JYUnity

Tutkijatohtori Petra Vasko yhteistyössä Oxfordin yliopiston tutkijoiden kanssa onnistui laboratoriossa vuonna 2019 asiassa, jota kukaan muu ei ollut aiemmin tehnyt. Jyväskylän ja Oxfordin yliopistojen kemistit löysivät ratkaisun tutkijoiden pitkään ”tiirikoimaan” kemialliseen lukkoon. Kyseessä on kemiallisesti erittäin pysyvän bentseenirenkaan hiili-hiili –sidoksen avaaminen.

Tutkijat osoittivat, että sidos avautuu ja reaktiossa syntyvät välituotteet saadaan eristettyä alumiiniyhdisteen avulla. Bentseenin hyvin pysyvä hiili-hiilisidos (C-C) reagoi alumiiniyhdisteen kanssa, vieläpä huoneenlämmössä. Tuloksena bentseenin yksi hiilisidos on katkennut ja alumiini on sitoutunut kahteen bentseenin hiileen muodostaen seitsenrenkaan.

Raakaöljystäkin löytyvä bentseeni on petrokemian raaka-aine ja hyvin myrkyllinen, mutta pysyvyytensä ansiosta tutkijoille oiva koetinkivi.

Reaktion osoittaminen olikin tärkeä merkkipaalu, sillä kemiallisesti hyvin pysyvän bentseenin muuntaminen monimutkaisemmiksi yhdisteiksi voi mullistaa teollisia prosesseja.

”Teollisuudessa voidaan esimerkiksi jättää reaktiovaiheita pois, jos bentseeniä voi tällä tavalla aukaista. Se yksinkertaistaisi synteesireittejä ja loisi jopa uudenlaisia mekanismeja monimutkaisiin ja hyödyllisiin yhdisteisiin. Lopullisena tavoitteena olisi, että reaktiosta saataisiin katalyyttinen”, Vasko sanoo.

Tutkimusryhmän löydös julkaistiin Journal of the American Chemical Society –tiedejulkaisussa 2019 ja reaktio noteerattiin kemian alalla ”sensaatiomaisena” vuoden koosteessa.

”Tulosten ja tutkimuksen saama huomio yllätti, Yhdysvaltalainen Chemical and Engineering News halusi haastatella meitä julkaisun ilmestyttyä, Twitterissä olemme saaneet kollegoilta paljon ihmettelyjä ja C&EN jopa valitsi loppuvuonna 2019 julkaisumme yhdeksi vuoden kohokohdista”, kertoo Vasko.

Tavoitteena uudenlainen katalyytti

Tutkimuksessa kemialliset kokeet tehtiin Oxfordin yliopistossa ja reaktion mekanismin selvittäneet laskennallisen kemian työt Jyväskylän yliopistossa. Petra Vasko mallinsi reaktion mekanismin laskennallisesti tietokoneella ja tutkijatohtori Jamie Hicks teki kokeellisen työt. Professorit Simon Aldridge ja Jose Goicoechea olivat vastuussa projektista ja rahoituksesta.

Tutkimus sai alkunsa vuonna 2017 ja Vasko liittyi mukaan kun kokeellisesti mielenkiintoisia tuloksia oli havaittu.

Onnekseen Petra Vasko oli tutkijavaihdossa Oxfordissa, kun mullistava reaktio varmistui laboratoriossa.

”Oli mahtava tunne, kun kollega tuli hakemaan katsomaan, millainen kiderakenne oli reaktion tuotteesta saatu määritettyä”, Vasko kertoo.

Työ alumiiniyhdisteen kanssa jatkuu Jyväskylän ja Oxfordin yliopistoissa. Vasko auttaa Oxfordin tutkimusryhmää selvittämään alumiiniyhdisteen reaktiivisuutta muiden pienmolekyylien kanssa.

”Toiveissa on, että tutkimus johtaisi uudenlaisen, vain pääryhmien metalleista muodostuneen katalyytin syntyyn”, Vasko sanoo.

Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella pääryhmien kemian tutkimusryhmässä Petra Vaskolla on työtoverinaan Chris Gendy.

Petra Vasko väitteli Jyväskylän yliopistossa pääryhmien kemiasta vuonna 2015. Hän kuului professori Heikki Tuonosen tutkimusryhmään. Vuosina 2017-2019 hän työskenteli Oxfordissa tutkijatohtorina Magnus Ehrnroothin säätiön ja Suomen Kulttuurirahaston apurahoilla. Suomen Akatemian tutkijatohtorin rahoitus Vaskolla on vuosille 2018—2021.