Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by discipline "Orgaaninen kemia"

Sort by: Order: Results:

  • Chemical background of DNA sequencing technologies 
    Pietiläinen, Olli (2014)
    This thesis will review the chemical background of most commonly used sequencing technologies. Since the development of first sequencing methods in 1977, sequencing has become a routine tool in molecular biology and medical research. During past decade the field has evolved rapidly leading to million-fold reductions in the cost of sequencing. Although the 2',3'-dideoxy Sanger method is still widely used, new methods referred to as next-generation sequencing have taken over the market. Development of efficient sequencing technologies has relied on major chemical and technical advances. Over the years, the fundamentals of sequencing have not changed, but the marked increase in efficiency is reached through massive parallelization of individual polymerase catalyzed DNA extension reactions. This has been enabled by introduction of chemically modified nucleotides with cleavable terminator groups and fluorescent dyes attached to them. In addition, the massive parallelization relies on advances in silica surface chemistry that allow DNA fragments to be covalently bound to solid supports, forming the grounds of DNA microarray technology. New developments in sequencing aim for the detection of single DNA molecules in real time during DNA synthesis and replacing the optical detection methods with electronic methods that allow recording of the sequence data in digital format. The experimental part of the thesis studies selective oxidation of 5-hydroxymethyl cytosine to 5-formyl cytosine. In addition to the four alternating bases, DNA in living cells undergoes covalent modifications. These are referred to as epigenetic changes and they are thought to have important biological roles. A class of epigenetic modification involves the methylation and hydroxymethylation of the 5-carbon of cytosine. The modified cytosine residues are not distinguished from cytosine in traditional polymerase based sequencing. However, treating DNA with bisulfite prior to sequencing leads to deamination of cytosine, but leaves the modified cytosine residues unchanged. It was recently suggested that the methylated and hydroxymethylated cytosine residues could be distinguished from each other by selectively oxidizing the 5-hydroxymethyl cytosine to 5-formyl cytosine prior to bisulfite treatment. 5-formyl cytosine undergoes deamination in bisulfite treatment, which allows distinguishing between the two. We investigated six potential oxidizing agents for oxidizing 5-methylcytosine. For testing the agents, we used 5-hydroxymethyl uracil, 5-hydroxymethyl cytosine as model molecules. In addition, we synthesized a protected 5-hydroxymethyl-2'-deoxycytidine that could further be used for synthesis of 5-hydroxymethyl-2'-deoxycytidine phosphoramidite that can be then used in oligonucleotide synthesis. The preliminary results suggest that four agents (KRuO4, (NH4)2Ce(NO3)6, TPAP, and BaMnO2) could potentially be used for selective oxidation of 5-hydroxymethylcytidine in DNA. However, the compatibility of these agents should be carefully tested in DNA oligonucleotides and genomic DNA, as well as with available sequencing technologies.
  • Chemical characterization of antioxidative compounds of the rootassociated endophytic fungi Phialophora lignicola found in Pinus sylvestris seedlings 
    Leon-Denegri, Eduardo (2015)
    Many diseases are associated with oxidative stress caused by free radicals. Fungal endophytes are microbes that inhabit host plants without causing disease and have been recognized as potential sources of pharmaceutically valuable compounds. The extract of the endophytic fungi, Phialophora lignicola found in roots of Pinus sylvestris (Scots pine) seedlings has revealed protective bioactivity on human retinal pigment epithelial cells (hRPE) against oxidative stress which can lead to obtain compounds for the treatment or prevention of Age-related macular degeneration (AMD). The current research was directed towards finding the naturally-occurring antioxidant(s) in P. lignicola and to characterize and identify them by NMR spectroscopy and MS analysis. The bioactive aqueous extract of P. lignicola was fractionated by preparative HPLC and the antioxidant activity of each sample was evaluated by H2O2 scavenging test and bioassay with model cells of hRPE cells. The bioactive fractions were characterized by 500 Mhz NMR spectroscopy, performing both one- and two-dimensional NMR experiments, including 1H NMR, COSY, TOCSY, HSQC, ROESY, 31P-NMR and 31P-1H correlation. ESI-TOF MS in the positive mode was used for the determination of molecular weights found in the fractions. Additionally, LC-MSn was used for the separation of compounds and mass analysis to complement the information given by ESI-TOF MS. The present study provides evidence that two bioactive fractions of P. lignicola possessed the presence of antioxidative activity. The NMR experiments suggested arginine and polysaccharides. ESI-TOF MS results established the presence of arginine, a hexose-arginine conjugate and other compounds that based on NMR and mass spectrometry literature they could be chitin oligomers. Furthermore, LC-MSn identified fragments typical of L-arginine. For future research, some drawbacks of this study such as concentration of samples and chromatographic purification method should be improved to optimize the NMR and mass spectrometry analysis.
  • Comprehensive two-dimensional gas chromatograph with mass spectrometric and flame ionization detectors in petroleum chemistry 
    Nousiainen, Mikko (2017)
    The goal for this study was to find out how well a two-dimensional gas chromatograph with mass spectrometric and flame ionization detectors (GCxGC-MS/FID) could be used for the needs of an oil refining company. There has been a lot of development with comprehensive GCxGC in recent years, in order to gain new methods to analyse more complex sample matrices. The one-dimensional GC is still far more used technique but it simply cannot analyse very well those complex samples that have a lot of co-eluting particles within it. The GCxGC allows separation in two dimensions and helps to solve some of these problems. Usually comprehensive GC is coupled with either a FID or MS. FID especially is widely used in petroleum chemistry due to its very good response factor to hydrocarbons, which are the primary compounds in petrochemical samples. The goal was to study if these two detectors could be coupled within the same apparatus. The gas stream would be split with a Y-connector, so the data from both detectors could be acquired simultaneously. The main goal was to find right parameters for different types of sample matrices. Some templates were also created, which are used in quick data handling to extract results out of the chromatogram.
