicza się na podstawie struktury chemicznej
związku. Wartość ta umożliwia przewidywanie aktywności biologicznej leków.
3.3. Warunki pracy chromatografu
- faza ruchoma  metanol 100%,
metanol 80%, woda 20%,
acetonitryl 100%
acetonitryl 80%, woda 20%
- szybkość przepływu 0,8 ml/min,
- wielkość nastrzyku 20µl,
- temperatura kolumny 20 oC.
3.4. Odczynniki użyte do analiz
- związki benzylogermanowe, zostały one przedstawione w Tabeli 6 ().
30
- metanol G Chromasolv Plus do HPLC (Sigma Aldrich, Niemcy),
- acetonitryl G Chromasolv Plus do HPLC (Sigma Aldrich, Niemcy),
- woda destylowana.
3.5. Przygotowywanie próbek
Roztwory przygotowywane były poprzez rozpuszczenie naważek w metanolu. Przechowywane były one w lodówce do jednego tygodnia.
Stężenia związków do analiz były rzędu 1 mM.
Tabela 6. Analizowane zwiÄ…zki.
31
Lp. Nazwa Wzór strukturalny Masa
zwiÄ…zku czÄ…st.
M g/mol]
1 hydrotribenzylogerman 347,009
H
Ge
2 chlorotribenzylogerman 381,454
Ge
Cl
3 tetrabenzylogerman 437,132
Ge
32
4 etoksytribenzylogerman 391,062
Ge O
5 Å‚-cyjanopropylotribenzylogerman 414,099
Ge
C N
6 Ä…-metylo,²- 414,099
cyjanobutylotribenzylogerman
N
Ge
33
7 “,Å‚-dietoksypropylotribenzylogerman 477,194
O
O
Ge
8 heksabenzylodigermoksan 708,002
Ge O Ge
9 heksabenzylodigerman 692,003
Ge
Ge
10 dichlorodibenzylogerman 325,776
Cl
Ge
Cl
34
11 dibenzylogermoksan 270,870
Ge O
35
" 1760  DymiÄ…ca ciecz Cadeta  pierwszy zwiÄ…zek metaloorganiczny  tlenek
kakodylu [(CH3)2As]2O
" 1827 sól Zeise go  pierwszy kompleks alkenowy - Na[PtCl3(C2H4)]
" 1852 K.J. König i M.E. Schweizer otrzymali czteroetyloołów - (C2H5)4Pb
" 1899 P. Barbier otrzymuje związki magnezoorganiczne RMgX, zbadane póz
niej
szczegółowo przez jego ucznia V. Grignarda (nagroda Nobla w 1912 r.)
" 1938 O. Roelen odkrywa proces hydroformylowania olefin (synteza  oxo )
" 1951 P.L. Pauson i S.A. Miller otrzymujÄ… ferrocen (C5H5)2Fe
" 1955 K. Ziegler i G. Natta opracowują proces niskociśnieniowej polimeryzacji olefin
(nagroda Nobla w 1963 r)
" 1961 L. Vaska otrzymuje kompleks (PPh3)2Ir(CO)Cl, który odwracalnie wiąże O2
" 1964 E.O. Fischer otrzymuje pierwszy kompleks karbenowy (CO)5W=C(OCH3)CH3
" 1965 G. Wilkinson, R.S. Coffey  homogeniczny katalizator selektywnego
uwodornienia olefin (PPh3)3RhCl
" 1973 E.O. Fischer otrzymuje pierwszy kompleks karbynowy I(CO)4Cra"CR
" 1983 R.G. Bergman, W.A.G. Graham  międzycząsteczkowa reakcja kompleksów
metali przejściowych przejściowych z alkanami  aktywacja wiązania C-H w
alkanach
36
36
Nagrody Nobla dla chemików metaloorganików:
" 1912 Victor Grignard  prace nad zwiÄ…zkami magnezo-
organicznymi, odkrycie tzw. odczynnika Grignarda
" 1963 Karl Ziegler i Giulio Natta  za odkrycie katalizato-
rów do niskociśnieniowej polimeryzacji olefin
" 1973 Ernst Otto Fischer i Geoffrey Wilkinson  za
badania nad tzw. zwiÄ…zkami  sandwiczowymi
" 1976 William N. Lipscomb  za prace nad strukturÄ…
boranów wyjaśniające problemy wiązań chemicznych
" 1979 Herbert C. Brown i Georg Wittig  za prace nad
wykorzystaniem związków boro- i fosforoorganicznych w syntezie
chemicznej
" 1983 Henry Taube  za badania nad mechanizmami
przeniesienia elektronu w kompleksach metali
" 2001 William S. Knowles, Ryoji Noyori i K. Barry
Sharpless  za badania nad katalizatorami asymetrycznego
uwodornienia i utleniania
37
4. WYNIKI I DYSKUSJA WYNIKÓW
tR [min.]
tR [min.] tR [min.] tR [min.]
Współczynnik eluent - MeOH
Nazwa zwiÄ…zku eluent - ACN eluent - MeOH eluent - ACN
logP 100%
100% 80%, woda 20% 80%,woda20%
hydrotribenzylogerman 5,4 5,9 5,3 17,6
chlorotribenzylogerman 5,9 4,9 4,8 14,6
tetrabenzylogerman 7,6 6,9 6,3 19,3
etoksytribenzylogerman 5,8 4,9 4,7 14,9
Å‚-cyjanopropylotribenzylogerman 5,7 4,7 5,0 25,4 13,4
Ä…-metylo,²-cyjanobutylotribenzylogerman 5,7 4,7 5,0 27,9 14,6
Å‚,Å‚-dietoksypropylotribenzylogerman 6,8 6,2 7,3 13,8
heksabenzylodigermoksan
10,9 11,4 12,8 14,9
heksabenzylodigerman
10,6 13,4 10,8 28,4
dichlorodibenzylogerman
4,4 4,4 4,2 5,3
dibenzylogermoksan 3,2 7,9 8,3
Tabela 7. Czasy retencji analizowanych związków. ?????????????????????????????????????????
38
Rys 1. RP-HPLC chromatogram chlorotribenzylogermanu, hydrotribenzylogermanu i
tetrabenzylogermanu. Kolumna (wraz z prekolumną) - Hibar RP-18 5 źm, 250x4 mm śr.
wew., temp. - 18°C, szybkość przepÅ‚ywu  0.8 ml/min., eluent - metanol, detektr UV 
254 nm, objętość nastrzyku  20źl.
Rys 2. RP-HPLC chromatogram etoksytribenzylogermanu, heksabenzylodigermoksanu i heksa-
benzylodigermanu. Warunki chromatograficzne jak na Rys. 1.
39
1600
1400
Cl
1200
Ge
1000
Cl
Ge O
800
600
400
200
0
02468 10 12 14
czas [min]
Rys 3. RP-HPLC chromatogram dichlorogermanu i digermoksanu. Warunki chromatograficzne
jak na Rys. 1.
Badane przeze mnie związki otrzymane zostały w Zakładzie Chemii Środowiska,
Instytutu Chemii AP. Celem pierwszej części pracy było opracowanie metody ich analizy.
Związki metali oznacza się zwykle na jonitach. Ponieważ jednak badane związki zaliczały się do
związków metaloorganicznych, charakteryzujących się brakiem wiązań jonowych lub silnie
spolaryzowanych, dlatego należało oczekiwać ich hydrofobowego oddziaływania ze złożem RP-
18 tak, jak to przedstawiono na Rys. 1 ÷ 3. Do detekcji metali stosuje siÄ™ zwykle AAS, ICP-
OES, ICP-MS i tym podobne techniki. Cechą charakterystyczną wszystkich badanych związków
była obecność grupy aromatycznej, dlatego do ich detekcji stosowany był detektor UV
nastawiony na dÅ‚ugoÅ›ci fal charakterystyczne dla grupy aromatycznej (240 ÷ 280 nm).
Na Rys. 1 pokazano rozdział trzech tribenzylowych pochodnych germanu z różnymi
podstawnikami, wodorem, chlorem i czwartą grupą benzylową. Okazało się, największą retencją
charakteryzował się tetrabenzylogerman, o największej cząsteczce, a więc i najsilniejszych
własnościach hydrofobowych. Wynik ten jest oczywisty gdy się zauważy fakt, że większa grupa
niepolarna oznacza silniejsze jej wypychanie przez czÄ…steczki wody w kierunku fazy
niepolarnej. Chlorotribenzylogerman charakteryzuje się wprawdzie większym polem
powierzchni cząsteczki niż hydrotribenzylogerman (Tabela 1), jednakże jego retencja jest
mniejsza gdyż wiązanie germanu z chlorem jest bardziej polarne niż z wodorem. Niestety nie
odzwierciedlają tego wartości logP obu związków (Tabela 1) co, prawdopodobnie, związane jest
przybliżonym sposobem jego obliczania.
