Synthetic Modifications of Estrogens and Androgens

Estrogens the female sex hormones have numerous biological actions. Estradiol is the most abundant estrogen in women before menopause. It influences the development, maturation and function of the female reproductive tract. It also plays a role in mammary cancer. Accordingly determinations of estradiol level in body fluids assist in the evaluation of ovarian function and diagnosis for malignancies. Estriol is the primary estrogen in pregnant women and secreted from the fetoplacental unit. Measurement of estriol in maternal body fluids is the basis of fetoplacental monitoring test. Concentration of estrogens in body fluids is determined by immunoassay. Accuracy of this measurement depends on the availability of a specific antibody. As estrogens are not antigenic, their derivatives (haptens) are coupled with a carrier and this hapten-protein conjugate is used to generate antibodies. Specificity of the generated antibody largely depends on the structure of hapten. Therefore the synthesis of a hapten with a right structure is crucial for the accurate measurement of a steroid. We have synthesised new haptens for estradiol and estriol by adding an alkyl or alkoxy side chain at the C-7 of estrane skeleton. The side chains carry a terminal amino group, which can be used for conjugation with a carrier molecule. Estrogens and their biosynthetic precursor androgens both exist as fatty acid esters. They are known to act as hormone storage but their physiological role is not completely known yet. Our collaborator is studying their effect in cardiovascular diseases. We synthesised fatty acid ester derivatives of several steroids in high yield by a very rapid procedure (in 1 min) under microwave irradiation in an ionic liquid (IL). An expedient regioselective hydrolysis at C-3 of estradiol diesters is also reported. 8-Isoestrogens are compounds of pharmaceutical interests, their synthesis, structure, conformation and biological activity studies are ongoing. 7-Hydroxy-8-isoestradiol and 7-alkyl ether of it were synthesised as well. During this study we have developed a selective O-debenzylation method. A mild route for selective removal of benzylic protection on phenol in presence of benzyl protected alcohol was explored.

Kosteikkosedimentin fosforivarat ja niiden käyttökelpoisuus kasveille

Maatalouden ympäristötukiohjelmalla pyritään vähentämään maatalouden ravinnekuormitusta, sillä valtaosa fosforin hajakuormituksesta on peräisin maataloudesta. Maataloudesta peräisin olevan fosforin rehevöittävää vaikutusta vesistöissä voidaan pyrkiä vähentämään kosteikoilla, joiden päätarkoituksena on saada valumaveden mukana erodoitunut maa-aines sedimentoitumaan kosteikon pohjalle. Kosteikkojen toimivuudesta ja vesiensuojelun merkityksestä on kuitenkin Suomessa tehdyissä tutkimuksissa saatu ristiriitaisia tuloksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää maa-analyysien avulla, mitä valuma-alueelta erodoitunut fosforille tapahtuu kosteikon sedimentissä ja kuinka hyvin sedimentoitunut aines soveltuu kasvualustaksi kasvintuotannossa. Valuma-alueen maanäytteitä ja kosteikon sedimenttinäytteitä vertailemalla havaittiin kosteikossa tapahtuvan erodoituneen maa-aineksen lajittumista. Kosteikosta otetussa sedimenttinäytteessä oli 48 % enemmän savesta kuin valumapellon muokkauskerroksen maanäytteissä. Lisäksi havaittiin, että savespitoisuuden lisääntyminen lisäsi sedimentin reaktiivista pinta-alaa, koska sedimentissä oli 45 % enemmän alumiini- ja rautahydroksideja kuin valuma-alueelta otetuissa maanäytteissä. Hydroksidien runsauden takia fosforin sorptiokapasiteetti oli sedimentissä 52 % suurepi kuin valuma-alueelta otetuissa näytteissä. Sedimenttinäytteiden fosforin sorptiokyllästysaste oli kuitenkin samansuuruinen verrattuna valuma-alueelta otettuihin näytteisiin, sillä hapettuneessa sedimentissä oli 50 % enemmän alumiini- ja rautahydroksidien sitomaa fosforia. Näytteenottohetkellä sedimentti oli pelkistyneessä tilassa, jolloin sen vesiuuttoisen fosforin määrä oli huomattavasti suurempi kuin hapettuneessa sedimentissä. Vastaavasti sedimentin hapettuessa fosforin sorptiokyky kasvoi huomattavasti, sillä pelkistyneestä sedimentistä desorboitui fosforia kosteikon veteen. Tämä havaittiin myös astiakokeessa, sillä sedimentissä kasvanut raiheinä kärsi voimakkaasta fosforin puutoksesta niillä lannoitustasoilla, joilla valuma-alueen maanäytteessä kasvaneella raiheinällä ei silmämääräisesti havaittu esiintyvän puutosoireita. Sedimentin toiselle sadolle annetulla kolminkertaisella fosforin lisälannoituksella saavutettiin samansuuruiset sadon kuiva-ainemäärät, fosforipitoisuudet ja fosforin otot kuin valuma-alueen maanäytteissä kasvaneella ensimmäisellä sadolla oli. Astiakokeen tulosten perusteella pelkistyneessä tilassa ollut sedimentti soveltuu heikosti kasvintuotannon kasvualustaksi suuren fosforisorptiokykynsä ansiosta. Parhaiten sedimentti soveltuisi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältäville alueille, kuten karjan jalottelutarhan pohjamateriaaliksi, vähentämään ympäristöön kohdistuvaa fosforikuormitusta.

