Keemia osakond | Keemia ja biotehnoloogia instituut

Analüütilist keemiat võib nimetada mitmete teadusharude ja materjalide tootmise protsesside lahutamatuks osaks. Kõik meetodid, mis on seotud ainete identifitseerimise, kvantifitseerimise ja iseloomustusega keerulistes maatriksites, on seotud analüütilise keemia rakendamisega.

Meie uurimistöö eesmärk on uute, keskkonnasõbralike ja usaldusväärsete analüütiliste meetodite väljatöötamine ja rakendamine keskkonna-, toidu-, biomassi-, kohtuekspertiisi ja kliinilise analüüsi valdkonnas. Selleks kasutame laia valikut mõõteriistu ja tehnoloogiat, mis hõlmab massispektromeetriat, lahutamismeetodeid ja hübriidtehnoloogiaid, nagu HPLC/MS ja GC/MS. Meie laboris on saadaval erinevaid analüütilisi instrumente ja seadmete lahendusi, sealhulgas elementanalüsaatorid, kromatograafid, titraatorid, spektromeetrid ja teised seadmed.

Püüame aidata kaasa turvalisema ja tervislikuma maailma loomisele, edendades oma teadustöös rohelise analüütilise keemia kontseptsiooni. Töötame välja analüüsiprotseduure eesmärgiga vähendada või kõrvaldada ohtlike lahustite, reaktiivide ja muude materjalide kasutamist ja utiliseerimist, ning pakkuda kiireid ja energiasäästlikke metoodikaid. Selleks rakendame statistilist eksperimentaaldisaini, et vähendada katsete arvu protsessi optimeerimise etapis ja arendame mittedestruktiivseid (proovi ettevalmistamine minimiseeritud) tipptasemel analüütilisi tehnoloogiaid kombineerituna kemomeetriliste tööriistadega (mitmemõõtmeline andmeanalüüs ja modelleerimine), mis on peaaegu vaba ohtlikest kemikaalidest ja jäätmetest, kiire ning tagab täpseid, usaldusväärseid ja vastavaid tulemusi.

Viime läbi multidistsiplinaarseid teadus- ja arendusuuringuid koostöös teiste uurimisrühmade ja ettevõtetega. Lisainfo on saadaval: 

GRUPI KODULEHT

Kui Sa oled tudeng ja oled huvitatud mitte-rutiinsete, spetsiifiliste analüüsimeetodite arenduses, liitu meie rühmaga!

Liikmed

Maria Kulp, vanemteadur, grupijuht
Maria Kuhtinskaja, dotsent
Olga Bragina, teadur
Evelin Solomina, spetsialist
Tran Ho, doktorant
Olivia-Stella Salm, doktorant
Vyacheslav Shuvalov, magistrant
Violetta Umerenkova, magistrant
Marleen Leemet, magistrant
Alisia Teras, üliõpilane
Annabel Taniel, üliõpilane
Karl Romek Staškevitš, üliõpilane

Saar-Reismaa, P.; Bragina, O.; Kuhtinskaja, M.; Reile, I.; Laanet, P.-R.; Kulp, M.; Vaher, M. Extraction and Fractionation of Bioactives from Dipsacus Fullonum L. Leaves and Evaluation of Their Anti-Borrelia Activity. Pharmaceuticals 2022, 15, 87. https://doi.org/10.3390/ph15010087

Jõul, P.; Ho, T.T.; Kallavus, U.; Konist, A.; Leiman, K.; Salm, O.-S.; Kulp, M.; Koel, M.; Lukk, T. Characterization of organosolv lignins and their application in the preparation of aerogels. Materials 2022, 15, 2861. https://doi.org/10.3390/ma15082861

Usmani, Z.; Kulp, M.; Lukk, T. Bioremediation of lindane contaminated soil: Exploring the potential of actinobacterial strains. Chemosphere 2021, 278, 130468. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130468

Saar-Reismaa, P.; Kotkas, K.; Rosenberg, V.; Kulp, M.; Kuhtinskaja, M.; Vaher, M. Analysis of Total Phenols, Sugars, and Mineral Elements in Colored Tubers of Solanum tuberosum L. Foods 2020, 9, 1862. https://doi.org/10.3390/foods9121862

Saar-Reismaa, P.; Brilla, C.-A.; Leiman, K.; Kaljurand, M.; Vaher, M.; Kulp, M.; Mazina-Šinkar, J. Use of a newly-developed portable capillary electrophoresis analyser to detect drugs of abuse in oral fluid: a case study. Talanta 2020, 211, 120662. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120662

Kuhtinskaja, M.; Bragina, O.; Kulp, M.; Vaher, M. Anticancer effect of the iridoid glycoside fraction from Dipsacus fullonum L. leaves. Natural Product Communications 2020, 15. https://doi.org/10.3390/ph15010087

Saar-Reismaa, P.; Tretjakova, A.; Mazina-Šinkar, J.; Vaher, M.; Kaljurand, M.; Kulp, M. Rapid and sensitive capillary electrophoresis method for the analysis of Ecstasy in an oral fluid. Talanta 2019, 197, 390-396. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.01.029

Kulp, M.; Bragina, O. Capillary electrophoretic study of the synergistic biological effects of alkaloids from Chelidonium majus L. in normal and cancer cells. Analytical and bioanalytical chemistry 2013, 405, 3391-3397. https://doi.org/10.1007/s00216-013-6755-y

Arvutuskeemia kasutab kvantmehaanikal ja molekulaarmehaanikal põhinevaid meetodeid modelleerimaks keemiliselt huvi pakkuvaid süsteeme ja protsesse. Meie uurimisgrupis on kasutusel peamiselt tihedusfunktsionaalide teoorial põhinevad meetodid, millega uurime reaktsioonimehhanisme ja molekulide struktuuri. Meie kompetents hõlmab ka anorgaaniliste koordinatiivsete ühendite ning nõrgalt seotud komplekside modelleerimist. Viimasel ajal oleme lisanud oma arsenali molekulaarmehaanika, masinõppe ja arvutusliku vedelikudünaamika. Kasutame mitmesuguseid arvutuskeemia tarkvarapakette, nagu Gaussian, Orca, Turbomole, CP2K, Amber, Gromacs, jt. Lisaks kohapealsetele arvutusressurssidele on meil ligipääs üle-Eestilisele ETAIS taristule, millest osa paikneb ka meie ülikooli linnakus.

Oleme arendanud molekulaarsete süsteemide kirjeldamise masinõppe mudeleid, mis oleksid invariantsed molekuli ruumiliste asendite kui ka aatomite ümbernummerdamise suhtes. Meil edasi arendatud lineariseeritud moment-tensor potentsiaalide mudel on näidanud üles kõrget täpsust, olles võrreldav kõige täpsemate sidestatud klastri kvantkeemiliste mudelitega, kuid ületades viimaste arvutuskiirust mitmeid suurusjärke.

Koostöös supramolekulaarse keemia uurimisgrupiga on üheks meie uurimisobjektiks hemikukurbituriilide aineklass, spetsiifiliselt selle tsükloheksano-variandid. Viimastel aastatel arvutuslikult uuritud nähtuste hulka kuuluvad neutraalsete ja iooniliste külalismolekulide seondumise viisid, võõrustaja-molekuli moodustumine mall-iooni ümber ning vastavate sünteesireaktsioonide mehhanismid.

Masinõppe, kvantmehaanika ja molekulaarmehaanika meetodite kombinatsioon on paljutõotav ka suurte anorgaaniliste katalüsaatori-komplekside potentsiaalse energia pindade täpsel kaardistamisel. Nimetatud süsteemid on liiga suured ja samas paindlikud, et neid saaks uurida standardsete tihedusfunktsionaalide meetoditega. Siinsed arendused võimaldavad uusi lähenemisi katalüütiliste reaktsioonide mehhanismide uurimisele.

Juht: Toomas Tamm

Doktorandid: Aleksandra Zahharova, Hanna-Eliisa Luts, Arian Lopušanski, Işılay Öztürk.