Podobny efekt zaobserwowany został na Rys, 2. Również i w tym przypadku można
zaobserwować wzrost retencji ze wzrostem pola powierzchni cząsteczki (przejście od
40
mAU
etoksytribenzylogermanu do heksabenzylodigermoksanu). Usunięcie tlenu z tego ostatniego
związku powinno spowodować zmniejszenie jego polarności, a więc i zwiększenie retencji (Rys.
3). Ponownie nie znajduje to potwierdzenia w wartości logP i pola powierzchni cząsteczkowej.
Na Rys. 3 pokazany jest rozdział dwóch metaloorganicznych związków germanu
zawierających po dwie grupy benzylowe. Również i w tym przypadku nie zaobserwowano
wzrostu retencji wraz ze wzrostem logP i pola powierzchni cząsteczkowej. Większą retencją
charakteryzuje się związek o bardziej płaskiej strukturze wokół germanu.
16
y = 1,5289x - 3,5819
R2 = 0,9402
12
8
y = 1,3522x - 2,5541
4
R2 = 0,9422
0
468 10
logP
Rys 4. Zależność czasów retencji analizowanych związków od współczynnika logP kolumna,
faza ruchoma:  ghfghfgjh, %  gghfhg, to jest przykładowy rysunek.
Z powyższej dyskusji wynika, że nie zaobserwowano dokładnej korelacji między retencją
badanych związków, a ich hydrofobowością (logP i pole powierzchni cząsteczkowej). Tym
niemniej z dokładnej analizy Tabeli 1 wynika, że dla wszystkich badanych związków korelacja
taka, jako ogólna reguła, występuje, jak to przedstawiono na Rys, 4 i 5 dla korelacji między
retencją, a log P i polem powierzchni cząsteczkowej, odpowiednio. Obie te zależności
zobrazowane zostały razem na Rys. 6. Widać z niego, że wszystkie trzy wielkości są wprost
proporcjonalne do siebie.
Z analizy danych zawartych w Tabeli 2 wynika ponadto, że retencja, oraz kolejność
retencji, badanych związków zależy od typu rozpuszczalnika użytego jako faza ruchoma.
Oznacza to występowanie specyficznych oddziaływań między rozpuszczalnikiem, a badanym
41
R
t [min.]
związkiem. Również w tym przypadku zaobserwowano generalną korelację między retencjami
badanych związków w różnych eluentach tak, jak to pokazano przykładowo na Rys. 7 dla
metanolu i acetonitrylu.
16
y = 0,0186x - 3,5741
12
R2 = 0,8158
8
y = 0,0166x - 2,5955
4
R2 = 0,9168
0
S
300 400 500 600 700 800
Rys 5. Zależność czasów retencji analizowanych związków od współczynnika pola powierzchni
cząsteczkowej badanych związków kolumna, faza ruchoma:  ghfghfgjh, %  gghfhg, to
jest przykładowy rysunek.
Rys 6. Zależność czasów retencji analizowanych związków od współczynnika logP i pola
powierzchni cząsteczkowej badanych związków kolumna, faza ruchoma:  ghfghfgjh, %
 gghfhg, to jest przykładowy rysunek.
42
Rys 7. Korelacja czasów retencji analizowanych związków dla dwóch faz ruchomych, metanolu
i acetonitryl. Warunki chromatograficzne:
Z reguły większość chemików wyczuwa pojęcie polarności związków i oddziaływań.
Większość z nich ma jednak problemy z podaniem, który parametr fizykochemiczny jest
odpowiedzialny za polarność związku. W chromatografii cieczowej próbowano wielokrotnie [ ]
opisać zarówno oddziaływania polarne jak i hydrofobowe. W pierwszym przypadku mamy do
czynienia do oddziaływania badanej próbki z oddziaływaniem badanej próbki z fazą stacjonarną.
W drugim, z wypychaniem niepolarnych związków przez wodę w kierunku niepolarnej fazy
stacjonarnej. W chromatografii podziałowej różne typy oddziaływań (donorowo-akceptorowe,
dipoli staÅ‚ych i indukowanych, wodorowe) opisujÄ… parametry rozpuszczalnoÅ›ci Hildebranda (´).
Obliczane są one z temperatur wrzenia, a równe są energii kohezji (transport mola substancji z
idealnej fazy gazowej do jej fazy ciekłej) objętości molowej cieczy. Złoża RP-18 w
chromatografii faz odwróconych charakteryzują się dużym stopniem swobody łańcuchów
węglowych. Dlatego, w zasadzie, mamy w tym przypadku do czynienia z podziałem. Zależność
czasów retencji etoksytribenzylogermanu, ł,ł-dietoksypropylotribenzylogermanu, ł-
cyjanopropylotribenzylogermanu i Ä…-metylo,²-cyjanobutylotribenzylogermanu od wartoÅ›ci
współczynników Hildebranda przedstawiono na Rys. 8. Chociaż zaobserwować można
generalną proporcjonalność między obu parametrami to współczynniki korelacji nie są zbyt
wysokie.
43
28
y = 8.5111x - 99.399
R2 = 0.8112
y = 7,5644x - 87,814
R2 = 0,8077
20
y = 4,995x - 54,468
R2 = 0,8674
y = 2.5623x - 24.398
12 R2 = 0.7286
4
11 12 13 14 15
Rys 8.
Rys. 9. Chromtogramy hydrotribenzylogermanu, chlorotribenzylogermanu oraz tetrabenzylo-
germanu uzyskane na kolumnie PGC Hypercarb 5źm, 100x4,6mm. śr. wew. Pozostałe warunki
jak na Rys. 1.
44
70
60
50
40
30
20
10
PGC
0
RP-18
Rys 10.
Przedstawiony na Rys. 1 chromatogram otrzymany zastał w układzie faz odwróconych na
złożu RP-18. Rozdział tych samych związków powtórzony został na kolumnie wypełnionej
porowatym grafitem (PGC), Rys. 9. Porównanie czasów retencji badanych związków na obu
kolumnach pokazano na Rys. 10. Okazało się, że w drugim przypadku większą retencją
charakteryzował się chlorotribenzylogerman w stosunku do hydrotribenzylogermanu. Należy
zauważyć, że na złożu PGC badane związki charakteryzowały się wielokrotnie większą retencją.
Złoże to charakteryzuje się występowaniem heksagonalnych, grafitowych struktur węglowych o
hybrydyzacji sp2 i Ą-elektronach tworzących układ sprzężonej mezomerii [+1]. Ich wymiary
porównywalne są z wymiarami grup aromatycznych. Dlatego też oprócz hydrofobowej adsorpcji
badanych związków należy oczekiwać Ą-elektronowe oddziaływania grup aromatycznych
związków benzylogermanowych i złoża. Wadą kolumny PGC było znacznie większe
ogonowanie pików co zaobserwowane zostało również w przypadku innych rozdziałów [+1].
45
o-
-
o
dr
-
y
or
o
h
l
l
y
h
c
nz
e
b
Rys 11. RP-HPLC chromatogram produktów reakcji hydrogermylacji. Warunki
chromatograficzne &
Rys. 12.
46
Rys 13. WidmaUV ł-cyjanopropylotribenzylogermanu w różnych częściach piku chromatogra-
ficznego
Z dotychczasowej dyskusji wynika, że związki benzylogermanowe mogą być rozdzielane
zarówno na kolumnie RP-18 jak i PGC. Ponieważ znacznie krótsze czasy retencji, co jest
korzystne z analitycznego punktu widzenia, otrzymane zostały na pierwszej z tych kolumn,
dlatego też ona została wybrana do dalszych badań.
Kolejnym etapem badań było zbadanie możliwości zastosowania wysokosprawnej
chromatografii cieczowej w układzie faz odwróconych do badania mechanizmu reakcji
hydrogermylacji. Na Rys. 11 pokazany został rozdział produktów reakcji hydrotribenzylo-
germanu z cyjankiem propylu [Szcz 06, Szcz 07]:
3 2
Å»#CH Å»#Å»#Å»#
Å»#CHCH CN
(Bn)3GeH (Bn)3GeCH2CH2CH2CN + (Bn)3GeCH2(CH3)CH2CN.
