Fenolipohjaisten oksovanadiinikompleksien käyttö hapetusreaktioiden katalyytteinä

Abstract

Vanadiinihaloperoksidaasit eli VHPO:t ovat entsyymejä, jotka katalysoivat luonnossa orgaanisten yhdisteiden halogenaatiota. Lisäksi entsyymit pystyvät katalysoimaan epä-symmetrisiä epoksidaatio- ja sulfoksidaatioreaktioita. VHPO:a pystytään mallintamaan erilaisilla orgaanisiin ligandeihin perustuvilla oksovanadiini(IV)- ja oksovanadiini-(V)komplekseilla. Niillä pystytään katalysoimaan halogenaation, epoksidaation ja sulfoksidaation lisäksi monia muitakin alifaattisten ja aromaattisten yhdisteiden hapetusreaktioita. Usein reaktiot ovat luonteeltaan enantioselektiivisiä, jolloin niillä on käyttöä mm. lääkeainesyntetiikassa.

Tutkielman tavoitteena oli kerätä tietoa siitä, millaisia hapetusreaktioita vanadiinikomp¬lek-seilla pystytään katalysoimaan, ja millaisia aminofenoliligandeihin pohjautuvia okso-vanadiini(IV)- ja oksovanadiini(V)komplekseja on viimeisen noin viiden vuoden aikana niihin sovellettu. Lisäksi haluttiin selvittää, millaisia käyttökohteita ja mitä hyötyä hapetusreaktioista on.

Kokeellisessa osassa valmistettiin onnistuneesti vanadiinibromoperoksidaasientsyymiä rakenteellisesti mallintavia oksometoksovanadiini(V)komplekseja. Kompleksien rakenne perustuu kiraalisiin L-proliinista johdettuihin ONO’-tyypin aminofenoliligandeihin, jotka syntetisoitiin Mannichin kondensaatiolla. Valmistettujen yhdisteiden ominaisuudet määri-tettiin IR-, UV-Vis-, CD- ja NMR-spektroskopialla, sekä lisäksi yksittäiskide-röntgendiffraktiolla ja syklisellä voltammetrialla. Kompleksien VHPO-mimeettistä aktiivisuutta arvioitiin epoksidaatio- ja sulfoksidaatioreaktioissa, sekä katekolioksidaasi-mimeettistä aktiivisuutta katekolien hapetuksessa. Kompleksit osoittivat katalyyttistä aktiivisuutta kaikissa reaktioissa, mutta niiden pysyvyys veden tai hapettimien, kuten vetyperoksidin ja tert-butyylihydroperoksidin, läsnä ollessa oli heikkoa. Katalyyttistä aktiivisuutta ei näin pystytty varmuudella osoittamaan komplekseille itselleen.