Link publikatsioonidele

Instrumentaalanalüüsi uurimisrühm tegeleb kaasaegsete analüüsimetoodikate arendamise ja rakendamisega ühiskonna oluliste probleemide lahendamiseks, kasutades tipptasemel instrumente ja analüüsimeetodeid nagu gaas- ja vedelikkromatograafia, kapillaarelektroforees, spektroskoopia, massispektromeetria jne. Valdkondadeks, mille uurimisega rühm tegeleb, on nii keelatud kemikaalide tuvastamine, toidu- ja keskkonnaohutus, bioaktiivsed ained toiduainetes ja ravimtaimedes, mikro- ja makroelemendid toidus, mullas ja teistes looduslikes objektides. Olulise tähtsusega on uudsete ekstraktsioonimeetodite (näiteks SPE, SPME, LMPE) arendamine, arvestades rohelise analüütilise keemia põhimõtetega ning kasutades keskkonnasõbralikke lahusteid nagu ülekriitilises olekus fluidumid, süvaeutektilised segud ja ioonsed vedelikud. Meie teadustöö keskendub taimedest fütokemikaalide eraldamisele ja analüüsile, sealhulgas nende antioksüdatiivse, antibakteriaalse ning vähivastase toime hindamisele. Uurimistöö eesmärgiks on leida Eesti ravimtaimedest uusi juhtühendeid nii endast ülemaailmselt suurt terviseriski kujutavate multiresistentsete bakterite vastu võitlemiseks kui ka parasvöötme kliimas asuvates riikides leviva kroonilise puukborrelioosi raviks.

Rühmas arendatakse välja ka erinevaid modifitseeritud poorseid materjale, aerogeele, mida kasutatakse põhiliselt adsorbentidena, katalüsaatoritena elektrokeemias ja veepuhastuses ning ka ravimikandjatena.

Ootame endaga liituma tudengeid kõigilt õppeastmetelt!
Huvi korral võta ühendust instrumentaalanalüüsi rühma juhiga: Merike Vaher, merike.vaher@taltech.ee.

GRUPI KODULEHT

Liikmed:

Merike Vaher, juhtivteadur, grupi juht
Mihkel Kaljurand, emeriitprofessor
Mihkel Koel, juhtivteadur
Piia Jõul, teadur
Olga Bragina, teadur
Martin Růžička, järeldoktor-teadur
Piret Saar-Reismaa, järeldoktor-teadur
Pille-Riin Laanet, doktorant-nooremteadur
Kristin Düüna, magistrant
Regina Drošnova, magistrant
Annabel Taniel, magistrant
Iris-Gertrud Jussila, üliõpilane
Irina Petrova, üliõpilane
Eva-Liisa Tiru, üliõpilane
Emma-Victoria Talvik, üliõpilane
Maian Reinkubjas, üliõpilane
Karoliin Remmelg, üliõpilane
Paul Mitt, üliõpilane

Laanet, P.-R.; Saar-Reismaa, P.; Jõul, P.; Bragina, O.; Vaher, M. Phytochemical Screening and Antioxidant Activity of Selected Estonian Galium Species. Molecules 2023, 28, 2867. https://doi.org/10.3390/molecules28062867

Saar-Reismaa, P.; Bragina, O.; Kuhtinskaja, M.; Reile, I.; Laanet, P.-R.; Kulp, M.; Vaher, M. Extraction and Fractionation of Bioactives from Dipsacus fullonum L. Leaves and Evaluation of Their Anti-Borrelia Activity. Pharmaceuticals 2022, 15, 87. https://doi.org/10.3390/ph15010087

Ruzicka, M.; Kaljurand, M.; Gorbatšova, J.; Vaher, M.; Mazina-Šinkar, J. Portable fully automated oral fluid extraction device for illegal drugs. Talanta 2022, 243, 1675. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2022.123389

Laanet, P.-R.; Vaher, M.; Saar-Reismaa, P. Micellar electrokinetic chromatography method for the analysis of synthetic and phytocannabinoids. Journal of Chromatography A, 1673, #463080. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2022.463080

Saar-Reismaa, P.; Koel, M.; Tarto, R.; Vaher, M. Extraction of bioactive compounds from Dipsacus fullonum leaves using deep eutectic solvents. Journal of Chromatography A 2022, 1677, #463330 http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2022.463330

Jõul, P.; Vaher, M.; Kuhtinskaja, M. Carbon aerogel-based solid-phase microextraction coating for the analysis of organophosphorus pesticides. Analytical Methods 2021, 13, 69−76. https://doi.org/10.1039/D0AY02002H

Saar-Reismaa, P.; Kotkas, K.; Rosenberg, V.; Kulp, M.; Kuhtinskaja, M.; Vaher, M. Analysis of Total Phenols, Sugars, and Mineral Elements in Colored Tubers of Solanum tuberosum L. Foods 2020, 9, 1862. http://doi.org/10.3390/foods9121862

Saar-Reismaa, P.; Brilla, C.-A.; Leiman, K.; Kaljurand, M.; Vaher, M.; Kulp, M.; Mazina-Šinkar, J. Use of a newly-developed portable capillary electrophoresis analyser to detect drugs of abuse in oral fluid: a case study. Talanta 2020, 211, 120662. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120662

Lees, H.; Jõul, P.; Siilak, K.; Vaher, M. Separation of perfluoroalkyl substances by using nonaqueous capillary electrophoresis with conductivity detection. Separation Science Plus 2020, 3 (7), 313−320. http://dx.doi.org/10.1002/sscp.202000016

Kuhtinskaja, M.; Bragina, O.; Kulp, M.; Vaher, M. Anticancer effect of the iridoid glycoside fraction from Dipsacus fullonum L. leaves. Natural Product Communications 2020, 15. https://doi.org/10.3390/ph15010087.

Koel, M.; Kuhtinskaja, M.; Vaher, M. Extraction of bioactive compounds from Catharanthus roseus and Vinca minor. Separation and Purification Technology 2020, 252, #117438. http://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.117438

Saar-Reismaa, P.; Tretjakova, A.; Mazina-Šinkar, J.; Vaher, M.; Kaljurand, M.; Kulp, M. Rapid and sensitive capillary electrophoresis method for the analysis of Ecstasy in an oral fluid. Talanta 2019, 197, 390-396. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.01.029.

Jõul, P.; Vaher, M.; Kuhtinskaja, M. Evaluation of carbon aerogel-based solid-phase extraction sorbent for the analysis of sulfur mustard degradation products in environmental water samples. Chemosphere 2018, 198, 460−468. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.01.157

Lees, H.; Zapata, F.; Vaher, M.; García-Ruiz, C. Simple multispectral imaging approach for determining the transfer of explosive residues in consecutive fingerprints. Talanta 2018, 184, 437−445. http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2018.02.079

Saar-Reismaa, P.; Erme, E.; Vaher, M.; Kulp, M.; Kaljurand, M.; Mazina-Šinkar, J. In situ Determination of Illegal Drugs in Oral Fluid by Portable Capillary Electrophoresis with Deep UV Excited Fluorescence Detection. Analytical Chemistry 2018, 90 (10), 6253−6258. http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b00911.

Aid, T.; Koel, M.; Lopp, M.; Vaher, M. Metal-Catalyzed Degradation of Cellulose in Ionic Liquid Media. Inorganics 2018, 78 (6), 1−11. http://doi.org/10.3390/inorganics6030078

Jõul, P.; Kuhtinskaja, M.; Vaher, M.; Koel, M. Green Chemistry and reconsidering simple analytical methods. Chimica Oggi-Chemistry Today 2017, 35 (2), 49−51. https://www.teknoscienze.com/Contents/Riviste/Sfogliatore/CO2_2017/50/index.html

Saar-Reismaa, P.; Kulp, M.; Vaher, M.; Kaljurand, M.; Mazina-Šinkar, J. Simultaneous determination of γ-hydroxybutyric acid, ibotenic acid and psilocybin in saliva samples by capillary electrophoresis coupled with a contactless conductivity detector. Analytical Methods 2017, 9, 3128−3133. http://doi.org/10.1039/C7AY00742F

Aid, T.; Paist, L.; Lopp, M.; Kaljurand, M.; Vaher, M. An optimized capillary electrophoresis method for the simultaneous analysis of biomass degradation products in ionic liquid containing samples. Journal of Chromatography A 2016, 1447, 141−147. http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2016.04.027

Aid, T.; Hyvärinen, S.; Vaher, M.; Koel, M.; Mikkola, J.-P. Saccharification of lignocellulosic biomasses via ionic liquid pretreatment. Industrial Crops and Products 2016, 92, 336−341. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.08.017

Gorbatsova, J.; Jaanus, M.; Vaher, M.; Kaljurand, M. Digital microfluidics platform for interfacing solid-liquid extraction column with portable capillary electropherograph for analysis of soil amino acids. Electrophoresis 2016, 37 (3), 472−475. http://dx.doi.org/10.1002/elps.201500284

Aid, T.; Kaljurand, M.; Vaher, M. Colorimetric Determination of Total Phenolic Content in Ionic Liquid Extracts by Paper Microzones and Digital Camera. Analytical Methods 2015, 7, 3193−3199.

http://dx.doi.org/10.1039/c5ay00194c

Mazina, J.; Vaher, M.; Kuhtinskaja, M.; Poryvkina, L.; Kaljurand, M. Fluorescence, electrophoretic and chromatographic fingerprints of herbal medicines and their comparative chemometric analysis. Talanta 2015, 139, 233−246. http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2015.02.050

Mazina, J.; Saar-Reismaa, P.; Kulp, M.; Poryvkina, L.; Kaljurand, M.; Vaher, M. Determination of γ-hydroxybutyric acid in saliva by capillary electrophoresis coupled with contactless conductivity and indirect UV absorbance detectors. Electrophoresis 2015, 36, 3042−3049. DOI: 10.1002/elps.201500293.

https://doi.org/10.1002/elps.201500293

Meie teadustegevused keskenduvad uute, efektiivsete, ohutute ja keskkonnasõbralikke kemikaalide ja koostiste loomisele. Me tegeleme orgaaniliste ühendite sünteesiga järgides jätkusuutlikkust ning rohelise keemia ja tehnoloogia printsiipe.

