Elektrochemická oxidace guaninu a jeho methylovaných derivátů na grafitových elektrodách

Bc. Markéta Bosáková

Bachelor's thesis

Electrochemical oxidation of guanine and its methylated derivatives on graphite electrodes

Abstract:

V této bakalářské práci jsme se věnovali voltametrickému studiu guaninu a jeho N methylovaných derivátů na grafitových elektrodách v prostředí fosfátového-acetátového pufru o různých hodnotách pH (1,84 – 7,54). Cílem práce bylo elektrochemické rozlišení jednotlivých methylovaných derivátů a porovnání s nesubstituovaným guaninem. Guanin i jeho methylderiváty byly studovány metodou voltametrie s lineárně se měnícím potenciálem (LSV) ve spojení s eliminační voltametrickou metodou (EVLS), která je schopná odhalit elektrodový proces studovaných derivátů v adsorbovaném stavu. Experimentální část byla doplněna kvantově-chemickými výpočty HOMO energií s využitím programu Spartan´16. Výsledky měření prokázaly závislost mezi polohou oxidačních signálů a hodnotou pH a současně bylo zjištěno, že dochází k posunu potenciálů oxidačních signálů i v závislosti na poloze substituentu v molekule N-methylovaného derivátu. Komparace elektrochemických dat s kvantově chemickými výpočty a ukázala, že potenciály oxidačního píku rostou v řadě G < 1-mG < 3-mG < 7-mG < 9-mG a korelují tak s HOMO energiemi získanými metodou DFT v programu Spartan’16.

Abstract:

In this thesis we paid attention to the voltammetric behaviour of guanine (G) and its N methylated derivatives on graphite electrodes in phosphate-acetate buffered media (pH ranged from 1.84 to 7.54). The aim of the study was the electrochemical resolution between methylated derivatives (1-mG, 3-mG, 7-mG and 9-mG) and also unsubstituted guanine. All G derivatives were investigated by linear sweep voltammetry (LSV) in connection with elimination voltammetry (EVLS) which was able to reveal that the electrode processes of studied compounds proceed in their adsorbed states. The strong dependence of oxidation peak potentials of guanines on pH values (phosphate-acetate buffer) was observed and Ep vs. pH slope for all guanine derivatives was in the range from 50 to 70 mV which approximately showed 1p to 1e- electrode process. The oxidation peak potentials of N-methylated G derivatives depend on the position of methyl group, exhibiting an increasing trend in the order of G < 1-mG < 3-mG < 7-mG < 9-mG. Voltammetric investigations were complemented by quantum chemical calculations of HOMO energies by using Spartan´16 software. The comparison of experimental data with the HOMO energies obtained by DFT method show a close correlation.

Keywords

Guanin, Methylované guaniny, Oxidace, Eliminační voltametrie, HOMO energie, Kvantově-chemické výpočty, Voltametrie s lineárně se měnícím potenciálem (LSV), Polymerní pentelková grafitová elektroda (pPeGE, Guanine, Methyl-guanine, Oxidation, Elimination voltammetry, HOMO energies, Quantum-chemical calculations, Linear sweep voltammetry (LSV), Polymer pencil graphite electrode (pPeGE)

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2018
• Supervisor: RNDr. Mgr. Iveta Třísková, Ph.D.
• Reader: Mgr. Aneta Večeřová

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Biophysical Chemistry