11.10.2019 Väitös osoitti ioniliikkuvuusmassaspektrometrian soveltuvan hyvin supramolekyylien rakenneanalytiikkaan (Kiesilä)
Supramolekyylikemia tutkii molekyylien välisiä heikkoja vuorovaikutuksia. Monet biologiset prosessit, kuten DNA-kaksoisjuosteen muodostuminen perustuu näihin reversiibeleihin vuorovaikutuksiin. Supramolekyylikemiassa tutkitaan ja hyödynnetään samoja heikkoja vuorovaikutuksia, jotta esimerkiksi isäntä-vieras-kemiassa toivottu vieras-molekyyli voisi helposti sitoutua suurempaan isäntä-molekyyliin. Sopivan vieraan sitovia isäntä-molekyyleja voidaan hyödyntää esimerkiksi uutoissa, kuljettimina tai jopa sensoreina.
Kiesilän väitöskirjatyössä on tutkittu kolmea erilaista reseptoria, ja tarkasteltu näiden yhdisteiden kykyä sitoa anioneja.
Pyridiiniareenin on aiemmissa tutkimuksissa havaittu sitovan anioneja, mutta anionien on väitetty sitoutuvan dimeerisen pyridiiniareenikapselin sisälle. Väitöskirjatyössä pystyttiin kuitenkin osoittamaan, että anioni sitoutuu dimeerisen pyridiiniareenikapselin ulkopuolelle.
Pyridiiniareenin havaittiin myös sitovan yhtäaikaisesti erilaisia molekyylejä. Neutraalit ja kationiset vieraat sitoutuivat pääasiassa dimeerisen pyridiiniareenikapselin sisälle, kun taas anionit sitoutuivat ulkopuolelle. Ioniliikkuvuusmassaspektrometria oli erityisen tärkeässä roolissa näiden rakenteiden tutkimuksessa ja vieraiden sitoutumispaikan osoittamisessa.
Termodynamiikka suosii suurempia kapseleita
Pyridiiniareenin havaittiin muodostavan vetysitoutumalla myös suurempia heksameerisia kapseleita. Nämä kapselit on aiemmissa tutkimuksissa pystytty havaitsemaan ainoastaan liuostilassa, mutta tässä työssä samoja rakenteita havaittiin myös kaasufaasissa sekä kiinteässä tilassa. Lisäksi NMR-spektroskopialla tehdyllä tutkimuksella pystyttiin osoittamaan, että heksameerinen rakenne on termodynaaminen tuote liuostilassa.
Toisen tutkitun reseptorin, sykloheksyylihemikukurbit[8]uriilin havaittiin sitovan anioneja onkalonsa sisäpuolelle. Reseptorin havaittiin sitovan erittäin voimakkaasti myrkyllistä antimoniheksafluoridia. Reseptorin havaittiin olevan myös valikoiva, sillä siihen sitoutuvilla anioneilla piti olla sopiva koko, muoto sekä varaustiheys.
Kolmannen tutkitun reseptorityypin, kruunueetteriureareseptoreiden, kohdalla hyödynnettiin anionien sitomista ionipareina, mikä on energeettisesti tehokkaampaa kuin yksittäisen ionin sitominen. Suunnitellut reseptorit sitoivat ioniparin, mutta verrattuna sykloheksyylihemikukurbit[8]uriiliin niiden affiniteetti anioneja kohtaan oli silti heikompaa.
Anniina Kiesilä valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopiston kemian laitokselta vuonna 2015. Väitöskirjatyönsä hän aloitti samana vuonna akatemiatutkija Elina Kaleniuksen ohjauksessa.
Tutkimus on julkaistu JYU Dissertations väitöstutkimusten sarjassa, 2019, numero 137, ISSN 2489-9003; 137, ISBN 978-951-39-7855-6 (PDF) Linkki tutkimukseen:
FM Anniina Kiesilän orgaanisen kemian väitöskirjan "Supramolecular chemistry of anion binding receptors based on concave macrocycles" tarkastustilaisuus on perjantaina 11.10.2019 kemian laitoksella salissa Kem4 (Ylistönrinne, Survontie 9). Vastaväittäjänä on professori David V. Dearden (Brigham Young University, USA) ja kustoksena akatemiatutkija Elina Kalenius (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
³¢¾±²õä³Ù¾±±ð³Ù´ÇÂá²¹:
Anniina Kiesilä, anniina.m.kiesila@jyu.fi
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. +358 581 3751
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
/science/fi
Facebook: Twitter: Instagram: