22. augustil 2019 kaitseb Sigrid Selberg oma doktoriväitekirja „Lipofiilsete fosfaseenidel baseeruvate indikaatormolekulide süntees ja eksperimentaalsed omadused“ („Synthesis and properties of lipophilic phosphazene-based indicator molecules“) filosoofiadoktori kraadi saamiseks keemia erialal.
Juhendaja:
professor Ivo Leito (PhD), TÜ keemia instituut
Oponent:
Senior research associate Borislav Kovačević (PhD), Ruđer Bošković Institute, Zagreb, Horvaatia
Kokkuvõte:
Käesoleva doktoritöö peamiseks eesmärgiks oli luua grupp uudseid fosfaseenidel baseeruvaid indikaatormolekule, mille vaba aluse ja protoneeritud vormi spektrid oleksid võimalikult erinevad ja asuksid nähtavas spektrialas või fluorestseeruksid. Lisaks töötati doktoritöö raames välja uudne meetod lipofiilsete molekulide happelisuse/aluselisuse kvantiseerimiseks kahefaasilistes süsteemides. Eesmärgiks on pakkuda alternatiivset pH määramise meetodit traditsioonilisele elektrokeemilisele pH määramise meetodile, sest elektrokeemilisel meetodil on teatavaid puudujääke. Sobiv alternatiivne meetod on optiline pH määramine. Optilise pH-sensori ehitamiseks on vaja rakendada ühte või mitut erinevat niinimetatud “töölooma”, korrektsemalt öeldes, indikaatormolekuli. Inimkond tunneb mitmeid kümneid erinevaid indikaatormolekule, tuntumad neist on näiteks fenoolftaleiin, metüüloranž, tümoolsinine, alisariinkollane jne. Nende kasutamisel optilises pH sensoris on üks suur „aga“: suurem osa tuntud indikaatoritest on hüdrofiilsed (polaarsed, vees lahustuvad) ja nende protoneeritud või deprotoneeritud vormis esineb selgelt väljendunud laeng. Kirjeldatud omadustega indikaatormolekulid ei ole enamasti rakendatavad optiliste pH sensorite disainimisel, sest tavaliselt sensori ehitamisel “istutatakse” indikaatormolekul madala polaarsusega polümeermembraani. Lihtsalt öeldes, polaarsed molekulid ei istu just meeleldi madala polaarsusega polümeermembraanis. Võimaluse tekkides, sensori rakendamisel vesilahuse pH määramiseks, leostub indikaatormolekul polümeermembraanist vesilahusesse, jättes sensori “tööloomata”.
Töö käigus valmistati ja karakteriseeriti 16 uudset fosfaseenidel baseeruvat indikaatormolekuli. Näidati, et valmistatud indikaatormolekulid on sobivate omadustega, et neid rakendada optiliste pH-sensorite loomisel. Sünteesitud molekulid on tundlikud keskkonna pH suhtes, sobivad rakendamiseks keskkondades pH ˃ 7, mõlemad vormid on kõrge lipofiilsusega ja sobilikud erinevate madala polaarsusega süsteemide happelisuse/aluselisuse monitoorimiseks, sest käituvad sellistes süsteemides kui “vaiksed pealtvaatajad”.