New Catalysts for Oxidation Reactions

Denne afhandling er delt op i fire kapitler og fire udgivelser, som alle har med metal kompleksers oxidationskemi at gøre. Kapitlerne og udgivelserne angriber dette emne fra forskellige vinkler; Nogle dele handler om jern, andre dele handler om krom. Nogle dele er fokuseret på reaktioner med kemiske reagenser, imens andre er fokuseret på elektrokemiske reaktioner hvor elektricitet er drivkraften. Et gennemgående tema er dog brugen af én speciel ligand: tpena. Denne er en unik chelaterende ligand, som mest af alt minder om et peptid. tpena er i stand til af efterligne koordinationsmiljøet som findes i den aktive kerne hos ikkehæmmetal enzymer. tpena indeholder fire nitrogen-baserede donorer og en carboxylsyre som metal-ioner kan binde til. På grund af carboxylsyren, ændres egenskaberne hos metal-ionerne der bindes, i forhold til hvis de var bunden til en ligand kun bestående af nitrogen donorer. I stedet for at det er jern(II) oxidationstrinnet der er det stabile, er det nu jern(III) oxidationstrinnet som er det stable, og hvor jern komplekser med kun nitrogen donorer typisk ikke er vandopløselige, så opløses jern-tpena komplekser nemt i vand.

En litteraturgennemgang af oxidationskemien observeret med ikke-hæm jern komplekser er beskrevet i det vedhæftede bogkapitel (udgivelse A3).

Kapitel 1 og udgivelse A1 beskriver oxidation kemi observeret med krom komplekser dannet med tpena, og sammenligner disse med de lignende jern forbindelser opløst i organiske opløsningsmidler. Dannelsen af flere højt oxiderede krom forbindelser beskrives også, sammen med deres aktivitet i forskellige reaktioner. Jern kemien med tpena i organiske opløsningsmidler er beskrevet i udgivelse A2, med særlig fokus på nyttige selektive oxidationer. I det vedhæftede manuskript A4 beskrives den beslægtede uselektive reaktivitet i vand, som ses ved elekrokemisk aktivering, og som kan udnyttes til oprensning af forurenet vand, med jern-tpena som homogen katalysator.

De tre sidste kapitler (Kapitel 2, 3 og 4) handler om karbon kemi, og er del af et interdisciplinært projekt hvor jern komplekser er blevet påsat på overfladen af grafen og grafit. Kapitel 2 handler om den kovalente binding af en to-kernet jern forbindelse på overfladen af enkelt-lags grafen. Kapitel 3 udforsker den ikkekovalente binding af et kommercielt tilgængeligt jern-TAML kompleks på overfladen af grafit partikler, og brugen af dette hybrid materiale som en heterogen elektrokemisk katalysator til oprensning af vand forurenet med farvestoffer. Det sidste kapitel, kapitel 4, handler om fastgørelsen af tre relaterede ikke-hæm jern komplekser på grafit, af hvilke jern-tpena er en af dem.