  • Dibentsodioksosiinityyppisen ligniinimalliaineen entsymaattinen hapetus sekä yhdisteen käyttäytyminen pyrolyysi-kaasukromatografia-massaspektrometrissä 
    Hiilloste, Tea (2015)
    Ligniini on maailman toiseksi yleisin biopolymeeri. Se mahdollistaa puun puutumisen sekä veden ja ravinteiden kulkeutumisen puun- ja ruohovartisten kasvien soluissa. Ligniinillä on havaittu antioksidatiivisiä ominaisuuksia, sillä se kykenee pelkistämään radikaaleja. Antioksidanttiaktiivisuuteen vaikuttaa molekyylin sisäinen molekulaarinen koostumus. Ligniinin perusrakenne muodostuu kolmesta kanelialkoholin monomeeristä. Nämä monomeerit muodostavat entsyymikatalysoitujen hapetusreaktioiden kautta monimutkaisen polymeeriketjun. Tämä tutkielma tarkastelee kirjallisuusosuudessa ligniinin rakenteesta havaittuja rakenneyksiköitä ja niiden kykyä toimia antioksidantteina. Kokeellisessa osiossa syntetisoitiin ensin ligniinin rakenteessa esiintyvä, niin kutsuttu 8-rengasrakenne, dibentsodioksosiini. Tämän jälkeen syntetisoidun malliaineen annettiin reagoida entsyymikatalyyttisesti hapettavissa olosuhteissa koniferyylialkoholin kanssa. Kokeiden toivottiin antavan lisävalaistusta ligniinipolymeerin 3-uloitteisen rakenteen muodostumiseen. Reaktioseokset analysoitiin NMR-spketroskopian ja HPLC-kromatografian avulla ja tärkeimmälle oletettavalle ristikytkentätuotteelle syntetisoitiin tetrameerinen analogi. Työssä tutkittiin myös ligniinin analysointia pyrolyysi-GC/MS-laitteistolla. Tulosten analysoimiseksi luotiin ensin yhdeksän yksinkertaisen, ligniinin pyrolyysissä oletettavasti muodostuvan yhdisteen GC/MS-spektrikirjasto ja tätä hyödynnettiin kuuden ligniinin malliyhdisteen pyrolyysihajoamistuotteiden identifioimisessa. Yksi malliyhdisteistä oli aiemmin valmistettu dibentsodioksosiini ja loput edustivat yleisimpiä ligniinin rakenneyksikköjä.
  • Diffraction Methods in the Study of Protein Dynamics and Enzyme Mechanism 
    Oksanen, Esko (Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2005)
  • Enantioselective synthesis of (S)- and (R)-dihydrodaidzein by hydrogenation of daidzein 
    Corbin, Antoine (2015)
    Many diseases are dependant of the concentration of hormones in our body, especially for women. The risk of having this type of disease such as sex-related cancer is lower in Asian countries thanks to the high consumption of soy in these countries. Indeed, soy contains several isoflavones such as daidzein or genistein which act as phytoestrogens once metabolized in our body. It is due to the fact that they are similar to estrogens but they do not have or have a lower biological effect than estrogens compounds. (S)-dihydrodaidzein, a product of the metabolism of daidzein which is one of these isoflavones, has a stronger bioactivity than its parent compound but only 30% of the population in the world can obtain it naturally. The current research was focused on the stereoselective synthesis of dihydrodaidzein by hydrogenation using a chiral catalyst that will favor the obtention of only one enantiomer. (S)-proline was used as the chiral modifier. Two types of hydrogenation were used, transfer hydrogenation and hydrogenation under pressure, the latter being the one where we obtained the maximum of enantiomeric excess. 44% was achieved after 3 hours of hydrogenation with palladium on activated carbon as catalyst at 20 bars of pressure of dihydrogen. It is the first report of the use of (S)-proline on another compound than isophorone and we obtained higher enantiomeric excess for the same conditions. This study relies on the use of one and two-dimensional NMR, preparative HPLC-MS and chiral HPLC to identify and to obtain pure compounds and the enantiomeric excess of dihydrodaizein. Future research should focus on the kinetic study of this reaction and the elucidation of the mechanism.