R
Cat.
CH2 Ge H CH2 Ge
+ CH2 Ge R
3
3
3
R
II III
I
R = -CH2C N -CH(OEt)2
;
47
Z analizy danych 1H NMR i 13C NMR wynika [& ], że produktami reakcji są ł-cyjanopropylo-
tribenzylogerman (I) oraz Ä…-metylo,²-cyjanobutylotribenzylogerman (II). Chociaż NMR
dostarcza wielu informacji na temat budowy cząsteczki badanego związku to jednakże jest to
technika charakteryzująca się wysokim progiem wykrywalności. W stosunku do niej HPLC
można zaliczyć do wyjątkowo czułej metody. Z Rys. 11 wynika, że w reakcji powstaje kilka
dodatkowych związków o małym stężeniu.
Stosowany w pracy detektor z matrycą diodową pozwalał na rejestrację w czasie
rzeczywistym widm UV badanych związków. Widma te mogą być w różnoraki sposób
wykorzystywane w badaniach chromatograficznych, w tym do celu identyfikacji badanych
związków. Trzy przykładowe takie widma przedstawione został na Rys. 12. Widać z niego, że
wszystkie badane związki charakteryzowały się bardzo podobnym kształtem widm, różnice
zaobserwować można jedynie we względnym natężeniu poszczególnych pasm. Różnice te są
jednakże zbyt małe, aby za ich pomocą można było przeprowadzać analizę jakościową.
Na Rys. 11 przedstawione zostały widma czterech rozdzielonych związków otrzymane w
maksimach ich pików chromatograficznych. Jak widać widma związków III i IV znacznie różnią
się od widm I i II. Detektor DAD (z matrycą diodową) umożliwia rejestrację widma w każdym
punkcie piku chromatograficznego. Pik chromatograficzny odwzorowuje zmiany stężenia próbki
na wyjściu kolumny chromatograficznej. Dlatego detektor DAD pozwala na szybkie uzyskanie
widm próbki dla różnego jej stężenia. Na Rys. 13 przedstawione zostały widma UV ł-cyjano-
propylotribenzylogermanu otrzymane w różnych częściach jego piku chromatograficznego, tzn.
dla różnych jego stężeń. Podobne wyniki uzyskane zostały również dla pozostałych badanych
związków. Okazało się, że chociaż wszystkie badane związki benzylogermanowe
charakteryzowały się bardzo podobnymi widmami, z maksimami przy 210 i 230 nm, to jednakże
kształty widm były bardzo zależne od ich stężeń. Prawdopodobnie przy dużych stężenia
dochodzi do Ą-elektronowych między grupami benzylowymi badanych związków.
Mieszaninę reakcyjną, której chromatogram pokazany został na Rys. 11, zanalizowano techniką
chromatografii wykluczania sterycznego. Również i w tym przypadku oprócz dwóch głównych
produktów reakcji zaobserwowano dwa produkty uboczne, jak to można zaobserwować na Rys.
14. W tej technice retencja jest odwrotnie proporcjonalna do masy czÄ…steczkowej rozdzielanego
związku. W tym przypadku dwa główne produkty reakcji, ł-cyjanopropylotribenzylogerman i ą-
metylo,²-cyjanobutylotribenzylogerman charakteryzujÄ… siÄ™ wprawdzie tÄ… samÄ… masÄ…
cząsteczkową ale różnym polem powierzchni cząsteczkowej (Tabela 1.). Na tej podstawie, oraz
uwzględniając względne powierzchnie pików analitycznych (skorelowane z danymi NMR i
GC/MS), można było przyporządkować pikom na chromatografie następujące produkty reakcji: I
- , II - Å‚-cyjanopropylotribenzylogerman, III - Ä…-metylo,²-cyjanobutylotribenzylogerman, IV 
[Szczyrk].
48
Rys14. SEC chromatogram produktów reakcji hydrogermylacji. Warunki chromatograficzne:
kolumna - Plgel column - 5 źm, 50 Å, 600x7,8 mm I.D.; faza ruchoma  dichlorometan,
detektor - UV 210, 254, 280, 320 nm; temperatura  pokojowa, szybkość przepływu  1
ml/min, objętość próbki 40 źl.