- Orgaanilise keemia alal keskendume puhaste ja keskkonnasäästlike meetodite väljatöötamisele väikeste molekulide sünteesiks ja funktsionaalsete materjalide saamiseks, mida kasutame biomeditsiinilistes ja keskkonnasõbralikes rakendustes.
- Meditsiinilise keemia uuringud hõlmavad vastumürkide ja vähivastaste ainete ratsionaalset disaini. Innovaatilised viisid ravimite sisseviimiseks on baseeritud funktsionaliseeritud nanoteemantide ja säästvate mikro/nanoemulsioonidele.
- Biolagunevust (OECD 301D CBT) kasutatakse selleks, et identifitseerida madalama mürgisusega või mineraliseeruvaid produkte ning seeläbi kasutada jätkusuutlikke meetodeid (“benign-by-design”).
- Biomassi väärindamise tulemuseks on ligniinipõhised tooted. Uurime uusi vorme (mitselle, geele, kilesid ja emulsioone), millel on reguleeritavad biolagunevused ning antibakteriaalsed või viirusevastased toimed.
- Inimloodud geneetiliste ravimite/muundamiste kõrvalmõjude ärahoidmine hõlmab (I) vastumürkide  ja saaste puhastuskomplektide arendamist, mis on vajalikud esmareageerijatele ja vabatahtlikele; (II) desinfitseerivate ainete loomist, mis jäävad pinnale ja inaktiveerivad baktereid ja viirusi.

Meie teadustöösse on kaasatud kõikide tasemete tudengid, sealhulgas rahvusvahelised üliõpilased, kes tegelevad praktiliste töödega või osalevad projektides.

Juht: Yevgen Karpichev, PhD, vanemteadur (Email: yevgen.karpichev@taltech.ee )

Liikmed: Denys Bondar (doktorant-nooremteadur), Nandish K. Nagappa (doktorant), Oleg Silenko (külalisdoktorant), Ella Duvanova (Dora Pluss külalisdoktorant), Michael Astorga (DAAD), Munkhtuul Enkhbat (DAAD).

KIK2

1045 “Uute energiamaterjalide arendamine ringmajanduse tehnoloogiate jaoks’ / “Novel energy materials for circular economy technologies” (01.07.2021–01.09.2023)

Contact: Yevgen Karpichev 

The project achieved significant results in various aspects of the circular economy:

1. Developed materials with a high Chemical Element Sustainability Index in the context of the circular economy. This includes the creation of a Bi-containing metal-organic material and the successful demonstration of CO2 conversion into high-demand chemicals like formate and formic acid using a novel electrocatalyst. This involved preparation, optimization of catalytic performance and selectivity, enhanced CO2 electroreduction, and scaling up for a CO2 capture pilot setup.
2.  Improved the performance of Zn-air batteries, which offer a potentially cheaper and safer alternative to lithium-ion batteries, by incorporating non-critical elements as mineral additives, thereby enhancing the valorization of mineral resources.
3.  Explored the extraction of rare-earth metals and water treatment using Metal-Organic Frameworks (MOF) as prospective adsorbents. This research focused on optimizing the composition and porosity of MOFs, assessing their performance, regeneration, and reusability in the context of rare-earth metal extraction and water treatment.

 Collaboration on this project was conducted in partnership with Prof. Nadezda Kongi from Institute of Chemistry, University of Tartu (www.kongilab.com).

 In memory of Pavel Starkov, our colleague and friend

1.    Banjare, M. K.; Kamalakanta, B.; Banjare, R. K.; Pandey, S.; Ghosh, K. K.; Karpichev, Y. Molecular Interactions between Novel Synthesized Biodegradable Ionic Liquids with Antidepressant Drug. Chem. Thermodyn. Therm. Anal., 2021 (3-4), 100012.  https://doi.org/10.1016/j.ctta.2021.100012

2.    Trybrat, O. O.; Yesypenko, O. A.; Shishkina, S. V.; Rusanov, E. B.; Karpichev, Y.; Kalchenko, V. I. (2021). 25-Propyloxy-26,27-dibenzoyloxy-calix[4]arene as Precursor for the Synthesis of Inherently Chiral Calixarenes. Eur. J. Org. Chem., 2021 (28), 3912−3919. DOI: https://doi.org/10.1002/ejoc.202100624

3.    Usmani, Z.; Sharma, M.; Karpichev, Y.; Pandey, A.; Kuhad, R.Ch.; Bhat, R.; Poonia, R.; Aghbashlo, M.; Tabatabaei, M.; Gupta, V. K. Advancement in valorization technologies to improve utilization of bio-based waste in bioeconomy context. Renew. Sustain. Energy Rev., 2020 (131), 109965. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109965 .

4.     Velihina, Ye.; Scattolin,Th.; Bondar, D.; Pil'o, S.; Obernikhina, N.; Kachkovskyi, O.; Semenyuta, I.; Caligiuri, I.; Rizzolio, F.; Brovarets, V.; Karpichev, Y.; Nolan S. P. Synthesis, In silico and In vitro Evaluation of Novel Oxazolopyrimidines as Promising Anticancer Agents. Helv. Chim. Acta, 2020, 103 (12), #e2000169. https://doi.org/10.1002/hlca.202000169

5.     Usmani, Z.; Sharma, M.; Gupta, P.; Karpichev, Y.; Gathergood, N.; Bhat, Rajeev; Gupta, V. K. Ionic liquid based pretreatment of lignocellulosic biomass for enhanced bioconversion. Bioresour. Technol., 2020 (304), 123003. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123003

6.    Suk, M.; Haiß, A.; Westphal, J.; Jordan, A.; Kellett, A.; Kapitanov, I.V.; Karpichev, Y.; Gathergood, N.; Kümmerer, K. Design rules for environmental biodegradability of phenylalanine alkyl ester linked ionic liquids. Green Chem., 2020 (22), 4498−4508. https://doi.org/10.1039/D0GC00918K

7.     Pandya, S.; Kapitanov, I. V.; Usmani, Z.; Sahua, R.; Sinha, D.; Gathergood, N.; Ghosh, K. K.; Karpichev, Y. An Example of Green Surfactant Systems Based on Inherently Biodegradable IL-derived Amphiphilic Oximes. J. Mol. Liquids, 2020 (305), 112857. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112857

Professor Tõnis Kangeri uurimisrühma laiem tegevusala on asümmeetriline orgaaniline süntees. Tegeldakse nii bioaktiivsete ühendite totaalsünteesi kui ka kitsamalt eri liiki asümmeetriliste kaskaad- ja katalüütiliste reaktsioonide uurimisega. Seejuures keskendutakse asümmeetrilistele organokatalüütilistele reaktsioonidele, pöörates tähelepanu nii kovalentsetel sidemetel põhinevale aminokatalüüsile kui ka mittekovalentsetel interaktsioonidel baseeruvale vesiniksideme katalüüsile.

Mitmed uuritud reaktsioonidest on kaskaadreaktsioonid, st järjestikku toimub mitu reaktsiooni ja ühes sünteesietapis tekib mitu uut keemilist sidet. See tõstab reaktsioonide aatomefektiivsust, vähendab läbiviidavate etappide arvu ja muudab meetodi keskkonnasõbralikumaks. Metallkatalüüsi korral eelistatakse kasutada laialtlevinud ja vähetoksilist metalli kaltsiumi. Sünteetilist uurimistööd toetavad nii spektroskoopilised, kristallograafilised ja kromatograafilised eksperimendid kui ka teoreetilised kvantkeemilised arvutused. Vesiniksideme katalüüsi alast kogemust rakendatakse uute halogeensideme katalüsaatorite disainil ja katalüüsil.