  • Fenoliset antioksidantit biojalostamoiden sivuvirroissa 
    Varila, Toni (2015)
    Ligniinin ja sen johdannaisten erottaminen biomassasta on noussut biojalostamoissa tärkeään rooliin, kun biomateriaalien käyttöä pyritään tehostaman. Suurta mielenkiintoa näissä yhdisteissä herättää erityisesti se, että yhdisteet pystyvät toimimaan antioksidantteina eli estämään haitallisten happi- ja typpiradikaalien reaktioita elävissä organismeissa. Ligniini on luonnon toiseksi yleisin fenolinen polymeeri. Se koostuu hapettuneista fenyylipropeeni monomeereista, jotka linkittyvät erilaisiin aryylieettereihin. Lehtipuissa, kuten koivuissa, linkittyminen aryylieettereihin tapahtuu suurimmaksi osaksi β-O-4 sidoksella. Havupuissa, kuten kuusessa, tämä on vähäisempää. Kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan aluksi biojalostamoita ja niiden toimintaa, jonka jälkeen tarkastellaan tarkemmin vapaiden radikaalien muodostumista organismien sisällä ja minkälaisia vaikutuksia niillä siellä on. Tämän lisäksi perehdytään solun sisäisiin antioksidantteihin, kuten superoksididismutaasiin, katalaasiin ja glutationiin ja siihen kuinka ne toimivat sekä kineettisiin antioksidantteihin eli kehoon ulkopuolelta tuleviin antioksidantteihin ja niiden toimintaan. Näihin kuuluvat biomassasta saatavat useat fenoliset yhdisteet, karotenoidit flavonoidit ja askorbiinihappo. Antioksidatiivisuuden mittaamiseen perehdytään katsauksen loppuosiossa. Antioksidatiivisuutta voidaan mitata DPPH (di(fenyyli)-(2,4,6-trinitrofenyyli)iminoatsanium) ja ABTS+ (2,2-atsinobis-(3-etyylibentsothiatsoliini-6-sulfonihappo)) radikaalien avulla sekä mm. ORAC- ja FRAP-menetelmillä. Tutkielman kokeellisessa osuudessa tutkittiin yhteensä 21 fenolisen yhdisteen ja kanelihapon antioksidatiivisuutta UV-Vis-spektorofotometrialla, käyttäen DPPH-radikaalia. Tämän lisäksi valmistettiin ligniinin polymeerirakenteessa esiintyvää dibentsodioksosiinia (DBDO) ja tutkittiin onnistuisiko DBDO:n linkitys koniferyylialkoholin kanssa entyysmikatalyyttisissä reaktio-olosuhteissa. Tulosten mukaan, linkittyminen näiden kahden välillä ei välttämättä tapahdu ollenkaan. Tarkempi analyysi saataisiin, jos näytteestä mitattaisiin sen massaspektri. Tällöin saataisiin enemmän informaatiota reaktiossa muodostuvasta tuotteista ja nähtäisiin millainen molekyylijakauma tuotteille tulisi. Antioksidatiivisuusmittauksissa selvisi, että tehokkaimmin vapaata radikaalia sieppasivat yhdisteet, joiden rakenteessa oli yksi tai useampi fenolinen hydroksyyliryhmä, konjugoituneita kaksoissidoksia tai syringyyliryhmä.
  • Fenyylipropanoidien, erityisesti ferulahappojen hapettavat kytkeytymisreaktiot kasvin soluseinän biosynteesissä 
    Taleva-Naakka, Sarjo (Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2007)
    Tässä kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin ensisijaisesti puuvartisten- ja ruohokasvien soluseinien fenyylipropanoidien ja ferulahappojen biosynteesiin ja kytkeytymisreaktioihin. Fenyylipropanoidireitti alkaa fenyylialaniinista ja johtaa monien prekursoreiden kuten lignaanien, flavonoidien, salisyylihappojen ja ligniiniprekursoreiden syntymiseen. Tutkielmassa keskityttiin ligniiniprekursoreiden muodostumiseen ja erityisesti sen biosynteesireitin välituotteen, ferulahapon hapetettuihin kytkeytymisreaktioihin kasvien soluseinillä. Fenyylipropanoiditutkimuksen lähtökohtana on jo vuosia ollut selvittää biosynteesireittejä ja menetelmiä, joiden avulla ligniini saadaan kasvin soluseinältä liukenemaan ja hiilihydraatti otettua talteen. Eräs tapa tunnistaa näitä hajoamistapahtumia on tutkia fenyylipropanoidien kytkentöjen muodostumista. Tässä pro gradu -tutkielmassa fenyylipropanoidireitin välituotteiden entsyymien säätelyä tarkasteltiin luonnonvaraisissa ja geneettisesti muunnelluissa kasveissa. Bieosynteesireitti selkeytyi paljon. Lisäksi siirtogeenisillä kasveilla havaittiin kokonaan uusia kytkentöjä ja rakenteita. Eräillä geeniyhdistelmillä voitiin lisätä tuntuvasti hiilihydraattimäärää samalla kun ligniinin kokonaismäärä väheni. Näin arveltiin voitavan kasvattaa biomassan määrää puukasveilla. Ferulahapot dehydrogenoituvat entsymaattisesti hapettavissa olosuhteissa fenoksiradikaaleiksi, jotka reagoivat edelleen muodostaen toisen radikaalimonomeerin tai -polymeerin kanssa kytkentöjä. Soluseinä tuottaa radikaalireaktioissa tarvitsemansa hapettimet ja entsyymit, vetyperoksidin ja peroksidaasin itse. Ferulahapon monomeerit ja dimeerit muodostavat esterisidoksia soluseinän hemiselluloosan kanssa. Näin syntyneet ferulaattidimeerit ja -trimeerit muodostivat ristikytkentöjä hiilihydraattien ja ligniinin välille sekä yhden tai useamman polysakkaridiketjun välille. Ferulahappojen katsottiin olevan lignifioitumisen aloituskohtia soluseinillä ja yhdistävän kaksi suurta polymeerista verkkorakennetta toisiinsa. Myös soluseinän hiilihydraattien koostumuksen havaittiin vaikuttavan muodostuvien kytkentöjen rakenteeseen. Lopuksi tarkasteltiin vielä ferulahapon antioksidatiivisia ominaisuuksia. Todettiin ligniinin ja ferulahapon määrän korreloivan soluseinän peroksidaasi- ja vetyperoksidimäärän kanssa. Kaveissa monet taudinaiheuttajat, vioittuneet kasvin osat sekä UV-säteily lisäsivät peroksidaasien tuotantoa ja edelleen ferulahappojen määrää. Fenoksiradikaalina ferulahappo kykeni eliminoimaan vetyperoksidin haitallisten happiradikaalien vaikutuksia pelkistämällä ne hapettuen itse radikaalisessa kytkeytymisreaktiossa. Tämä johti mielenkiintoisiin tulevaisuuden näkymiin ferulahaposta funktionaalisena elintarvikkeena, lääkeaineena sekä kosmeettisena valmisteena.
  • Framställning av flersubstituerade azulenderivat med fokus på positionerna 1, 2 och 6 
    Johansson, Niklas Georg (2014)
    Azulen, bicyklo[5.3.0]dekapentaen, är ett fullständigt konjugerat kolväte, som förekommer i olika växter. Femringen i det mörkblåfärgade kolvätet är klart elektronrikare än sjuringen, vilket leder till att positionerna i azulen har olika reaktivitet. Utöver att funktionalisera kommersiellt tillgänglig azulen är det även möjligt att införa olika substituenter på fem- och/eller sjuringen i samband med ringslutningen till azulen. De tre huvudsakliga framställningsmetoderna baseras på lämpligt substituerade fulven-, cykloheptatrien- eller bensenderivat. I det här arbetet presenteras olika kända metoder för att ringsluta och funktionalisera grundstommen i azulen, vilka kan användas för att erhålla flersubstituerade azulenderivat. Målet med arbetet var att utveckla en syntesrutt för 1,2,6-trisubstituerade azulenderivat med potentiell tillämpning som peptidmimetika dvs. en liten molekyl som kan åstadkomma samma biologiska aktivitet som en viss peptid trots att molekylen saknar peptidstruktur. De funktionella grupperna som infördes i 1-, 2- och 6-positionen kan ersättas med nya substituenter, vilket gör det möjligt att erhålla flera olika prekursorer till målmolekylen. 1,6-Disubstituerade azulenderivat framställdes med hjälp av Rh-katalyserad ringslutning av 4- brom-4-(4-klorfenyl)-1-diazo-2-butanon, som erhållits från 4-klorbensaldehyd. Eftersom en del azulenderivat var instabila och funktionaliseringen av 2-positionen misslyckades, utvecklades en alternativ syntesrutt. I den nya rutten användes cyklopentadienylanjon och 4-metylpyridin, vilket gav 6-substituerade azulenderivat. Funktionaliseringen av 2-positionen i 6-metylazulen fungerade efter flera misslyckade ansatser. Den eftersträvade målmolekylen nåddes inte men olika 6-, 1,6-, 2,6-, 1,2,3-, 1,2,3,4-substituerade azulenprekursorer till den eftersträvade målmolekylen erhölls.
  • Funktionaaliset NHC-ligandit kultakatalyysissä 
    Borg, Ina (2017)
    Kultakomplekseja on katalyysikemiassa perinteisesti käytetty aktivoimaan alkyynien, alleenien ja alkeenien π-sidoksia nukleofiilistä additiota varten. Kultakomplekseja, joissa on halogeeniligandeja, kutsutaan yleensä esikatalyyteiksi. Näistä voidaan muodostaa aktiivinen katalyytti luomalla kultaioniin vapaa koordinointipaikka vaihtamalla vahvasti koordinoiva halogeeni-anioni ei-koordinoivaan anioniin. Ligandeissa mahdollisesti esiintyvän funktionaalisen osan tarkoituksena on korvata vastaionien käyttö koordinoitumalla heikosti kultaan. Hypoteesin mukaan funktionaalinen ryhmä kykenisi spontaanisti irtautumaan kultaytimestä ja näin ollen luomaan vapaan koord inointipaikan katalysoitavalle substraatille. Kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan alkuun organokultakompleksien toimintaa homogeenisessä katalyysissä sekä vastaionien merkitystä katalyyttiseen aktiivisuuteen. Tämän jälkeen tarkastellaan syvemmin funktionaalisten NHC-kultakompleksien ominaisuuksia, kuten niiden funktionaalisen osan kykyä koordinoitua kultaytimeen katalyyttien aktivoimiseksi. Samalla tarkastellaan myös missä reaktioissa ja minkälaisella menestyksellä funktionalisoituja NHC-kultakomplekseja on käytetty. Muutamassa tapauksessa kultakomplekseja onnistuttiin aktivoimaan NHC-ligandien funktionaalisuuden ansiosta. Kokeellisessa osuudessa syntetisoitiin ksyleeni- ja pyridiinipohjaisilla linkkereillä sekä suojatulla amiinifunktionaalisuudella varustettuja NHC-ligandeja. Vastaavien kulta(I)- ja kulta(III)- kompleksien katalyyttistä aktiivisuutta tutkittiin alkynyylifuraanin toisiintumisreaktiossa, terminaalisen alkynyylihapon ja propargyyliamidin syklisointireaktioissa sekä imiinisynteesissä. Valmistetut katalyytit osoittivat vaihtelevaa aktiivisuutta eri reaktioissa.