800
O
700
O
600
Ge
500
Rys. 15.
400
300
200
100
0
0 5 10 15 20 25
t(min)
80% MeOH 100% MeOH
Rys14. Chromatogram RP-HPLC mieszaniny, której głównym produktem jest
ł,łdietoksypropylotribenzylogerman. Analiza została wykonana na kolumnie z
prekolumnÄ…- Hibar RP-18 5 źm, 250x4 mm ID (Knauer), temp. - 18°C, czas retencji 
0.8 ml/min., metanol 100% oraz metanol 80%, woda20%, długość fali na detektorze
UV  254 nm, objętość nastrzyku  20 źl.
49
mAU
ZwiÄ…zki krzemowe
2500
O
O
2000
Si
N
O
1500
O
O
O
1000
Si
O
N
500
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
t(min)
Rys15. Chromatogram RP-HPLC mieszaniny. Fazą ruchomą był metanol 80% i woda 20%.
Warunki analizy jak wyżej.
2500
2000
1500
1000
500
0
200 250 300 350 400 450 500
nm
4,89min 13,27min 30,0min
Rys16. Widma związków krzemowych
50
mAU
mAU
O O
O
N
350
Si Si
N
O O
300
250 O O
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30 35
t (min)
Rys17. Chromatogram RP-HPLC mieszaniny. Fazą ruchomą stanowił metanol 70% i woda 20%.
Warunki analizy jak wyzej.
Czas przechowywania próbki
Wpływ stężenia metanolu
51
mAU
4
3
y = -0,0607x + 7,6048
R2 = 0,9836
y = -0,0575x + 7,265
2
R2 = 0,9762
1
70 80 90 100
Rys. 16. Czasy retencji od
1,12
1,08
1,04
1
70 80 90 100
Rys. 17. Selektywność ..
52
Wpływ temperatury ??
160
140
Ge
Ge
120
100
80
60
40
20
0
0 5 10 15 20
t(min)
18C 13C 8C
53
mAU
6. WNIOSKI
7. LITERATURA
[1] E. Józefowicz, Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, (1967).
[2] J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna PWN, Warszawa, (2004).
[3] S. Tao, P.M Bolger, Hazard Assesment of Germanium Supplements, Regulat. Tox.
Pharmacol, 25, 211-219 (1997).
[4] B.J. Kaplan, W.W. Parish, G.M. Andrus, J.S.A.Simpson, C.J. Field, Germane Fact About
Germanium Sesquioxide: I. Chemistry and Anticancer Properities, J. Alternat. Complemen.
Med. 10, 337-344, (2004).
[5] E. Lukevics, L. Ignatovich; Biological Activity of Organogermanium Compounds In
Metaltherapeutic Agents: The Use of Metals in Medicine, Ed: M.Gielen, E.R.T.Tiekink,
638p. (2005).
[6] P. Krystek, R. Ritsema; Analytical produkt of germanium-containing medicine by different
ICP-MS applications, J. of Trace Elem. In Med. And Biol, 18, 9-16, (2004).
[7] A. Bielański Chemia ogólna i nieorganiczna PWN, Warszawa, (1982).
[8] E.G. Rochow, E.W. Abel; The Chemistry of germanium, Tin and lead; Pergamon Press,
s.2- 35, (1976).
[9] T.K. Gar, W.F. Mirnow; Biologiczna aktywność związków germanu; Moskwa, s.25-26,
(1982).
[10] R.A. Mortlock, P.N.Froelich; Anal. Chem. Acta, 332, 277-284 (1996).
[11] M. McMahon, F. Regan, H. Hughes; The determination of total germanium in real food
samples including Chinese herbal remedies using graphite furnace atomic absorption
spectroscopy; Food Chem. 97, 411-417 (2006).
[12]
[13] M.G. Vorankov, K.A. Abzaeva; Genesis and evolution in the chemistry of
organogermanium, organotin organolead compounds; John Whiley and Sons, Ltd. 130p
(2002).
[14] B. Olson, J. McDonald Jr., T. Noblitt, Y. Li, M. Ley; Modifying role of trace elements on
the mutagenicity of benzo[a]pyrene; Mutat. Res. 335, 21-26, (1995).