Läbiva teemana iseloomustab uurimistööd jätkusuutliku ja rohelise keemia printsiipide rakendamine asümmeetrilises sünteesis. Uurimine on suunatud reaktsioonide efektiivsuse ja selektiivsuse tõstmisele eelkõige katalüüsi, kaskaadreaktsioonide, 100%-lise aatomefektiivsusega ümberasetusreaktsioonide ja vähetoksiliste metallkatalüsaatorite kasutamise läbi.

Katalüüsi rühma kuuluvad Tõnis Kanger, Kadri Kriis, Andrus Metsala, Kristin Erkman, Kaarel Hunt, Harry Martõnov, Annette Miller ja Kerli Tali.

GRUPI KODULEHT

Murre, A.; Mikli, V.; Erkman, K.; Kanger, T. Primary amines as heterogeneous catalysts in an enantioselective [2,3]-Wittig rearrangement reaction. iScience, 2023 Sep 6; 26 (10):107822. DOI link

Sihtmae, M.; Silm, E.; Kriis, K.; Kahru, A.; Kanger, T. Aminocatalysts are More Environmentally Friendly than Hydrogen-Bonding Catalysts. ChemSusChem, 2022, 15, e202201045. DOI link

Hunt, K. E.; García-Sosa, A. T.; Shalima, T.; Maran, U.; Vilu, R.; Kanger, T. Org. Biomol. Chem., 2022, 20, 4724−4735. DOI link

Kriis, K.; Martõnov, H.; Miller, A.; Erkman, K.; Järving, I.; Kaasik, M.; Kanger, T. Multifunctional Catalysts in the Asymmetric Mannich Reaction of Malononitrile with N-Phosphinoylimines: Coactivation by Halogen Bonding versus Hydrogen Bonding. J. Org. Chem. 2022, 87 (11), 7422−7435. DOI link

Silm, E.; Järving, I.; Kanger, T. Asymmetric organocatalytic Michael addition of cyclopentane-1,2-dione to alkylidene oxindole. Beilstein Journal of Organic Chemistry 2022, 18, 167−173. DOI link

Murre, A.; Erkman, K.; Järving, I.; Kanger, T. Asymmetric Chemoenzymatic One-Pot Synthesis of α-Hydroxy Half-Esters. ACS Omega 2021, 6, 31, 20686–20698. DOI link

Kimm, M.; Järving, I.; Ošeka, M.; Kanger, T. Asymmetric Organocatalytic [2,3]‐Wittig Rearrangement of Cyclohexanone Derivatives. Eur. J. Org. Chem. 2021, 3113–3120. DOI link

Kaasik, M.; Martõnova, J.; Erkman, K,: Metsala, A.; Järving, I.; Kanger, T. Enantioselective Michael addition to vinyl phosphonates via hydrogen bond-enhanced halogen bond catalysis. Chem. Sci., 2021, 12, 7561-7568. DOI link

Trubitsõn, D.; Martõnova, J.; Kudrjašova, M.; Erkman; K.; Järving, I.; Kanger T. Enantioselective Organocatalytic Michael Addition to Unsaturated Indolyl Ketones. Organic Letters, 2021, 23 (5), 1820−1824. DOI link

Kõllo, M.; Kasari, M.; Kasari, V.; Pehk, T.; Järving, I.; Lopp, M.; Jõers, A.; Kanger, T. Designed whole-cell-catalysis-assisted synthesis of 9,11-secosterols. Beilstein Journal of Organic Chemistry 2021, 17, 581−588. DOI link

Trubitsõn, D.; Kanger, T. Enantioselective Catalytic Synthesis of N-alkylated Indoles. Symmetry 2020, 12, 1184. DOI link

Kaasik, M.; Kanger, T. Supramolecular Halogen Bonds in Asymmetric Catalysis. Frontiers in Chemistry 2020, 8, 599064. DOI link

Trubitsõn, D.; Martõnova, J.; Erkman, K.; Metsala, A.; Saame, J.; Kõster, K.; Järving, I.; Leito, I.; Kanger, T. Enantioselective N-Alkylation of Nitroindoles under Phase-Transfer Catalysis. Synthesis 2020, 52, 1047−1059. DOI link

Murre, A.; Erkman, K.; Kaabel, S.; Järving, I.; Kanger, T. Diastereoselective [2,3]-Sigmatropic Rearrangement of N-Allyl Ammonium Ylides. Synthesis 2019, 51, 4183−4197. DOI link

Silm, E.; Kaabel, S.; Järving, I.; Kanger, T. Asymmetric Organocatalytic Michael Addition–Cyclisation Cascade of Cyclopentane-1,2-dione with Alkylidene Malononitriles. Synthesis 2019, 51, 4198−4204. DOI link

Kimm, M.; Ošeka, M.; Kaabel, S.; Metsala, A.; Järving, I.; Kanger, T. [2,3]-Wittig Rearrangement as a Formal Asymmetric Alkylation of α-Branched Ketones. Organic Letters 2019, 21, 13, 4976-4980. DOI link

Kaasik, M.; Metsala, A.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, I.; Kanger, T. Halo-1,2,3-triazolium Salts as Halogen Bond Donors for the Activation of Imines in Dihydropyridinone Synthesis. Journal of Organic Chemistry 2019, 84, 4294−4303. DOI link

Kaasik, M.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, I.; Kanger, T. Synthesis of Chiral Triazole-Based Halogen Bond Donors. Synthesis 2019, 51, 2128-2135. DOI link  

Peterson, A.; Kaasik, M.; Metsala, A.; Järving, I.; Adamson, J.; Kanger, T. Tunable chiral triazole-based halogen bond donors: assessment of donor strength in solution with nitrogen-containing acceptors. RSC Advances 2019, 9, 11718−11721. DOI link 

Reitel, K.; Kriis, K.; Järvin, I.; Kanger, T. Study of the asymmetric organocatalyzed [3+2] annulation of cyclopropenone and β-keto ester. Chemistry of Heterocyclic Compounds 2018, 54, 929−933. DOI link

Trubitsõn, D.; Žari, S.; Kaabel, S.; Kudrjashova, M.; Kriis, K.; Järving, I.; Pehk, T.; Kanger, T. Asymmetric Organocatalytic Cascade Synthesis of Tetrahydrofuranyl Spirooxindoles. Synthesis 2018, 50, 314−322. DOI link

Ben Moussa, S.; Lachheb, J.; Gruselle, M.; Maaten, B.; Kriis, K.; Kanger, T.; Tõnsuaadu, K.; Badraoui, B. Calcium, Barium and Strontium apatites: A new generation of catalysts in the Biginelli reaction. Tetrahedron 2017, 73, 6542−6548.  DOI link 

Metsala, A.; Žari, S.; Kanger, T. Reaction path scans: Aza-Michael reactions of isatin imines. Computational and Theoretical Chemistry 2017, 1117, 30-40. DOI link 

Kaasik, M.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, J.; Aav, R.; Rissanen, K.; Kanger, T. Synthesis and Characterisation of Chiral Triazole‐Based Halogen‐Bond Donors: Halogen Bonds in the Solid State and in Solution. Chemistry - A European Journal 2017, 23, 7337−7344. DOI link 

Ošeka, M.; Kimm, M.; Järving, I.; Lippur, K.; Kanger, T. Two Catalytic Methods of an Asymmetric Wittig [2,3]-Rearrangement. J. Org. Chem. 2017, 82, 2889-2897. DOI link 

Kriis, K.; Melnik, T.; Lips, K.; Juhanson, I.; Kaabel, S.; Järving, I.; Kanger, T. Asymmetric Synthesis of 2,3,4-Trisubstituted Piperidines. Synthesis 2017, 49, 604-614. DOI link

Metsala, A.; Žari, S.; Kanger, T. Aza-Michael Reactions of Isatin Imines: Deeper Insight and Origin of the Stereoselectivity. ChemCatChem 2016, 8, 2961-2967. DOI link

Ošeka, M.; Kimm, M.; Kaabel, S.; Järving, I.; Rissanen, K.; Kanger, T. Asymmetric Organocatalytic Wittig [2,3]-Rearrangement of Oxindoles. Org. Lett. 2016, 18, 1358-1361. DOI Link

Paju, A.; Kostomarova, D.; Matkevitš, K.; Laos, M.; Pehk, T.; Kanger, T.; Lopp, M. 3-Alkyl-1,2-cyclopentanediones by Negishi cross-coupling of a 3-bromo-1,2-cyclopentanedione silyl enol ether with alkylzinc reagents: An approach to 2-substituted carboxylic acid γ-lactones, homocitric and lycoperdic acids. Tetrahedron 2015, 71, 9313–9320. DOI Link