  • Fuusioitujen triterpeenijohdannaisten synteesi ja trierpenoidien sytotoksisuus 
    Tikka, Mari (2013)
    Pro gradu –työn tarkoituksena on tutkia triterpeenien syövänvastaisia vaikutuksia sekä rakenteen vaikutuksta sytotoksisuuteen. Triterpeenit ovat runsaasti eri kasvikunnan lajeissa esiintyviä pentasyklisiä yhdisteitä, joilla on todettu olevan paljon erilaisia biologisia vaikutuskohteita. Yksi mielenkiintoisimmista vaikutuksista on ollut niiden sytotoksisuus useita eri syöpäsolulinjoja vastaan. Triterpeenin kemiallisella rakenteella on suuri merkitys sytotoksisuuteen. Tärkeitä tekijöitä sytotoksisuuden kannalta näyttäisivät olevan yhdisteen vetysitoutumiskyky ja yhdisteen happamuus. Tärkeää yhdisteen tehon kannalta on myös yhdisteen käyttäytyminen fysiologisissa olosuhteissa. Yhdisteiden rakenne-aktiivisuussuhde vaihtelee kuitenkin huomattavasti eri syöpäsolutyypien välillä ja jokin aktiivisuutta lisäävä rakenne saattaa lisätä sytotoksisuutta myös normaaleja soluja kohtaan. Triterpeenien liukoisuusongelmien takia on yhä enemmän oltu kiinnostuineita heterosyklisten triterpeenien syntetisoinnista. Työn kokeellisessa osassa syntetisoitiin uusia fuusioituja heterosyklisiä triterpeenijohdannaisia betuliinista. Kokeellisen osuuden aikana saatiin valmistettua neljä eri lopputuotetta. Lopputuotteiden aktiivisuus testattiin eturauhassyöpäsolulinjaa vastaan. Tämän työn valmistumiseen mennessä saatiin yhden lopputuotteen aktiivisuuskokeiden tulokset ja yhdiste oli aktiivinen. Toistaiseksi ei ole vielä valmistettu yhtään erittäin aktiivista heterosyklistä betuliinijohdannaista, joten tutkimuksia tämän osalta tarvitaan tulevaisuudessa lisää. Heterosykliset triterpeenijohdannaiset vaikuttavat kuitenkin lupaavilta hyvien rakenteellisten ominaisuuksiensa takia.
  • Grafeeni, grafeenioksidi ja hapetettu aktiivihiili katalyytteinä orgaanisten yhdisteiden hapetus-, happo- ja π-katalyyseissä 
    Mäkelä, Mikko (2015)
    Grafeeni ja grafeenioksidi ovat kaksiulotteisia hiilimateriaaleja. Grafeeni koostuu pääosin sp2-hybridisoituneista hiiliatomeista. Grafeenioksidissa sp2-hybridisoituneiden hiiliatomien verkkoon on kiinnittynyt happea sisältäviä funktionaalisia ryhmiä ja osa hiiliatomeista on siten sp3-hybridisoituneita. Grafeenia voidaan erotella grafiitista erilaisin menetelmin tai valmistaa atomi kerrallaan. Grafeenioksidin valmistuksessa grafiitti hapetetaan esimerkiksi kloraateilla. Sekä grafeenia että grafeenioksidia voidaan muokata kovalenttisesti tai supramolekulaarisesti. Muokkauksella tavoitellaan usein materiaalin parempaa käsiteltävyyttä tai uudenlaisen toiminnallisuuden, kuten katalyyttisen aktiivisuuden tai sensoriominaisuuksien, saavuttamista. Katalyyttisissä prosesseissa muokkaamattoman grafeenin ja grafiitin sovelluksia ei ole monia. Sen sijaan grafeenioksidia on käytetty happokatalyytin tavoin sekä hapettimena monissa kemiallisissa prosesseissa, kuten alkyynien hydrauksissa, bentsyylialkoholien hapetuksessa aldehydiksi ja amiinien hapettavassa kytkennässä. Aktiivihiili on kolmiulotteinen huokoinen grafiitin kaltainen materiaali. Siitä on mahdollista valmistaa eri tavoin hapettuneita aktiivihiiliä typpihapon tai kuningasveden avulla. Hapetusolosuhteet vaikuttavat paljon syntyvän tuotteen funktionaalisten ryhmien jakaumaan. Eri tavoin valmistetuilla aktiivihiilillä on myös toisistaan poikkeava katalyyttinen aktiivisuus 2-aryyli-indolien homokytkentäreaktiossa.
  • Halide-free synthesis of N-aryl carbamate 
    Pavlič, Aja Ana (2018)
    Carbamates have been an attractive topic for a long time. Due to their wide range of applications, especially in agriculture, medicine and pharmacy. Three general synthesis methods have been in use, i.e. via phosgene, via isocyanate and the reaction with carbon dioxide. Since the first two processes include highly toxic phosgene and slightly less toxic isocyanate, they are less preferable. Recently, the interest has grown towards reaction with CO2, due to its nontoxicity and environmentally safer use. The focus of this thesis was a preparation of N-aryl carbamates through halide-free pathway. The optimization reactions were done in two steps under catalytic conditions with several different parameters, such as temperature, catalysts and time of reaction. The first step represents a reaction between carbonate and aromatic amine, forming a carbamate intermediate under nucleophilic conditions. In the second step, the intermediate reacts further with an alcohol to form the final carbamate product under basic conditions. Usual waste in the carbamate synthesis via phosgene are ammonia, halide acids or other alkyl halides. Due to their toxicity and harmful environmental effects, they represent a group of compounds that are not desirable to obtain from the reactions. Since the introduced procedure avoids the usual formation of toxic halide acids as the main waste product, and forming trifluoroethanol (TFE) instead, it represents an environmentally friendlier method. In the experimental section, various optimization steps are studied for the syntheses of intermediate and product. The obtained results are not examined only qualitatively, but also quantitatively. Therefore, intermediate and product yields were analysed by GC-MS analytical method, 1H NMR, 13C NMR and FT-IR spectra.
  • Hemiselluloosista eristettyjen neutraalien oligosakkaridien kapillaarielektroforeettinen analytiikka 
    Hirsilä, Paula (2013)
    Hemiselluloosat ovat kasviperäisiä polysakkarideja, joiden kemiallisen ja entsymaattisen hydrolyysin seurauksena syntyy oligosakkarideja. Näiden oligosakkaridien analytiikka on haastavaa, sillä ne ovat rakenteiltaan hyvin erilaisia ja ne eivät sisällä normaaliolosuhteissa esimerkiksi ultraviolettisäteilyä absorboivia ryhmiä. Derivatisoimattomia neutraaleja ksylo- ja arabinoksylo-oligosakkarideja voidaan analysoida kvalitatiivisesti kapillaarielektroforeesilla emäksisissä olosuhteissa ja ne voidaan havaita ultravioletti-ilmaisimella. Menetelmän muokkaaminen myös kvantitatiiviseen analyysiin sopivaksi vaikuttaa mahdolliselta. Lisäksi kapillaarielektroforeesilla voidaan analysoida pelkistävän aminaation avulla derivatisoituja ksylo- ja malto-oligosakkarideja nopeasti hyödyntämällä niiden muodostamia boraattikomplekseja. Kapillaarielektroforeesi on nopea, luotettava ja ympäristöystävällinen menetelmä hiilihydraattien analyysiin.
  • Heterosyklien valmistaminen metateesireaktiolla 
    Mörsky, Saila (2016)
    Metateesireaktiossa muodostetaan katalyytin avulla uudet kaksoissidokset kahden kaksoissidoksen hiiliatomien välille. Katalyytin keskusatomina on siirtymäalkuaineista yleensä molybdeeni tai rutenium. Molybdeenikatalyytit ovat erittäin reaktiivisia, mutta herkkiä hapelle ja kosteudelle. Ruteniumkatalyyttejä voidaan käyttää veden, alkoholien, happojen tai ilman läsnä ollessa ja ne soveltuvat hyvin laajalle yhdistejoukolle, mutta eivät emäksisille yhdisteille. Yleisimmät heterosyklien muodostamisessa käytettävät reaktiotyypit ovat renkaansulkeva metateesi RCM, enyynimetateesi EM sekä renkaan uudelleenjärjestelymetateesi RRM, jossa tapahtuvat peräkkäin renkaanavaava metateesi ROM- ja RCM-rektiot. Metateesireaktio on termodynaamisesti kontrolloitu tasapainoreaktio. Sen kanssa kilpaileva reaktio on isomerisaatio. Metateesilla voidaan muodostaa ainakin happi-, typpi-, rikki-, fosfori-, boori- ja piiheterosyklejä. Lewisin emäkset eivät toimi käytettävien katalyyttien kanssa hyvin. Esimerkiksi amiinit reagoivat metateesissa huonosti, mutta niiden johdannaiset kuten amidit toimivat paremmin. Rikki puolestaan aiheuttaa helposti katalyyttimyrkytyksen, mutta sen johdannaiset kuten sulfonit, sulfonaatit, sulfonamidit sekä sulfamidit toimivat metateesireaktioissa. Viimeisen vuosikymmenen aikana metateesi on yleistynyt orgaanisessa syntetiikassa menetelmänä valmistaa heterosyklisiä yhdisteitä. Tämän on mahdollistanut helposti käytettävien reaktiivisten katalyyttien kehitys. Nykyisin saatavilla olevat katalyytit eivät kuitenkaan vielä täytä kaikkia vaatimuksia ja tämä rajoittaa reaktion käyttöä.
  • I. Meyer-Schuster rearrangement, II. Synthesis of potential FtsZ inhibitors 
    Horkka, Kaisa (2016)
    I. Meyer-Schuster rearrangement Meyer-Schuster rearrangement is an atom economical reaction, in which α,β-unsaturated carbonyl compounds are formed from propargylic alcohols and their derivatives by formal migration of the carbonyl group. Brønsted acids have been used traditionally as stoichiometric catalysts, but more recently, several Lewis acids both salts and metal complexes, have become popular due to their selectivity and mild conditions applied. Also oxo-metal complexes are often used despite the high reaction temperature needed. In this thesis, various manners and catalysts for the Meyer-Schuster rearrangement are reviewed. Reactivity of different substrates and practicality of several types of catalysts are evaluated. In addition, different reaction mechanisms are discussed, as they are highly substrate and catalyst-dependent. Propargylic alcohols have two functional groups, in which the catalysts can coordinate according to their characteristics. Especially gold compounds, which are soft Lewis acids, have gained interest due to their specific coordination ability. II. Synthesis of potential FtsZ inhibitors FtsZ, which is a bacterial homologue for tubulin, is essential in the cell division. It polymerizes into a dynamic ring structure, which constricts to separate the new daughter cells. Being FtsZ protein-directing compounds, 3-methoxybenzamide derivatives have been noticed to inhibit growth of certain bacteria. In this work, a set of molecules was synthesized based on PC190723, which is a 3-methoxybenzamide derivative. In order to study interactions between the protein and the inhibitors, fluorescent groups were attached. Polymer sedimentation tests and fluorescence spectroscopy were used to study shortly the biological behavior of the products. It was discovered that one of the products is a polymer-stabilizing and thus, FtsZ activity inhibiting compound.
