Kahden homogeenisen katalyytin katalysoimat reaktiot

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman kirjallinen osa käsittelee kahden eri homogeenisen katalyytin reaktioita. Tutkielmassa syvennytään määrittämään mitä tämänkaltaiset reaktiot ovat ja miten ne kineettisesti voidaan määrittää olevan toista kertalukua katalyytin suhteen tapauksissa, jossa katalyytit ovat identtisiä yhdisteitä sekä mitä mahdollisia ongelmia ja haasteita tämän määrittämisen puolesta on olemassa. Kokeellinen osa puolestaan käsittelee bifunktionaalisella tioureakatalyytillä katalysoitua Pfau-d’Angelo-reaktiota, missä reaktion kirjallisuudessa kuvattu huono saanto viittasi edellämainittujen ongelmien läsnäoloon. Tämän lisäksi kokeellisessa osassa haluttiin nähdä, pystyttäisiinkö näitä ongelmia ratkaisemaan ja käyttämään organokatalyyttiä käyttämään tutkimusryhmässä tutkitun humilisiini E:n synteesin Pfau-d’Angelo vaiheeseen. Monet katalyytin suhteen toisen kertaluvun reaktiot eivät ole kahden katalyytin reaktioita laisinkaan, sillä useat tekijät saattavat häiritä katalyytin kertaluvun suuruutta erinäisin tavoin antaen väärän kuvan reaktion kineettisestä luonteesta. Tämä voi johtaa vääriin johtopäätöksiin erityisesti reaktiomekanismeja esittäessä. Kirjallisen osan alkupää pureutuu visuaalisin kineettisiin menetelmiin mahdollisina vaihtoehtoina toisen kertaluvun määrittämiseen ja ohessa käydään läpi katalyytin inhibiitio, saturaatiokinetiikka ja autokatalyysi vaihtoehtoisina syinä vääriin tulkintoihin katalyytin kertaluvusta. Tämän jälkeen kirjallisuudesta nostetaan esiin useita julkaisuja, joissa väitöksinä on katalyytin suhteen toinen kertaluku ja reaktioiden esittelyn jälkeen analysoidaan, pitääkö julkaisujen esittämä väite riittävästi perusteltua erinäisin tavoin, erityisesti kineettisesti. Kokeellisessa osassa lähtökohtana oli ensin valmistaa reaktion katalyytin kaltainen yhdiste ja sitten käyttää sitä Pfau-d’Angelo reaktioon katalyyttinä. Reaktiota analysoitiin kromatografisin menetelmin konsentraation määrittämiseksi eri ajanhetkillä, jotta reaktiosta voitiin muodostaa reaktiokineettinen aikakonsentraatioprofiili kahdessa eri lähtöainekonsentraatioissa. Tämän profiilin avulla pyrittiin määrittämään tapahtuuko reaktiossa katalyytin inhibiitiota. Tässä määrityksessä onnistuttiin ja saadun datan perusteella pystyttiin esittämään, että katalyytti myrkyttyy reaktiossa. Katalyytti paljastui myös toimimattomaksi humilisiini E:n synteesin Pfau-d’Angelo -vaiheeseen.