Koordinaatiohäkit ja halogeenisitoutuminen

Abstract

Tässä Pro Gradu –tutkielmassa käsitellään kahta erityisesti supramolekulaarisen kemian alalla viime aikoina runsaasti tutkittua aihetta: koordinaatiohäkkejä ja halogeenisitoutumista. Koordinaatiohäkkien molekylaaristen rakenteiden monimuotoisuus ja käyttökelpoisuus erilaisissa sovelluksissa on tehnyt niistä erityisen tutkitun aiheen viime vuosikymmenien aikana. Vastaavasti halogeenisidoksen luonteen parempi ymmärrys, muista heikoista vuorovaikutuksista eroavat ominaisuudet ja monimuotoiset sovellusalat ovat aiheuttaneet tutkijoiden mielenkiinnon heräämisen tähän ilmiöön. Koordinaatiohäkkejä käsitellään tässä tutkielmassa erilaisien koordinaation ohjaamaan itsejärjestymiseen perustuvien valmistustekniikoiden kautta. Kustakin valmistustekniikasta on esitetty perusperiaatteet koordinaatiohäkkien valmistukseen ja esimerkkejä valmistetusta koordinaatiohäkistä. Halogeenisidoksesta taas käsitellään sidoksen perusperiaatteet, edelleen kiistanalainen halogeenisidoksen luonne, esimerkkejä vuorovaikutukseen osallistuvista yhdisteistä ja suhdetta muihin vastaaviin heikkoihin vuorovaikutuksiin. Lisäksi käsitellään koordinaatiohäkkien ja halogeenisidoksia sisältävien yhdisteiden yleisiä tutkimusmenetelmiä ja sovelluksia, sekä koordinaatiohäkkejä, joiden rakenteessa tai toiminnassa hyödynnetään halogeenisidosta. Tutkielman kokeellisessa osassa suoritettiin kompleksointireaktioita erilaisten sinkkisuolojen ja N-donoriligandien välillä tavoitteena muodostaa koordinaatiohäkkejä koordinaation ohjaaman itsejärjestymisen avulla. Kahdella potentiaalisella ligandimolekyylillä suoritettiin kokeita aiemmin kirjallisuudessa mainittujen, niin sanottujen halonium-koordinaatiohäkkien analogirakenteiden muodostamiseksi. Lisäksi tarkasteltiin halogeenisidosdonorien läsnäolon vaikutusta itsejärjestymisprosesseihin sekä häkkien muodostuksen osalta, että myös vain pelkkien ligandien läsnä ollessa. Syntetisoiduista yhdisteistä yksikideröntgendiffraktometrialla karakterisoitiin yhteensä neljä häkkimäistä rakennetta, neljä kompleksiyhdistettä, viisi ligandirakennetta, seitsemän halogeenisidoksia sisältänyttä rakennetta ja kolme jaetun varautuneen protonin rakennetta. Lisäksi kaikki työssä syntetisoidut ligandit analysoitiin termoanalyyttisillä menetelmillä.