  • Immunokemialliset menetelmät ligniinin rakennetutkimuksessa ja dimeeristen ligniinin malliyhdiste–proteiini –konjugaattienn synteesi 
    Manner, Helmiina (2013)
    Pienet molekyylit (hapteenit) eivät normaalisti ole antigeenisiä. Niille voidaan tuottaa vasta-aineita liittämällä ne suureen kantaja-molekyyliin, jolloin elimistön immuunipuolustus tunnistaa ne. Vasta-aineita voidaan käyttää molekyylien tunnistamiseen solutasolla (immunosytokemia). Ligniini on luonnon toiseksi yleisin puupolymeeri, joka tukee ja tilkitsee kasvien soluseiniä. Se on lähinnä kolmesta prekursorista muodostuva fenolinen polymeeri, jonka rakenne on epäsäännöllinen ja vaikeasti tutkittavissa oleva. Ligniinin rakennetta voidaan tutkia immunosytokemiallisesti vasta-aineiden avulla. Kirjallisuuskatsauksessa käydään läpi puun ja ligniinin rakennetta, yleisiä hapteenikonjugaattien synteesimenetelmiä, ligniinirakenteita joille on tuotettu vasta-aineita sekä vasta-aineiden käyttöä erilaisten ligniinirakenteiden paikantamisessa eri kasvilajien soluseinissä. Ligniinirakenteita on havaittu eri kasvilajeilla etenkin soluseinän sekundaariseinämässä. Tutkielman kokeellinen osa keskittyy neljän dimeerisen ligniinin malliyhdisteen (hapteenin) proteiinikonjugaattien synteesiin. Valitut hapteenit edustavat yleisimpiä ligniinin rakenneyksiköitä (β-O-4', β-β', β-5'). Aryyliglyseroli-β-aryylieetterit syntetisoitiin nk. Nakatsubon menetelmää käyttäen. Resinolirakenne (β-β') syntetisoitiin entsymaattisesti. Myös β-5'-rakenne yritettiin syntetisoida entsymaattisesti. Hapteenit liitettiin proteiiniin karboksyylihappolinkkeristä aktiivisen esterin kautta. Valmiit hapteeni-proteiini –konjugaatit analysoitiin MALDI-TOF –massaspektrometrialla. Kolme hapteeni-proteiini –konjugaattia syntetisoitiin onnistuneesti. Fenyylikumaraanirakenteen (β-5') proteiinikonjugaatin synteesi ei onnistunut. Sitä voidaan kokeilla tulevaisuudessa mm. Sonogashira-reaktion avulla.
  • Intramolekulaariset, hapettavat ja metallivapaat C(sp2)-H-sidoksen aminaatiot 1H-indolisynteeseissä 
    Malinen, Kiia (2019)
    Indolijohdannaiset ovat tärkeitä heterosyklejä, koska niillä on paljon sovelluksia materiaali- ja lääketieteessä. Niille on ole-massa lukuisia erilaisia synteesimenetelmiä. 2-Alkenyyliamiinien C-N-kytkentäreaktio on suoraviivainen ja tehokas tapa syntetisoida indolijohdannaisia. Näissä reaktioissa on usein käytetty katalyyttinä jotain siirtymämetallia, kuten palladiumia tai ruteniumia, mutta viime vuosina niiden rinnalle on tarjottu myös metallivapaita katalyyttejä. Tämän tutkielman kirjallisen osuuden ensimmäisessä osassa tarkastellaan intramolekulaarisia, hapettavia ja metallivapaita C-H-sidoksen aminaatioreaktioita 1H-indolisynteeseissä. Toisessa osassa perehdytään lyhyesti aktiivihiilen rakenteeseen, rakenteen modifiointiin, funktionaalisten ryhmien karakterisointiin ja aktiivisten ryhmien katalyyttisiin ominaisuuksiin. Tutkimusosassa näytetään, että eri lailla substituoidut aryyliamiinit voidaan hapettaa modifioidulla aktiivihiilellä ja terminaalisena hapettimena toimivalla molekulaarisella hapella indolijohdannaisiksi hyvillä saannoilla. Lisäksi tutkimusosassa on optimoitu karbokatalyysireaktioiden olosuhteet tilastollisia menetelmiä apuna käyttäen.