Preegel, G.; Ilmarinen, K.; Järving, I.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Enantioselective Organocatalytic Michael Addition-Cyclization Cascade of Cyclopentane-1,2-dione with Substituted (E)-2-oxobut-3-enoates. Synthesis 2015, 47, 3805–3812. DOI Link

Lippur, K.; Kaabel, S.; Järving, I.; Rissanen, K.; Kanger, T. CaCl₂, Bisoxazoline, and Malonate: A Protocol for an Asymmetric Michael Reaction. J. Org. Chem. 2015, 80, 6336-6341. DOI Link

Kaasik, M.; Noole, A.; Reitel, K.; Järving, I.; Kanger, T. Organocatalytic conjugate addition of cyclopropylacetaldehyde derivatives to nitro olefins: En route to β- and γ-amino acids. Eur. J. Org. Chem. 2015, 1745-1753. DOI Link

Žari, S.; Metsala, A.; Kudrjashova, M.; Kaabel, S.; Järving, I.; Kanger, T. Asymmetric organocatalytic aza-michael reactions of isatin derivatives. Synthesis 2015, 47, 875-886.  DOI Link

Kreek, K.; Kriis, K.; Maaten, B.; Uibu, M.; Mere, A.; Kanger, T.; Koel, M. Organic and carbon aerogels containing rare-earth metals: Their properties and application as catalysts. J. Non-Cryst. Solids 2014, 404, 43-48. DOI Link

Maaten, B.; Moussa, J.; Desmarets, C.; Gredin, P.; Beaunier, P.; Kanger, T.; Tõnsuaadu, K.; Villemin, D.; Gruselle, M. Cu-modified hydroxy-apatite as catalyst for Glaser-Hay CC homo-coupling reaction of terminal alkynes. J. Mol. Catal. A 2014, 393, 112-116. DOI Link

Preegel, G.; Noole, A.; Ilmarinen, K.; Järving, I.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Enantioselective Organocatalytic Michael Addition of Cyclopentane-1,2-diones to Nitroolefins. Synthesis 2014, 46, 2595–2600. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Müürisepp, A.-M.; Aid, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Sonogashira cross-coupling of 3-bromo-1,2-diones: An access to 3-alkynyl-1,2-diones. Tetrahedron 2014, 70, 5843-5848. DOI Link

Žari, S.; Kudrjashova, M.; Pehk, T.; Lopp, M.; Kanger, T. Remote activation of the nucleophilicity of isatin. Org. Lett. 2014, 16, 1740-1743. DOI Link

Ošeka, M.; Noole, A.; Žari, S.; Öeren, M.; Järving, I.; Lopp, M.; Kanger, T. Asymmetric diastereoselective synthesis of spirocyclopropane derivatives of oxindole. Eur. J. Org. Chem. 2014, 3599-3606. DOI Link

Noole, A.; Malkov, A.; Kanger, T. Asymmetric organocatalytic synthesis of spiro-cyclopropaneoxindoles. Synthesis 2013, 45, 2520-2524. DOI Link

Noole, A.; Ilmarinen, K.; Järving, I.; Lopp, M.; Kanger, T. Asymmetric synthesis of congested spiro-cyclopentaneoxindoles via an organocatalytic cascade reaction. J. Org. Chem. 2013, 78, 8117-8122. DOI Link

Reitel, K.; Lippur, K.; Järving, I.; Kudrjašova, M.; Lopp, M.; Kanger, T. Asymmetric aminocatalytic Michael addition of cyclopropane-containing aldehydes to nitroalkenes. Synthesis 2013, 45, 2679-2683. DOI Link

Noole, A.; Ošeka, M.; Pehk, T.; Öeren, M.; Järving, I.; Elsegood, M.R.J.; Malkov, A.V.; Lopp, M.; Kanger, T. 3-Chlorooxindoles: Versatile starting materials for asymmetric organocatalytic synthesis of spirooxindoles. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 829-835. DOI Link

Ausmees, K.; Kriis, K.; Pehk, T.; Werner, F.; Järving, I.; Lopp, M.; Kanger, T. Diastereoselective multicomponent cascade reaction leading to [3.2.0]-heterobicyclic compounds. J. Org. Chem. 2012, 77, 10680-10687. DOI Link

Lippur, K.; Tiirik, T.; Kudrjashova, M.; Järving, I.; Lopp, M.; Kanger, T. Amination of quinolones with morpholine derivatives. Tetrahedron 2012, 68, 9550-9555. DOI Link

Noole, A.; Järving, I.; Werner, F.; Lopp, M.; Malkov, A.; Kanger, T. Organocatalytic asymmetric synthesis of 3-chlorooxindoles bearing adjacent quaternary-tertiary centers. Org. Lett. 2012, 14, 4922-4925. DOI Link

Žari, S.; Kailas, T.; Kudrjashova, M.; Öeren, M.; Järving, I.; Tamm, T.; Lopp, M.; Kanger, T. Organocatalytic asymmetric addition of malonates to unsaturated 1,4-diketones. Beil. J. Org. Chem. 2012, 8, 1452-1457. DOI Link

Reile, I.; Paju, A.; Kanger, T.; Järving, I.; Lopp, M. Cyclopentane-1,2-dione bis(tert-butyldimethylsilyl) enol ether in asymmetric organocatalytic Mukaiyama-Michael reactions. Tetrahedron Lett. 2012, 53, 1476-1478. DOI Link

Reinart-Okugbeni, R.; Ausmees, K.; Kriis, K.; Werner, F.; Rinken, A.; Kanger, T. Chemoenzymatic synthesis and evaluation of 3-azabicyclo[3.2.0]heptane derivatives as dopaminergic ligands. Eur. J. Med. Chem. 2012, 55, 255-261. DOI Link

Noole, A.; Pehk, T.; Järving, I.; Lopp, M.; Kanger, T. Organocatalytic asymmetric synthesis of trisubstituted pyrrolidines via a cascade reaction. Tetrahedron: Asymmetry 2012, 23, 188-198. DOI Link

Gruselle, M.; Kanger, T.; Thouvenot, R.; Flambard, A.; Kriis, K.; Mikli, V.; Traksmaa, R.; Maaten, B.; Tõnsuaadu, K. Calcium hydroxyapatites as efficient catalysts for the Michael C-C bond formation. ACS Catalysis 2011, 1, 1729-1733. DOI Link

Ausmees, K.; Selyutina, A.; Kütt, K.; Lippur, K.; Pehk, T.; Lopp, M.; Žusinaite, E.; Merits, A.; Kanger, T. Synthesis and biological activity of bimorpholine and its carbanucleosid. Nucleos Nucleot Nucl 2011, 30, 897-907. DOI Link

Noole, A.; Borissova, M.; Lopp, M.; Kanger, T. Enantioselective organocatalytic aza-ene-type domino reaction leading to 1,4-dihydropyridines. J. Org. Chem. 2011, 76, 1538-1545. DOI Link

Kriis, K.; Ausmees, K.; Pehk, T.; Lopp, M.; Kanger, T. A novel diastereoselective multicomponent cascade reaction. Org. Lett. 2010, 12, 2230-2233. DOI Link

Laars, M.; Raska, H.; Lopp, M.; Kanger, T. Cyclic amino acid salts as catalysts for the asymmetric Michael reaction. Tetrahedron: Asymmetry 2010, 21, 562-565. DOI Link

Noole, A.; Lippur, K.; Metsala, A.; Lopp, M.; Kanger, T. Enantioselective Henry reaction catalyzed by Cu(II) salt and bipiperidine. J. Org. Chem. 2010, 75, 1313-1316. DOI Link

Uudsemaa, M.; Kanger, T.; Lopp, M.; Tamm, T. pKa calculation for monoprotonated bipiperidine, bimorpholine and their derivatives in H₂O and MeCN. Chem. Phys. Lett. 2010, 485, 83-86. DOI Link

Lippur, K.; Elmers, C.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Kanger, T.; Lopp, M. Synthesis of 5,5'-disubstituted bimorpholines. Synth. Commun. 2010, 40, 266-281. DOI Link

Laars, M.; Ausmees, K.; Uudsemaa, M.; Tamm, T.; Kanger, T.; Lopp, M. Enantioselective organocatalytic Michael addition of aldehydes to β-nitrostyrenes. J. Org. Chem. 2009, 3772-3775. DOI Link