Chemical Characterization of Urban Background Aerosol Using Online And Filter Methods

In order to evaluate the influence of ambient aerosol particles on cloud formation, climate and human health, detailed information about the concentration and composition of ambient aerosol particles is needed. The dura-tion of aerosol formation, growth and removal processes in the atmosphere range from minutes to hours, which highlights the need for high-time-resolution data in order to understand the underlying processes. This thesis focuses on characterization of ambient levels, size distributions and sources of water-soluble organic carbon (WSOC) in ambient aerosols. The results show that in the location of this study typically 50-60 % of organic carbon in fine particles is water-soluble. The amount of WSOC was observed to increase as aerosols age, likely due to further oxidation of organic compounds. In the boreal region the main sources of WSOC were biomass burning during the winter and secondary aerosol formation during the summer. WSOC was mainly attributed to a fine particle mode between 0.1 - 1 μm, although different size distributions were measured for different sources. The WSOC concentrations and size distributions had a clear seasonal variation. Another main focus of this thesis was to test and further develop the high-time-resolution methods for chemical characterization of ambient aerosol particles. The concentrations of the main chemical components (ions, OC, EC) of ambient aerosol particles were measured online during a year-long intensive measurement campaign conducted on the SMEAR III station in Southern Finland. The results were compared to the results of traditional filter collections in order to study sampling artifacts and limitations related to each method. To achieve better a time resolution for the WSOC and ion measurements, a particle-into-liquid sampler (PILS) was coupled with a total organic carbon analyzer (TOC) and two ion chromatographs (IC). The PILS-TOC-IC provided important data about diurnal variations and short-time plumes, which cannot be resolved from the filter samples. In summary, the measurements made for this thesis provide new information on the concentrations, size distribu-tions and sources of WSOC in ambient aerosol particles in the boreal region. The analytical and collection me-thods needed for the online characterization of aerosol chemical composition were further developed in order to provide more reliable high-time-resolution measurements.