[15] J. Shi, K. Jiao; Adsorptive complex catalytic polarographic determination of germanium in
soils and vegetables; Anal. Chem. Acta 309, 103-109, (1995).
[16] W.F. Mirnow, T.K. Gar; ZwiÄ…zki organiczne germanu, Nauka, Moskwa, (1967).
[17] T. Dąbrowski; Aspekty zastosowania wybranych związków metali w terapii
przeciwnowotworowej, Współcz. Onk., 6, 249-252, (1999).
54
[18] Fujimoto, M. A patient with liver cirrhosis manifesting various symptoms including
cerebellar ataxia due to germanium intoxication. Fukuoka Igaku Zasshi 83, 139-43 (1992)
(in Japanese);
[19] Obara, K. Germanium poisoning: clinical symptoms and renal damage caused by long-term
intake of germanium. Jpn J Med 30, 67-72 (1991)].
[20] The Chemistry Of Organic Germanium, Tin and Lead; Red: Zvi Rapport, Publisher:John
and Sons; 2, 1-7, (2003).
[21] Mainwaring, MG et al. Complete remission of pulmonary spindle cell carcinoma after
treatment with oral germanium sesquioxide. Chest 117, 591-3 (2000)].
[22] H. Bauer, K. Burschkies; Ber. 67B, 1041-1045, (1934).
[23] R.J. Cross, F. Glockling; J. Am. Soc; 62, 4125-4134, (1964).
[24] M.G. Maloney, D. Bellus, S.V. Ley, R. Noyori; Science of Synthesis, Organometallics,
Houben-Weyl, Methods of Molecular Transformations, GTV, New York, 5, 3-307, (2003).
[25] I. Uszyńska; Praca magisterska; AP Siedlce, (2005).
[26] K. Pypowski, B. K. Głód; Applcation of Sec and RP-HPLC to the investgation
mechanismof hydrogermylation reaction producing tribenzylgermanyl derivatives.
[27] E. Lukevics, L.Ignatovich, T.Shul ga, O.Mitchenko, S.Belyakov; J. Organomet. Chem.;
659, 165-171, (2002).
[28] P. Mastalerz; Chemia organiczna; PWN, Warszawa, 266-267, (1986)
[29] M. Kloch-Żelazowska; Praca magisterska; AP Siedlce, (2006).
[30] F. Pruchnik; Chemia metaloorganiczna; PWN, Warszawa, (1991).
[31] E. Gray, A.L.Meier, R.M. O Leary, C. Outwater, P. M. Theodorakos, Environmental
Geochemistry of Mercury Deposits in Southwestern Alaska: Mercury contents in Fish,
Stream-Sediment, and Stream-Water Samples, United States Government Printing Office,
Washington 1996, pp17-29.
[32] K. Robards and P.J. Worsfold, TrAC, Trends Anal. Chem., 4(1991)121.].
[33] Y.K. Chau, P.T.S. Wong, Fresenius J. Anal. Chem., 339(1991)640.].
[34] K. Pypowski, I. Uszyńska, M. Kluska; Chromatografic Separation Of Isomers Of
Tribenzylgermanium Nitrile Derivatives using Chemically Bonded Aryl Stationary Phases;
J. Of Chrom.& Rel.Tech.; 29, 2989-2996, (2006).
[35] M. Kluska, K. Pypowski, N. Erchak; Separation of hexabenzyldigermoxane and
hexabenzyldigermanium by HPLC; J. Of Chrom.& Rel.Tech.; 30, 12, 1777-1785, (2007).
[+1] Materiały informacyjne firmy Hypersil.
1. P. Piszcz, L. Świątek, K. Pypowski, N. Erchak, B.K. Głód,, Investigation of the
Hydrogermylation Reaction Mechyanism Using Different HPLC Systems, The XXXIst
Symposium  Chromatographic Methods of Investigating the Organic Compounds ,
Annex(2007)30-37.
55
K. Pypowski, B.K. Głód, I. Uszyńska, N. Erchak, Application of SEC and RP-HPLC to the
Investigation Mechanism of Hydrogermylation Reaction Producing Tribenzylgermanyl
Derivatives, The Jubilee XXXth Symposium  Chromatographic Methods of Investigating the
Organic Compounds , Annex(2006)40-43.
56