Uudsemaa, M.; Laars, M.; Kriis, K.; Tamm, T.; Lopp, M.; Kanger, T. Influence of protonation upon the conformations of bipiperidine, bimorpholine, and their derivatives. Chem Phys. Lett. 2009, 471, 92-96. DOI Link

Laars, M.; Kriis, K.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Kanger, T.; Lopp, M. Structural constraints for C₂-symmetric heterocyclic organocatalysts in asymmetric aldol reactions. Tetrahedron: Asymmetry 2008, 19, 641-645. DOI Link

Kanger, T.; Kriis, K.; Laars, M.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Bimorpholine-mediated enantioselective intramolecular and intermolecular aldol condensation. J. Org. Chem. 2007, 72, 5168-5173. DOI Link

Kriis, K.; Laars, M.; Lippur, K.; Kanger, T. Bimorpholines as alternative organocatalysts in asymmetric aldol reactions. Chimia 2007, 61, 232-235. DOI Link

Sulzer-Mossé, S.; Laars, M.; Kriis, K.; Kanger, T.; Alexakis, A. Synthesis and use of 3,3′-bimorpholine derivatives in asymmetric Michael addition and intramolecular aldol reaction. Synthesis 2007, 11, 1729-1732. DOI Link

Aav, R.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Synthesis of substituted cyclopentanones from 2-oxabicyclo[3.3.0]oct-6-en- 3-one. Proc. Est. Acad. Sci. Chem. 2007, 56, 3-13. Direct Link

Lippur, K.; Kanger, T.; Kriis, K.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Synthesis of (2S,2′S)-bimorpholine N,N′-quaternary salts as chiral phase transfer catalysts. Tetrahedron: Asymmetry 2007, 18, 137-141. DOI Link

Jõgi, A.; Paju, A.; Pehk, T.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Kanger, T.; Lopp, M. Asymmetric synthesis of 2-aryl-5-oxotetrahydrofuran-2-carboxylic acids. Synthesis 2006, 3031-3036. DOI Link 

Kriis, K.; Kanger, T.; Laars, M.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Enantioselective synthesis of Wieland-Miescher ketone through bimorpholine-catalyzed organocatalytic aldol condensation. Synlett 2006, 1699-1702. DOI Link

Paju, A.; Laos, M.; Jõgi, A.; Päri, M.; Jäälaid, R.; Pehk, T.; Kanger, T.; Lopp, M. Asymmetric synthesis of 2-alkyl-substituted 2-hydroxyglutaric acid γ-lactones. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 4491-4493. DOI Link

Mossé, S.; Laars, M.; Kriis, K.; Kanger, T.; Alexakis, A. 3,3′-bimorpholine derivatives as a new class of organocatalysts for asymmetric Michael addition. Org. Lett. 2006, 8, 2559-2562. DOI Link

Kanger, T.; Laars, M.; Kriis, K.; Kailas, T.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Anchimeric assistance in the case of vicinal dimesylate: Formation of enantiomeric or meso-bimorpholine. Synthesis 2006, 1853-1857. DOI Link

Kanger, T.; Raudla, K.; Aav, R.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Synthesis and derivatization of bis-nor Wieland-Miescher ketone. Synthesis 2005, 3147-3151. DOI Link

Aav, R.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Unexpected reactivity of ethyl 2-(diethylphosphono)propionate toward 2,2-disubstituted-1,3-cyclopentanediones. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2005, 180, 1739-1748. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T.; Eek, M.; Lopp, M. A short enantioselective synthesis of homocitric acid-γ-lactone and 4-hydroxy-homocitric acid-γ-lactones. Tetrahedron 2004, 60, 9081-9084. DOI Link

Kriis, K.; Kanger, T.; Lopp, M. Asymmetric transfer hydrogenation of aromatic ketones by Rh(I)/bimorpholine complexes. Tetrahedron: Asymmetry 2004, 15, 2687-2691. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Niitsoo, O.; Pehk, T.; Müürisepp, A.-M.; Lopp, M. Asymmetric oxidation of 3-alkyl-1,2-cyclopentanediones. Part 3: Oxidative ring cleavage of 3-hydroxyethyl-1,2-cyclopentanediones: Synthesis of α-hydroxy-γ-lactone acids and spiro-γ-dilactones. Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 2393-2399. DOI Link

Kriis, K.; Kanger, T.; Müürisepp, A.-M.; Lopp, M. C₂-symmetric bimorpholines as chiral ligands in the asymmetric hydrogenation of ketones. Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 2271-2275. DOI Link

Kanger, T.; Ausmees, K.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. A comparative study of the synthesis of C₂-symmetric chiral 2,2′-biaziridinyls. Synlett 2003, 1055-1057. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lindmaa, R.; Müürisepp, A.-M.; Lopp, M. Asymmetric oxidation of 3-alkyl-1,2-cyclopentanediones. Part 2: Oxidative ring cleavage of 3-alkyl-1,2-cyclopentanediones: Synthesis of 2-alkyl-γ-lactone acids. Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 1565-1573. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T.; Müürisepp, A.-M.; Lopp, M. Asymmetric oxidation of 3-alkyl-1,2-cyclopentanediones. Part 1: 3-Hydroxylation of 3-alkyl-1,2-cyclopentanediones. Tetrahedron: Asymmetry 2002, 13, 2439-2448. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Direct asymmetric α-hydroxylation of 2-hydroxymethyl ketones. Tetrahedron 2002, 58, 7321-7326. DOI Link

Kanger, T.; Kriis, K.; Pehk, T.; Müürisepp, A.-M.; Lopp, M. Asymmetric synthesis of novel C₂-symmetric bimorpholines. Tetrahedron: Asymmetry 2002, 13, 857-865. DOI Link

Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Asymmetric oxidation of 1,2-cyclopentanediones. Tetrahedron Lett. 2000, 41, 6883-6887. DOI Link

Aav, R.; Kanger, T.; Pehk, T.; Lopp, M. Synthesis of the AB-ring of 9,11-secosterols. Synlett 2000, 529-531. DOI Link

Alexakis, A.; Aujard, I.; Kanger, T.; Mangeney, P. (R,R)- and (S,S)-N,N'-dimethyl-1,2-diphenylethylene-1,2-diamine. Org. Synth. 1999, 76, 23-34. DOI Link

Rose-Munch, F.; Gagliardini, V.; Perrotey, A.; Tranchier, J.-P.; Rose, E.; Mangeney, P.; Alexakis, A.; Kanger, T.; Vaissermann, J. Two-step synthesis of homochiral monoaminals of tricarbonylphthalaldehydechromium complex. Chem. Commun. 1999, 2061-2062. DOI Link

Kanger, T.; Kriis, K.; Paju, A.; Pehk, T.; Lopp, M. Asymmetric oxidation of cyclobutanones: Modification of the sharpless catalyst. Tetrahedron: Asymmetry 1998, 9, 4475-4482. DOI Link

Kanger, T.; Niidas, P.; Müürisepp, A.-M.; Pehk, T.; Lopp, M. Synthesis of chiral epoxyalkynes. Tetrahedron: Asymmetry 1998, 9, 2499-2508. DOI Link

Lopp, M.; Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T. Direct asymmetric α-hydroxylation of β-hydroxyketones. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 5051-5054. DOI Link

Lopp, M.; Paju, A.; Kanger, T.; Pehk, T. Asymmetric Bayer-Villiger oxidation of cyclobutanones. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 7583-7586. DOI Link

Kobzar, G.; Mardla, V.; Kanger, R.; Lopp, M.; Lille, U. Comparison of the Anti-Aggregatory activity of enantiomers of a 15-non-stereogenic carbacyclin analogue MIM706. Pharmacol. Toxicol. 1995, 76, 297-298. DOI Link

Alexakis, A.; Kanger, T.; Mangeney, P.; Rose-Munch, F.; Perrotey, A.; Rose, E. Enantioselective ortho-lithiation of benzaldehyde chromiumtricarbonyl complex. Tetrahedron: Asymmetry 1995, 6, 2135-2138. DOI link

Alexakis, A.; Kanger, T.; Mangeney, P.; Rose-Munch, F.; Perrotey, A.; Rose, E. Enantioselective ortho-Lithiation of Aminals of benzaldehyde chromiumtricarbonyl complex. Tetrahedron: Asymmetry 1995, 6, 47-50. DOI link

Kobzar, G.; Shelkovnikov, S.; Mardla, V.; Savitski, G.; Lopp, M.; Kanger, T.; Lille, U. A 15-nonstereogenic carbocyclic analogue of prostacyclin: Effects on human platelets and uterine artery. J. Lipid Mediat. Cell Sign. 1994, 10, 243-249. Link

Kanger, T.; Liiv, M.; Pehk, T.; Lopp, M. A highly stereoselective synthesis of a new propargylic epoxide: (3R,4S)-1-tert-butyldimethylsilyl-3,4-epoxy-1-pentyne. Synthesis 1993, 91-93. DOI Link

Kanger, T.; Lopp, M.; Muraus, A.; Lohmus, M.; Kobzar, G.; Pehk, T.; Lille, U. Synthesis of a novel, optically active 15-nonstereogenic carbaprostacyclin. Synthesis 1992, 925-927. DOI Link

Lopp, M.; Kanger, T.; Miiraus, A.; Pehka, T.; Lille, Ü. Synthesis of a novel four-carbon chiron - (R)-1-t-butyldimethylsilyl-3,4-epoxy-but-1-yne. Tetrahedron: Asymmetry 1991, 2, 943-944. DOI Link

Kanger, T.; Lopp.; Lille, Ü. Reactions of oxiranes. 2. Effect of protective groups on regioselectivity of oxirane opening in 2,3-epoxybicyclo[3.2.0]heptan-6-ones by lithium alkynide in the presence of boron-trifluoride. Zh. Org. Khim. 1991, 27, 1693-1700.