Synthesis of Reduced Metabolites of Isoflavonoids, and their Enantiomeric Forms

Isoflavonoids are naturally occurring plant derived biochemicals, which act as phytoalexins. Isoflavonoids are of interest due to their estrogenic and other potential physiological properties, particularly in mammals that typically consume isoflavonoid rich nutrients such as soy and red clover. The literature review of this thesis mainly focuses on the reduced metabolites of hydroxy and/or methoxy substituted isoflavones with four groups: isoflavan-4-ols, isoflav-3-enes, isoflavans and α-methyldeoxybenzoins (1,2-diarylpropan-1-ones), which are all reduced metabolites of food derived isoflavones in mammals. Related isoflavan-4-ones are briefly discussed. Results of an extensive survey of the literature concerning the synthesis of polyhydroxy- or methoxysubstituted isoflavonoids and especially asymmetric approaches are discussed. The experimental section describes new synthetic methods to prepare polyphenolic reduced isoflavonoid structures such as isoflav-3-enes, isoflavan-4-ones, cis- and trans-isoflavan-4-ols, 1,2-diarylpropan-1-ones and isoflavans by various hydride reagents and hydrogenations. The specific reactivity differences of various hydride reagents toward isoflavonoids are discussed. The first enantioselective synthesis of natural (S)-(-)-equol and the opposite enantiomer (R)-(+)-equol is also described by the asymmetric iridium PHOX catalysed hydrogenation of isoflav-3-enes. Both of these equol enantiomers are found to possess biological activity in mammals due to estrogen receptor binding activity. The natural enantiomer prefers estrogen receptor β and the R-enantiomer prefers the estrogen receptor α. Also the precursor, isoflav-3-ene, is found to possess positive biological effects on mammals. In connection with the synthetic work, the (S)-(-)-equol was discovered from serum of ewes after isoflavone rich red clover feeding. The chiral HPLC method was developed to identify natural equol enantiomer for the first time in this species. The first synthesis of natural isoflavonoid (R)-(-)-angolensin and its enantiomer (S)-(+)-angolensin is desribed by the use of recyclable chiral auxiliaries (chiral pseudoephedrines). The method offers a general approach also to other natural polyphenolic 1,2-diarylpropan-1-ones and to further study isoflavonoid metabolism in human and other mammals. The absolute configurations of these new chiral isoflavonoid metabolites were determined by X-ray spectroscopy. Also thorough NMR and MS analysis of synthesised structures are presented.

Cohésion modale et subordination : Le conditionnel et le jussif finnois au miroir de la valeur sémantique et discursive du subjonctif français

Modal cohesion and subordination. The Finnish conditional and jussive moods in comparison to the French subjunctive This study examines verb moods in subordinate clauses in French and Finnish. The first part of the analysis deals with the syntax and semantics of the French subjunctive, mood occurring mostly in subordinate positions. The second part investigates Finnish verb moods. Although subordinate positions in Finnish grammar have no special finite verb form, certain uses of Finnish verb moods have been compared to those of subjunctives and conjunctives in other languages. The present study focuses on the subordinate uses of the Finnish conditional and jussive (i.e. the third person singular and plural of the imperative mood). The third part of the analysis discusses the functions of subordinate moods in contexts beyond complex sentences. The data used for the analysis include 1834 complex sentences gathered from newspapers, online discussion groups and blog texts, as well as audio-recorded interviews and conversations. The data thus consist of both written and oral texts as well as standard and non-standard variants. The analysis shows that the French subjunctive codes theoretical modality. The subjunctive does not determine the temporal and modal meaning of the event, but displays the event as virtual. In a complex sentence, the main clause determines the temporal and modal space within which the event coded by the subjunctive clause is interpreted. The subjunctive explicitly indicates that the space constructed in the main clause extends its scope over the subordinate clause. The subjunctive can therefore serve as a means for creating modal cohesion in the discourse. The Finnish conditional shares the function of making explicit the modal link between the components of a complex construction with the French subjunctive, but the two moods differ in their semantics. The conditional codes future time and can therefore occur only in non-factual or counterfactual contexts, whereas the event expressed by French subjunctive clauses can also be interpreted as realized. Such is the case when, for instance, generic and habitual meaning is involved. The Finnish jussive mood is used in a relatively limited number of subordinate clause types, but in these contexts its modal meaning is strikingly close to that of the French subjunctive. The permissive meaning, typical of the jussive in main clause positions, is modified in complex sentences so that it entails inter-clausal relation, namely concession. Like the French subjunctive, the jussive codes theoretical modal meaning with no implication of the truth value of the proposition. Finally, the analysis shows that verb moods mark modal cohesion, not only on the syntagmatic level (namely in complexe sentences), but also on the paradigmatic axis of discourse in order to create semantic links over entire segments of talk. In this study, the subjunctive thus appears, not as an empty category without function, as it is sometimes described, but as an open form that conveys the temporal and modal meanings emerging from the context.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.