– Dei sa det var umogeleg

13.11.18 Vibeke Os

..og då fekk eg veldig lyst til å prøve det. Kjemikar Ivar Kristian Thomassen fekk frie tøyler under sitt doktorgradsarbeid og kokte saman eit stoff som ingen hadde lagd før.

Dette laboratoriet i 3. etasje i Realfagbygget i Tromsø var Kristian Thomassen sin andre heim medan han jobba med doktorgraden i kjemi. Her vart nye porfyriner og corroler syntetisert. Foto: Vibeke Os

Utgangspunktet for Thomassen sitt syntesearbeidet var ei gruppe molekyl som har særs sentrale roller i livet på jordkloden, nemleg porfyriner. Pofyriner har fått namnet sitt frå det gamle greske ordet «porphyra», som tyder fargen purpur.

Fargar omgivnadene våre

Og porfyriner set i aller høgaste grad farge på verda: Den gjer at plantar og trær får grøn farge, at blodet vårt vert raudt, og at krabber får blått blod. Magien og fargeskiftet ligg i dette molekylet sitt unike spindelvevliknande oppbyging og evne til å binda ulike metall.

Dei spesielle eigenskapane til porfyriner og «syskenbarnet» corroler gjer at ein kan nytte dei på fleire måtar; som i biologiske katalysatorar, gassensorar, solcellepanel og visualisering av kreftsvulstar.

– Når dette molekylet skal tunes inn med nye eigenskapar, må atom i molekylet bytast ut med andre element, og det er dette som er ein arkitekturmessig utfordring og som resulterer i mange timar med koking på laboratoriet, smiler Thomassen.

– Eg ville prøva å introdusera Jod i åtte posisjonar i dette store molekylet. Det har vore freista utan hell tidlegare og vart rekna for ei utfordrande oppgåve.

 

Når hydrogen er erstatta av jod (lilla kular) vil heile dette porfyrin-komplekset endra eigenskapar, men det viktigaste er at når Jod først er fest rundt på porfyrinet er dette eit molekyl som er mykje enklare å bruka vidare til nye syntesar enn det opphavlege molekylet. Foto: I. K. Thomassen

Grunnmur som er enklare å byggja vidare på

Men det var ikkje berre utfordringa i seg sjølv som trigga Thomassen, det var òg med tryggleik om at Jod-samband er eit godt startmaterial i vidare utvikling av nye stoff. Jod bind svakt til karbonskjelettet i porfyrin, og fordi denne bindinga er svak kan Jod enkelt skiftast ut med andre samband. Octaiodoporfyrinet, som Thomassens konstruksjon vert kalla, er dermed eit betre startmaterial for syntese enn det opphavlege porfyrinet. Det kan gjera det lettare å laga nye kjemiske samband.

– Vi kan samanlikna syntesen min med arbeidet ein arkitekt gjer. Eg jobbar som designar av nye stoff, og no har eg laga ein grunnmur som gjer det mogleg å plassera nesten kva som helst på muren relativt raskt og enklare enn før.

Kopla saman ringar

Prosessen med å byta ut hydrogen med Jod var utfordrande og tidkrevjande. Porfyriner har vanlegvis ein base bygd opp av fire femkanta ringar som vert kalla pyrroler. Først måtte Thomassen festa eitt Jod-atom på kvar enkelt ringstruktur i heilt avgjorde posisjonar, og etter kvart setja saman dei vesle ringa til eit heilt porfyrinmolekyl.

– Berre det å setja saman dei vesle ringa tok eitt år. Men no har vi eit utgangspunkt for mange spennande applikasjonar, fortel han.

Kjemikaren lukkast òg med å laga krystall av to nye samband og fekk dermed ei stadfesting på ein tredimensjonal oppbygginga av dei nye konstruksjonane sine. Vidare kunne han tenkja seg å jobba meir med stoff som kan fungera som katalysatorar i biologiske prosessar, eller som har potensial i behandlinga av kreft.

Thomassen disputerte 28. september med avhandlinga: Octaiodoporphyrin and Octaiodocorrole: Isolation of a Cis Porphyrin Tautomer. Han vart veileda av Abhik Gosh ved Insitutt for kjemi ved UiT Noregs arktiske universitet. Prosjektet vart finansiert av Forskingsrådet.

Les meir:

Octaiodoporphyrin and Octaiodocorrole: Isolation of a Cis Porphyrin Tautomer (Doktorgradsavhandling, UiT sitt vitenarkiv, MUNIN) 

Skuldig eller ikkje skuldig ( UiT nyhetssak, 2018)

Her får metaller magiske evner (UiT nyhetsak, 2016)

 

På Twitter   #norgesarktiske