Kanger, T.; Kabat, M, Viha, E.; Lopp, M.; Lille, Ü. Optically-active synthons for synthesis of prostanoids. 1. Separation of 2-exo-bromine-3-endo-hydroxybicyclo[3.2.0]heptan-6-one enantiomers. Zh. Org. Khim. 1990, 26, 1611-1714.

Lopp, M.; Paju, A.; Kanger, T.; Välimäe, T.; Lille, Ü. Alkynylation of ethylene ketal of 1-chloro-4-bromo-1E-buten-3-one - synthesis of enyne and diene fragments of leukotriene and pheromones. Zh. Org. Khim. 1989, 25, 869-870.

Kanger, T.; Lopp, M.; Lille, Ü. Reactions of Oxiranes. 1. Role of Boron-Trifluoride in alkynation of bicyclic oxiranes. Zh. Org. Khim. 1988, 24, 2543-2546.

Pihl, L.; Kanger, T.; Talvik, A. Kinetic study of ionization of nitroalkanes in mixed solvents. 9. Phenylnitromethane and phenylnitromethane-d2 in aqueous dimethylsulfoxide and aqeous dimethylformamide. Org. React. 1984, 21, 436-440.

Uurimisrühma eesmärgiks on uute sünergiliste katalüütiliste lähenemiste välja töötamine, ideaalis on antud lähenemised ka stereoselektiivsed. Kombineerides erinevat tüüpi katalüütilisi lähenemisi oleks võimalik muuta efektiivsemaks juba välja töötatud protsesse või saavutada uut tüüpi reaktiivsust. Esialgu on plaanis kombineerida organokatalüsaatoreid booripõhiste Lewise hapetega nii et mõlemad tekitaksid reaktsioonikeskkonnas reaktiivseid ühendeid, mis reageeriks teineteisega. Nii organokatlüsaatoreid kui ka booripõhiseid Lewise happeid saab käsitleda keskonnasõbralike ja jätkusuutlike alternatiividena siirdemetallidel põinevatele katalüsaatoritele. Samas on grupp avatud ka teiste innovaatiliste lähenmiste suhtes. Kuigi meie fookuses alusuuringud, siis suures pildis võimaldaks välja töötatud meetodite edukas rakendamine vähendada keemiatööstuse negatiivset mõju keskkonnale.

KODULEHT

Liikmed

Dr. Mikk Kaasik - grupijuht
Dr. Aleksandra Murre - teadur 

10. Kaasik, M.; Chen, P.-P.; Ričko, S.; Jørgensen, K. A.; Houk, K. N. Asymmetric [4 + 2], [6 + 2], and [6 + 4] Cycloadditions of Isomeric Formyl Cycloheptatrienes Catalyzed by a Chiral Diamine Catalyst. Journal of the American Chemical Society, 2023, 145, 23874−23890.
https://doi.org/10.1021/jacs.3c09551

9. Ričko, S.; Bitsch, R. S.; Kaasik, M.; Otevřel, J.; Højgaard Madsen, M.; Keimer, A.; Jørgensen, K. A. Enantioconvergent 6π Electrocyclization Enabled by Photoredox Racemization. Journal of the American Chemical Society 2023, 145, 20913−20926.
https://doi.org/10.1021/jacs.3c06227

8. Kriis, K.; Martõnov, H.; Miller, A.; Erkman, K.; Järving, I.; Kaasik, M.; Kanger, T. Multifunctional Catalysts in the Asymmetric Mannich Reaction of Malononitrile with N-Phosphinoylimines: Coactivation by Halogen Bonding versus Hydrogen Bonding. Journal of Organic Chemistry 2022, 87 (11), 7422−7435.
https://doi.org/10.1021/acs.joc.2c00674

7. Kaasik, M.; Martõnova, J.; Erkman, K,: Metsala, A.; Järving, I.; Kanger, T. Enantioselective Michael addition to vinyl phosphonates via hydrogen bond-enhanced halogen bond catalysis. Chemical Science 2021, 12, 7561-7568.
https://doi.org/10.1039/D1SC01029H

6. Kaasik, M.; Kanger, T. Supramolecular Halogen Bonds in Asymmetric Catalysis. Frontiers in Chemistry 2020, 8, 599064.
https://doi.org/10.3389/fchem.2020.599064

5. Kaasik, M.; Metsala, A.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, I.; Kanger, T. Halo-1,2,3-triazolium Salts as Halogen Bond Donors for the Activation of Imines in Dihydropyridinone Synthesis. Journal of Organic Chemistry 2019, 84, 4294−4303.
https://doi.org/10.1021/acs.joc.9b00248

4. Kaasik, M.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, I.; Kanger, T. Synthesis of Chiral Triazole-Based Halogen Bond Donors. Synthesis 2019, 51, 2128-2135.
https://doi.org/10.1055/s-0037-1610864

3. Peterson, A.; Kaasik, M.; Metsala, A.; Järving, I.; Adamson, J.; Kanger, T. Tunable chiral triazole-based halogen bond donors: assessment of donor strength in solution with nitrogen-containing acceptors. RSC Advances 2019, 9, 11718−11721.
https://doi.org/10.1039/C9RA01692A

2.  Kaasik, M.; Kaabel, S.; Kriis, K.; Järving, I.; Aav, R.; Rissanen, K.; Kanger, T. Synthesis and Characterisation of Chiral Triazole-Based Halogen-Bond Donors: Halogen Bonds in the Solid State and in Solution. Chemistry - A European Journal 2017, 23, 7337−7344.
https://doi.org/10.1002/chem.201700618

1. Kaasik, M.; Noole, A.; Reitel, K.; Järving, I.; Kanger, T. Organocatalytic Conjugate Addition of Cyclopropylacetaldehyde Derivatives to Nitro Olefins: en Route to β- and γ-Amino Acids. European Journal of Organic Chemistry 2015, 8, 1745−1753.
https://doi.org/10.1002/ejoc.201403387

The research in the group is focused on the development of new electro- and photochemical transformation in continuous-flow. Our research is multidisciplinary, as we combine modern organic synthesis techniques with chemical engineering in order to achieve high efficiency and sustainability. In electro- and photochemical reactions, electricity or light are used as traceless and green reagents to generate highly reactive species under mild reaction conditions, which gives access to the new reaction pathways. Moreover, the potential to harvest sustainable electricity from solar or wind energy and using daylight directly to perform reactions makes electro- and photochemistry highly attractive. In our group, we perform such transformation not in conventional chemical flask or test tubes, but in specially designed flow photo- and electromicroreactors, where solution of chemicals is continuously pumped through the active reactor zone. Due to the continuous nature of the process, such transformations are easy to scale up merging the gap between academia and chemical industry.

• Dr. Maksim Ošeka (Principal Investigator)
• Anastasiya Krech (PhD Student)
• Anni Kooli (Visiting PhD Student)

Rühma koduleht

Leia meid Twitterist
 

Link publikatsioonidele

Puidukeemia ja biomassi väärindamise tehnoloogiate töörühm koondab enda alla analüütilise keemia, struktuuribioloogia ja ligniini biokeemia ning jätkusuutliku keemia ja tehnoloogia laborite tegevused, mis on seotud puidu ja taimse biomassi väärindamise protsesside/strateegiate arendamisega. Puidukeemia töörühma TalTechi välisteks koostööpartneriteks on Tartu Ülikool, Eesti Maaülikool ning Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut. Lisaks tehakse aktiivselt koostööd TalTechi materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudiga (Prof. Krumme ja Prof. Kers). Töörühma tegevusi juhib Dr. Tiit Lukk. 

