Studies on metal complex formation of environmentally friendly aminopolycarboxylate chelating agents

Aminopolykarboksyylaatteja, kuten etyleenidiamiinitetraetikkahappoa (EDTA), on käytetty useiden vuosikymmenien ajan erinomaisen metalli-ionien sitomiskyvyn vuoksi kelatointiaineena lukuisissa sovelluksissa sekä analytiikassa että monilla teollisisuuden aloilla. Näiden yhdisteiden biohajoamattomuus on kuitenkin herättänyt huolta viime aikoina, sillä niiden on havaittu olevan hyvin pysyviä luonnossa. Tämä työ on osa laajempaa tutkimushanketta, jossa on tavoitteena löytää korvaavia kelatointiaineita EDTA:lle. Tutkimuksen aiheena on kuuden kelatointiaineen metalli-ionien sitomiskyvyn kartoitus. EDTA:a paremmin luonnossa hajoavina nämä ovat ympäristöystävällisiä ehdokkaita korvaaviksi kelatointiaineiksi useisiin sovelluksiin. Työssä tutkittiin niiden kompleksinmuodostusta useiden metalli-ionien kanssa potentiometrisella titrauksella. Metalli-ionivalikoima vaihteli hieman kelatointiaineesta riippuen sisältäen magnesium-, kalsium-, mangaani-, rauta-, kupari-, sinkki-, kadmium-, elohopea-, lyijy- ja lantaani-ionit. Tutkittavat metallit oli valittu tähtäimessä olevien sovellusten, synteesissä ilmenneiden ongelmien tai ympäristönäkökohtien perusteella. Tulokset osoittavat näiden yhdisteiden metallinsitomiskyvyn olevan jonkin verran heikompi kuin EDTA:lla, mutta kuitenkin riittävän useisiin sovelluksiin kuten sellunvalkaisuprosessiin. Myrkyllisten raskasmetallien, kadmiumin, elohopen ja lyijyn kohdalla EDTA:a heikompi sitoutuminen on eduksikin, koska se yhdistettynä parempaan biohajoavuuteen saattaa alentaa tutkittujen yhdisteiden kykyä mobilisoida kyseisiä metalleja sedimenteistä. Useimmilla tutkituista yhdisteistä on ympäristönäkökulmasta etuna myös EDTA:a pienempi typpipitoisuus.

Radikalcyklisering vid syntes av polycykliska indoler och pyrroler

I de senaste två decennierna har radikalcyklisering, intramolekylär radikaladdition, utvecklats till en viktig syntesmetod för polycykliska indoler och pyrroler. De erhållna produktmolekylerna eller deras derivat är ofta naturliga eller syntetiska alkaloider som väckt biologiskt eller medicinskt intresse. Avhandlingen behandlar både intramolekylära radikaladditioner av pyrrolyl-, indolyl- eller indolylacylradikaler till -bindningar och intramolekylära additioner av flera olika radikaler till indolens eller pyrrolens -system. Också cykliseringar som delreaktioner i radikalkaskader behandlas. Radikalreaktioner kan släckas både oxidativt och reduktivt. För att bibehålla heteroarenens aromaticitet måste cykliseringar till pyrrol- eller indolringen släckas oxidativt. Oxidativa radikaladditioner till aromater benämns homolytiska aromatiska substitutioner. Det finns olika sätt att erhålla en reaktantradikal från en radikalprekursor. I vissa fall har radikalprekursorn en mycket labil bindning som kan brytas fotokemiskt eller med hjälp av en initiator. Till exempel kol-svavelbindningen av en O-etyl-S-alkylxanthat kan brytas på detta sätt. Ofta används dock en radikalmediator för att bilda en reaktantradikal från dess prekursor. Mediatorer är ofta föreningar, som under reaktionsförhållandena själv bildar radikaler med en stor affinitet för en prekursors specifika atom eller atomgrupp vilken abstraheras. Således fungerar mediatorn som mellanhand vid bildning av reaktantradikalen. Exempel på mediatorer av detta slag som använts vid syntes av polycykliska pyrroler och indoler är tributyltennhydrid, hexabutylditenn, tris(trimetylsilyl)silan, tributylgermaniumhydrid, dicumylperoxid, trietylboran, natriumarensulfinater (med ättiksyra) och Se-fenyl-p-toluenselenosulfonat. Också dimetylsulfoxid kan ses som mediator då den bildar metylradikaler vid Fentonreaktion i lösningsmedlet. Övergångsmetallsalter kan även bilda reaktantradikalen från prekursorn genom enelektronoxidationer eller -reduktioner. Vid syntes av polycykliska pyrroler och indoler har reaktantradikalen bildats genom enelektronoxidationer med Mn(OAc)3 eller Ag2+ (Miniscireaktion) och elektronreduktioner med ett Ni(I)-komplex eller SmI2. Avhandlingen är indelad enligt reagenset eller reagensen, som åstadkommer bildning av reaktantradikalen vid syntes av polycykliska indoler och pyrroler. Cirka hälften av avhandlingen behandlar tributyltennhydridmedierade cykliseringar då reagenset trots dess toxicitet är det överlägset mest använda. Avhandlingen diskuterar mekanismen för bildning av reaktantradikalen från prekursorn, cykliseringen och dess möjliga regioselektivitet, andra radikalreaktioner vid radikalkaskader och hur produktradikalen släcks.