Organokalkogeeniligandien siirtymämetallikompleksien valmistus, rakenteet ja sitoutuminen

Seleeni- ja telluuriyhdisteiden nykyisten ja tulevaisuuden hyödyntämiskohteiden kenttä on laaja-alainen, sisältäen sovelluksia katalyyttisissä prosesseissa ja materiaali- ja lääketieteissä. Seleenin ja telluurin valosähköiset ja puolijohdeominaisuudet ovat herättäneet kiinnostusta seleenin ja telluurin kemiaan, sillä sovelluskohteita on mm. elektroniikan materiaaleissa. Esimerkiksi eräät metalliselenidit ja -telluridit ovat tunnettuja aurinkokennomateriaaleja.

Telluuriyhdisteiden kemia eroaa usein merkittävästi vastaavien rikki- ja seleeniyhdisteiden kemiasta. Telluurille on esimerkiksi tyypillistä muodostaa supramolekyylirakenteita sekundäärisillä sidosvuorovaikutuksilla ja telluuriyhdisteillä on usein ainutlaatuinen reaktiivisuus. Telluurikemian erityisominaisuudet tarjoavat paljon uusia mahdollisuuksia sekä kidesuunnitteluun että synteettisiin sovelluksiin.

Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin erilaisten kalkogeeniyhdisteiden siirtymämetallikomplekseja kokeellisen ja laskennallisen kemian menetelmin. Tutkimuksessa tarkasteltiin rikin, seleenin ja telluurin sekundäärisiä sidosvuorovaikutuksia kiinteässä olomuodossa. Tutkimustulokset osoittavat, että kalkogeenien väliset vuorovaikutukset voimistuvat ja niiden määrä kasvaa, mitä enemmän raskaita kalkogeenejä, erityisesti telluuria yhdisteissä on. Vahvimmat vuorovaikutukset havaittiin telluuriyhdisteille, jotka pakkautuivat sekundäärisillä vuorovaikutuksilla järjestäytyneiksi supramolekyylirakenteiksi. Tutkimustulokset syventävät tietämystä kalkogeenien välisistä sekundäärisistä sidosvuorovaikutuksista ja niiden luonteesta.

Lisäksi tutkittiin telluuriyhdisteiden hapettavaa additiota platinakomplekseihin. Aikaisemmin on havaittu, että diorganyyliditelluridien reaktiot hapettavalla additiolla platina- ja palladiumkomplekseihin poikkeavat vastaavien rikki- ja seleeniyhdisteiden reaktioista. Tässä tutkimuksessa todettiin, että telluuriyhdisteen substituentin elektroneja puoleensavetävällä tai luotaantyöntävällä luonteella oli merkittävä vaikutus reaktion tuotejakaumaan. Myös reaktio-olosuhteet, erityisesti lämpötila ja lähtöaineiden moolisuhde vaikuttivat reaktion tuotejakaumaan.

Väitöskirjatutkimuksen keskeisenä teemana olivat rikin, seleenin ja telluurin jaksollisesti muuttuvat ominaisuudet. Väitöskirjatyö syventää tietämystä erityisesti telluuriyhdisteiden rakenteista, sidosvuorovaikutuksista ja reaktioista, mikä on merkittävää perustutkimuksellista tietoa telluuriyhdisteiden supramolekyylikemian ja katalyyttisten ominaisuuksien tutkimuksessa. Vahva perustutkimuksellinen tieto seleeni- ja telluuriyhdisteistä on edellytys uusien sovellutusten kehityksessä.