LINK KODULEHELE

Puidukeemia ja biomassi väärindamise tehnoloogiate rühm teostab interdistsiplinaarseid uuringuid järgnevatel  teadusaladel: 

Puidupolümeeride fraktsioneerimine ja analüütiline keemia: 
Dr. Maria Kulp – rühma juht
Evelin Solomina 
Tran Ho
Olivia-Stella Salm 
Violetta Umerenkova
Alisia Teras
Karl Romek Staškevitš

Funktsionaalsed materjalid puidupolümeeridest:
Dr. Mihkel Koel ja Dr. Yevgen Karpichev – rühma juhid 
Dr. Piia Jõul 
Mahendra Kothottil Mohan
Jose Morales 
Daniel Sööt 

Biomassi biokeemiline väärindamine: 
Dr. Tiit Lukk – rühma juht 
Dr. Eve-Ly Ojangu 
Dr. Kairit Zovo 
Hegne Pupart 
Kannan Thirumalmuthu
Maarja Lipp
Marcel Mäger
Ander Erik
Epp Väli

Sekundaarsete biomassi voogude väärindamine: 
Dr. Maria Kuhtinskaja ja Dr. Merike Vaher – rühma juhid 
Dr. Tiit Lukk 
Marlen Leemet 
Annabel Taniel

Rahastus: 
MOBTT60 - Aktinomütseetide metalloproteiinide roll ligniini depolümeriseerimisel ja mulla keemias 
RESTA11 - Pleegitatud keemilis-termilise puitmassi (BCTMP) ja töötlemata sekundaarsete puitmassi voogude keemilise ja biokeemilise väärindamise tehnoloogiate väljaarendamine 
KIK21023 - Mandariinimahla pressijääkide väärindamise tehnoloogiate väljaarendamine eesmärgiga leevendada Gruusia puuviljamahla tööstuste keskkonna jalajälge kasutades ringmajanduse põhimõtteid
 

Kaldas, K.; Niidu A.; Preegel, G.; Uustalu, J. M.; Muldma, K.; Lopp, M. (2021). Aspects of kerogen oxidative dissolution in subcritical water using oxygen from air. Oil Shale, 38 (3), 199−214. DOI: 10.3176/oil.2021.3.02.

Veetil, S. K. P.; Rebane, K.; Yoruk, C. R.; Lopp, M.; Trikkel, A.; Hitch, M. (2021) Aqueous mineral carbonation of oil shale mine waste (limestone): A feasibility study to develop a CO 2 capture sorbent. Energy, v. 221. DOI10.1016/j.energy.2021.119895

Puthiya Veetil, S. K.; Rebane, K.; Yörük, C. R.; Lopp, M.; Trikkel, A.; Hitch, M. (2021). Aqueous mineral carbonation of oil shale mine waste (limestone): A feasibility study to develop a CO2 capture sorbent. Energy, #119895. DOI: 10.1016/j.energy.2021.119895.

Kaldas, K.; Preegel, G.; Muldma, K. K.; Lopp,  M. (2020). Wet Air Oxidation of Oil Shales: Kerogen Dissolution and Dicarboxylic Acid Formation. American Chemical Society, 5, 35, 22021–22030, pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.0c01466.

Kaldas, K.; Preegel, G.; Muldma, K.; Lopp, M. (2019). Reactivity of Aliphatic Dicarboxylic Acids in Wet Air Oxidation Conditions. Ind. & Eng. Chem. Res., 58, 25, 10855-10863.

Patent

Lopp, M.; Kaldas, K.; Preegel, G.; Muldma, K.; Niidu, A. Põlevkivi kerogeeni oksüdeeriva lahustamise meetod. Est. Pat. Appl. (2021), EE 2019000020 A 20210215.

Supramolekulaarse keemia uurimisrühm tegeleb molekuliülese keemiaga, hõlmates uurimisse nii analüütilise, orgaanilise kui ka füüsikalise keemia meetodeid. Tegeleme efektiivsete ja keskkonnasõbralike sünteesimeetodite välja töötamisega, mille abil valmistame makrotsüklilisi retseptormolekule (näiteks hemikukurbituriile). Arendame uusi meetodeid mehhanokeemiliseks sünteesiks. Mehhanokeemia võimaldab reaktsioone läbi viia kiiremini kui lahjades lahustites ning aitab vähendada keemiliste protsesside süsiniku jalajälge orgaaniliste lahustite vältimise kaudu. Uurime makrostüklilisete (umbes nanomeetrise diameetriga) molekulide teket, struktuuri ning omadusi, ja ka komplekside moodustamise võimet. Ja rakendame nii kvantitatiivseid kui ka kvalitatiivseid analüüsimeetodeid. Tegeleme selektiivsete  retseptormolekulide loomisega, mis võiksid töötada kemosensoritena analüütide ja saasteainete määramisel, kui ka selektiivsete absorbentidena. Kuna eluslooduse ehituskivid on kiraalsed, siis keskendume just kiraalsetele molekulidele. Samuti uurime kiraalsuse ülekannet optiliselt signaali andvatele ühenditele (näiteks metallo-porfüriinidele). Selektiivsed, komplekse moodustavad markotsüklid on rakendatavad sensoritena, sorbentidena ja biomolekulide toime reguleerijatena keemia-, materjali-, ravimi-ja toiduainetööstuses.

Ainete omaduste uurimiseks kasutame analüütilisi lahutusmeetodeid (HPLC), ultraviolett UV ja mass-spektromeetriat (MS), tuumamagnetresonants spektroskoopiat (TMR), ultravioletne-nähtav (UV-Vis), infrapunast (IR) ja fluoressents (FS) spektroskoopiat ning määrame molekulide kristaallstruktuure monokristal-röntgendifraktsioonanalüüsiga (SC-XRD). Lisaks analüüsime kiraalsete ainete omadusi ringdikroismi (CD) ja vibratsioonilise ringdikroism (VCD) spektroskoopia abil.
Praktika, lõputöö või teadustöö tegemise huvi korral meie uurimisrühmas, palun võtta ühendust uurimisrühma juhi Riina Aavaga (riina.aav@taltech.ee).
GRUPI KODULEHT

Grupi liikmed: Dr. Dzmitry Kananovich, Dr. Victor Borovkov, Dr. Lukaš Ustrnul, Dr. Karin Valmsen, Dr. Marina Kudrjašova, Dr. Elena Prigorchenko (lapsepuhkusel), Nele Konrad, Tatsiana Nikonovich, Tatsiana Jarg, Mari-Liis Brük, Jevgenija Martõnova, Marko Šakarašvili, Kristjan Siilak, Jagadeesh Varma, Elina Suut-Tuule, Rauno Reitalu.

1. Dalidovich, T.; Mishra, K. A.; Shalima, T.; Kudrjasova, M.; Kananovich, D. G.; Aav, R. Mechanochemical Synthesis of Amides with Uronium-Based Coupling Reagents: A Method for Hexa-amidation of Biotin[6]uril. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8 (41), 15703-15715. DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c05558.

2. Mishra, K.; Adamson, J.; Öeren, M.;  Kaabel, S.; Fomitšenko, M.; Aav, R. Dynamic chiral cyclohexanohemicucurbit[12]uril, Chemical Communications, 2020, 56, 14645-14648 , DOI: 10.1039/D0CC06817A 

3. Kaabel, S.; Stein, R. S.; Fomitsenko, M. Jarving, I.; Friscic, T.; Aav, R. Size-Control by Anion Templating in Mechanochemical Synthesis of Hemicucurbiturils in the Solid State. Angewandte Chemie International Edition. 2019, 58, (19) 6230-6234. DOI: 10.1002/ anie.201813431. Featured on cover 

4. Ustrnul, L.; Kaabel, S.; Burankova, T.; Martõnova, J.; Adamson, J.; Konrad, N.; Burk, P.; Borovkov, V.; Aav, R. Supramolecular chirogenesis in zinc porphyrins by enantiopure hemicucurbit[n]urils (n = 6, 8) Chemical Communications, 2019, 55, 14434-14437, DOI: 10.1039/C9CC07150D

5. Kaabel, S.; Adamson, J.; Topic, F.; Kiesila, A.; Kalenius, E.; Oeren, M.; Reimund, M.; Prigorchenko, E.; Lookene, A.; Reich, H. J.; Rissanen, K.; Aav, R. Chiral hemicucurbit[8]uril as an anion receptor: selectivity to size, shape and charge distribution. Chemical Science, 2017, 8 (3), 2184-2190. DOI: 10.1039/C6SC05058A.