| Summary: | Kaliks[4]pyrrolit ovat kemiallisesti merkittävä makrosyklien ryhmä, joka tunnetaan kyvystään toimia monipuolisina supramolekulaarisina isäntärakenteina. Ne voivat muodostaa isäntä-vieras-komplekseja sekä ionisten yhdisteiden että neutraalien molekyylien kanssa. Niiden konformaatiojoustavuus on keskeisessä roolissa molekyylien tunnistuksessa, erityisesti anionien aiheuttamien rakennemuutosten kautta, jotka mahdollistavat ioniparien yhteistoiminnallisen sitoutumisen. Helpon synteesin, rakenteellisen muunneltavuuden ja vahvan sitoutumiskyvyn ansiosta kaliks[4]pyrrolit ovat nousseet lupaaviksi yhdisteiksi molekyylitunnistuksessa ja ympäristön puhdistusteknologioissa. Niiden soveltamista vesipitoisiin ympäristöihin rajoittaa kuitenkin heikko vesiliukoisuus, minkä vuoksi funktionalisointia hydrofiilisillä ryhmillä on tutkittu yhteensopivuuden parantamiseksi vesipohjaisten järjestelmien kanssa.
Tämä pro gradu -tutkielma sisältää kirjallisuuskatsauksen isäntä-vieras-kemiaan, keskittyen erityisesti kaliks[4]pyrroleihin. Katsauksessa käsitellään näiden yhdisteiden molekyylirakennetta, fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia sekä synteesistrategioita, mukaan lukien perinteiset ja vihreän kemian mukaiset menetelmät, joilla pyritään vähentämään ympäristökuormitusta. Lisäksi tarkastellaan kaliks[4]pyrrolien soveltuvuutta ympäristökemiaan, erityisesti ionisten ja neutraalien haitta-aineiden poistamiseen vesiliuoksista neste-neste- ja polymeerisorbenttipohjaisten uuttomenetelmien avulla.
Kokeellinen osio kuvaa kaliks[4]pyrrolien synteesiä ja PEGylaatiota, jonka tavoitteena oli parantaa yhdisteiden vesiliukoisuutta. Yhtä onnistuneesti PEGyloitua kaliks[4]pyrrolia hyödynnettiin misellimuodostuksessa yhdessä ei-ionisen pinta-aktiivisen aineen kanssa. Muodostuneita supramolekulaarisia järjestelmiä karakterisoitiin erilaisin analyyttisin menetelmin niiden rakenteen ja mahdollisen käytön arvioimiseksi uuttosovelluksissa.
Calix[4]pyrroles are a chemically significant class of macrocycles, known for their ability to act as versatile supramolecular hosts capable of forming host-guest complexes with both ionic compounds and neutral molecules. Their conformational flexibility plays a central role in their molecular recognition behavior, particularly through anion-induced structural changes that enable cooperative binding of ion pairs. Due to their ease of synthesis, structural tunability, and strong binding affinities, calix[4]pyrroles have emerged as promising candidates for applications in molecular recognition and environmental remediation technologies. However, one of the main challenges hindering their broader application in aqueous environments is their generally poor water solubility. To address this, increasing attention has been directed toward functionalizing calix[4]pyrroles with hydrophilic groups to improve their compatibility with water-based systems.
This master’s thesis presents a literature review on host-guest chemistry, with a specific focus on calix[4]pyrroles. It covers their molecular structure, physicochemical properties, and both conventional synthetic strategies and green chemistry approaches aimed at minimizing environmental impact. In addition, their role in environmental chemistry is explored, particularly regarding the removal of harmful ionic and neutral pollutants from aqueous solutions through liquid-liquid and polymer sorbent-based extraction methods.
The experimental part describes the synthesis of calix[4]pyrroles and their subsequent PEGylation. One successfully synthesized PEGylated calix[4]pyrrole was used in co-micellization with a non-ionic surfactant to form micellar assemblies. These supramolecular systems were characterized using various analytical techniques to evaluate their structure and potential as extraction media.
|
|---|