  • Kasvisoluseinässä esiintyvät ligniini rakenteet, entsymaattiset reaktiot ja ligniini-hiilihydraatti kompleksi malliaineen esterisidosten entsymaattinen hajottaminen esteraaseilla 
    Hinkka, Harri (2020)
    Tutkielma käsittelee kasvien lignoselluloosaa yleisellä tasolla painottuen kuitenkin melko vähän hyödynnetyn, mutta toisiksi runsaimmin luonnosta löytyvän makromolekyylin, ligniinin rakenteeseen, synteesiin sekä hajoamisreaktioihin. Tämän lisäksi tarkastellaan lignoselluloosassa esiintyvien esterisidosten merkitystä ligniinien sekä hiilihydraattien välillä. Lignoselluloosassa esiintyvien esterisidosten roolista on vielä paljon selvitettävää, sillä nämä sidokset ovat sekä lignoselluloosan rakenteen että sen biokatalyyttisen hajottamisen kannalta merkittäviä. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään lignoselluloosan koostumus, jonka jälkeen esitellään lyhyesti jo paremmin tutkitut selluloosa ja hemiselluloosa ja keskitytään pääasiassa ligniiniin, ligniini-hiilihydraatti komplekseihin (LCC) sekä näiden rakenteiden syntyyn ja entsymaattiseen hajottamiseen. Esittelyssä käsitellään lisäksi keskeisiä entsyymeitä, jotka näiden rakenteiden hajottamiseen osallistuvat. Kokeellisessa osuudessa keskityttiin entsymaattisella puolella pelkästään esteraaseihin. Tutkittavana ferulasokeriseos-malliaineen esterisidosten hajottaminen pääasiassa neljällä esteraasilla (AnFAE A, B, C ja D). Malliaine syntetisoitiin ferulahaposta ja metyyli-α-D-glukopyranosidista suojaamalla vain ferulahaposta ylimääräinen hydroksi-ryhmä ja antaen reaktion vapaasti substituoida sokerin vapaita ryhmiä luoden isomeerisen metyyli feruloyyli-α-D-glukopyranosidiseoksen, jossa ferulahappo on sitoutunut esterisidoksella joko sokerin 2-, 3-, 4-, tai 6-asemaan. Malliaineen lisäksi tutkittiin esteraasien aktiivisuutta ja substraattispesifisyyttä käyttäen substraattina kymmenetä erityyppistä kanelihapon metyyli- tai etyyliesteriä.
  • Kemialliseen siirtymään vaikuttavat parametrit ja siirtymän ennustaminen NMR-spektroskopiassa 
    Aalto, Sini (2018)
    Tutkielman teoriaosuudessa esitellään lyhyesti ydinmagneettisen resonanssispektroskopian (NMR) perusteet sekä kuvaillaan eri tekijöitä, jotka vaikuttavat kemiallisen siirtymän suuruuteen. Lisäksi kyseisten tekijöiden vaikutusta siirtymiin kuvaillaan yleisellä tasolla. Esiteltävät parametrit ovat molekyylirakenne, liuotin, vuorovaikutusten määrä, konsentraatio, pH ja ionivahvuus sekä lämpötila. Teoriaosiossa esitellään myös erilaiset menetelmät, joilla kemiallista siirtymää on mahdollista mallintaa ja tämän myötä ennustaa. Ennusteiden ongelmat ja kehitysmahdollisuudet esitellään lyhyesti ja erilaisia empiirisiä, kvanttimekaanisia ja semi-empiirisiä menetelmiä käydään läpi tarkemmin. Näistä kokonaisuuksina esitellään tietokantoihin, inkrementaalisiin keinoihin, neuroniverkkoihin, tiheysfunktionaaliteorialle (DFT) sekä Ab initio -laskuille perustuvia menetelmiä. Erilaisia mallinnustapoja vertaillaan lyhyesti keskenään. Pro Gradu tutkielman käytännön osuus suoritettiin Helsingin yliopiston kemian laitoksen Kemiallisen aseen kieltosopimuksen instituutti (VERIFIN) -yksikössä ja tutkielman osana olevassa käytännön osiossa käsitellään erilaisten aromaattisten arseeniyhdisteiden kemiallisten siirtymien tutkimusta jossa kemiallisen siirtymän muutosta erilaisissa pH-ympäristöissä tutkittiin valmistamalla puhdasaineista pH-sarjat metanolissa.Tutkitut yhdisteet olivat fenyylidiklooriarseeni (PDCA), trifenyyliarseenioksidi (TPAO), trifenyyliarseeni (TPA), Adamsiitin arsiinihappo (DM-happo), difenyyliarsiinihappo (DPAA) ja monofenyyliarsiinihappo (MPAA). Kokeelliset siirtymät on sovitettu teoriaosuudessa esiteltyyn Henderson-Hasselbalch -yhtälön mukaiseen käyrään, jonka perusteella muutoksen ollaan voitu todeta olevan lähes kaikissa tutkituissa tapauksissa huomattavaa, mutta yhtälön mukaan ennustettavaa. Kaikkea edellämainittua kokeellista dataa sovellettiin Itämerestä peräisin olleiden kahden erillisen sedimenttinäytteen tutkimiseen ja seulomiseen kyseessä olevien arseeniyhdisteiden varalta. Tunnistukset tehtiin käyttäen NMR spektroskopian lisäksi nestekromatografia-massaspektrometriaa (LC-MS) ja molemmissa sedimenteisä havaittiin pieniä määriä tutkittuja yhdisteitä sekä muita tunnistamatta jääneitä aromaattisia yhdisteitä, joille pystyttiin määrittämään ainoastaan osarakenteet. Tunnistettujen yhdisteiden joukkoon lukeutui myös DM-hapon johdannaisia, joille ei pH-riippuvuutta oltu määritetty, mutta jotka saatiin tunnistettua luotettavasti kahden menetelmän yhdistelmällä

Yhteystiedot

HELSINGIN YLIOPISTO