Ajankohtaista

Väitös: 29.9.2017 Suuria rakenteita halogeenisidoksilla (Turunen)

Alkamisaika: perjantai 29. syyskuuta 2017, 12.00

Päättymisaika: perjantai 29. syyskuuta 2017, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, Ylistö, Kem4

FM Lotta Turusen orgaanisen kemian väitöskirjan ”Design and construction of halogen-bonded capsules and cages” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Christer Aakeröy (Kansas State University) ja kustoksena akatemiaprofessori Kari Rissanen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

FM Lotta Turusen orgaanisen kemian väitöskirjan ”Design and construction of halogen-bonded capsules and cages” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Christer Aakeröy (Kansas State University) ja kustoksena akatemiaprofessori Kari Rissanen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Supramolekyylikemiassa tutkitaan molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Näiden heikkojen, ei-pysyvien vuorovaikutuksien välityksellä molekyylit voivat järjestäytyä suuremmiksi rakennekokonaisuuksiksi. Nämä vuorovaikutukset ovat tuttuja biologisista systeemeistä ja usein supramolekyylikemiassa luonto toimii inspiraation lähteenä. Vety- ja halogeenisidos ovat esimerkkejä molekyylien välisistä heikoista vuorovaikutuksista.

Väitöskirjatyössään Lotta Turunen on tutkinut halogeenisidoksen hyödyntämistä itsejärjestäytyvien nanokokoisten molekyylisysteemien rakenneosina. Työssä suunniteltiin ja valmistettiin kavitandipohjaisia ligandeja, joita käytettiin isompien rakennekokonaisuuksien alayksikköinä.

- Kavitandit ovat kuppimaisia molekyylejä, joiden ominaisuuksia voidaan muokata liittämällä erilaisia toiminnallisia ryhmiä niiden rakenteeseen. Työn aikana valmistetut ligandit sisältävät useita halogeenisitoutumiseen sopivia ryhmiä, ja näiden toimintaa tutkittiin kiinteässä tilassa yksikideröntgenkristallografian, liuoksessa ydinmagneettisen resonanssispektroskopian ja kaasufaasissa massaspektrometrian avulla, Turunen kertoo.

Ennustettavia nanokokoisia 3D-rakenteita

Työn aikana havaittiin, että halogeenisidosta voidaan hyödyntää tehokkaasti isojen molekyylisysteemien valmistuksessa. Koska halogeenisidokset ovat tyypillisesti lineaarisia, muodostuvat vuorovaikutukset ovat usein hyvin ennakoitavissa.

- Näitä tietoja voidaan käyttää hyödyksi ligandien suunnittelussa ja siten isompien 3D-rakenteiden tarkka suunnittelu on mahdollista. Erityisesti havaittiin, että hyödyntämällä positiivisesti varautuneita halogeeni-ioneja ja pyridiinipohjaisia kavitandeja, voidaan valmistaa selektiivisesti nanokokoisia kapselimaisia rakenteita, Turunen selvittää.  

Väitöskirjatyön tulokset auttavat ymmärtämään heikkojen vuorovaikutusten merkitystä nanokokoisten molekyylisysteemien valmistuksessa, ja luovat hyvän pohjan jatkotutkimuksille.

Lisätietoja:

Lotta Turunen, puh. 040 5107100, lotta.k.turunen@jyu.fi

Viestintäharjoittelija Sinikka Kauhanen, 040 8054483, sinikka.m.kauhanen@jyu.fi

Lotta Turunen on valmistunut ylioppilaaksi Pieksämäen lukiosta keväällä 2007. Hän valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopistosta vuonna 2012 pääaineenaan orgaaninen kemia. Jatko-opinnot hän aloitti akatemiaprofessori Kari Rissasen tutkimusryhmässä vuonna 2013.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Department of Chemistry, University of Jyväskylä Research Report numerolla 203, 61s., Jyväskylä 2017, ISSN 0357-346X, ISBN 978-951-39-7169-4.

Abstract

Title: Design and construction of halogen-bonded capsules and cages

This thesis describes the design, synthesis and characterization of supramolecular halogen-bonded capsules and cages from multivalent ligands. In the first part of the thesis, an overview to halogen bonding is provided. After discussing the general features of the halogen bonding, the most frequently used halogen bond donors are introduced and examples of their utilization in halogen-bonded systems are discussed. The chapter also presents recent advances made in the field of halogen-bonded supramolecular capsules. The first part of the thesis also includes a review of halogen-bonded complexes involving halonium ions, and a brief introduction to [N···X+···N] halogen bonds is provided along with a few examples of other three-center four-electron complexes. The second part of the thesis outlines the design, synthesis and characterization of halogen-bonded assemblies, capsules and cages based on tetravalent resorcinarene cavitands and tripodal N-donor ligands. The results obtained are described in detail in the five publications. Both halogen bond donors and acceptors were studied. Halogen bond donors functionalized with four haloacetylene moieties were used as tetravalent donors and their halogen bonding ability towards neutral and anionic halogen bond acceptors were studied in the solid state by single-crystal X-ray crystallography. [N···I+···N] halogen bonds were utilized in the formation of capsular assemblies from pyridine-functionalized cavitands. Based on the ligand design, dimeric and hexameric capsules were prepared through their structurally analogous metal-ligand coordination complexes. The formed complexes were characterized in solution and in the gas phase. [N···I+···N] halogen bonds were further applied to the construction of halonium cages from tripodal N-donor ligands. For the first time, crystal structures of supramolecular cages constructed via multiple [N···I+···N] halogen bonds were obtained. 

Lisätietoja

Lotta Turunen
lotta.k.turunen@jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,