Experimental studies and modeling of solute-solvent interactions

dc.contributor.advisorLeito, Ivo, juhendaja
dc.contributor.authorTšepelevitš, Sofja
dc.contributor.otherTartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkondet
dc.date.accessioned2018-07-05T11:30:50Z
dc.date.available2018-07-05T11:30:50Z
dc.date.issued2018-07-05
dc.descriptionVäitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsiooneet
dc.description.abstractEnamik praktilist tähtsust omavatest keemilistest protsessidest toimub vedelikes – mitte ainult tööstuslik süntees ja laborikeemia, vaid ka bioloogilised protsessid nagu rakkude hingamine toimuvad molekulaarsel tasemel keerulise koostisega lahustes. Neist protsessidest arusaamine ja molekulide käitumise ennustamine lahustes on tähtis arvukate uurimisvaldkondade jaoks, meditsiinist ja farmakoloogiast naftakeemiani. Kahjuks on ainete omaduste ennustamine vedelikes arvutuskeemia jaoks üks keerulisemaid ülesandeid. Käesolevas töös hinnati olemasolevate arvutusmetoodikate sobivust vesiniksideme tekke kirjeldamiseks orgaanilistes lahustites ning molekulide jaotuse kirjeldamiseks kahe vedeliku vahel (sisuliselt vedelik-vedelik ekstraktsiooni modelleerimiseks). Peamine kasutatud arvutusmeetod oli COSMO-RS (Conductor-like Screening Model for Real Solvents), valitud oma erakordse sobivuse tõttu kontsentreeritud ja mitmekomponendiliste lahuste omaduste ennustamiseks ja molekulaardisainiks. Töö käigus leiti, et vesiniksidemed neutraalsete molekulide vahel on kirjeldatavad suhteliselt hästi, kuid vaadeldud arvutusmetoodikad pole piisavalt täpsed negatiivselt laetud vesiniksidemega komplekside modelleerimiseks. Vedelik-vedelik ekstraktsiooni tulemuste ennustamine COSMO-RS meetodiga oli üldjuhul edukas. Saadud tulemustele (nii lõpp- kui vahepealsetele parameetritele) saadi täpsuse hinanngud. Peale selle arendati uus metodoloogia tundmatute ühendite jaotuse ennustamiseks kahe mitteseguneva vedeliku vahel ilma vajaduseta ühendeid identifitseerida. See lihtsustab parima lahusti valikut ainete isoleerimiseks või puhastamiseks, vähendades töö- ja kemikaalide kulu ning jäätmete kogust.et
dc.description.abstractThe majority of practically relevant chemical processes occur in liquids. Those are not limited to industrial synthesis and laboratory chemistry – biological processes such as cellular respiration on molecular level take place in complex solutions. Understanding and being able to predict the behaviour of molecules in solutions is essential for numerous branches of science, ranging from medicine and pharmacology to petroleum chemistry. However, predicting the behavior of chemical compounds in liquids, especially in many-component solutions, is one of the most challenging tasks for computational chemistry. In this work existing computational methodologies were tested for suitability for describing hydrogen bond formation in organic solvents and distribution of organic compounds between liquids (essentially modeling of liquid-liquid extraction). The main computational method in this work is COSMO-RS (Conductor-like Screening Model for Real Solvents), chosen for its unequalled ability to predict properties of concentrated and multicomponent solutions and usability in molecular design. It was found that properties of hydrogen bonds between uncharged molecules can be predicted relatively well, but the tested computational approaches were not accurate enough for description of hydrogen bonds involving negatively charged ions. Modeling of liquid-liquid extraction using COSMO-RS was generally successful. Accuracy of the predictions and intermediate parameters was evaluated and problematic cases identified and discussed. Also, a new methodology was developed for predicting the distribution of unknown compounds between immiscible solutions without need for compound identification. It allows simplifying the solvent selection for compound isolation or purification, reducing the workload, expenses and waste amount.en
dc.identifier.isbn978-9949-77-784-6
dc.identifier.isbn978-9949-77-785-3 (pdf)
dc.identifier.issn1406-0299
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10062/61220
dc.language.isoenget
dc.relation.ispartofseriesDissertationes chimicae Universitatis Tartuensis;178
dc.rightsopenAccesset
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Estonia*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ee/*
dc.subjectliquid-liquid systemen
dc.subjectsolutions (liquids)en
dc.subjectsolventsen
dc.subjectorganic solventsen
dc.subjectextractionen
dc.subjecthydrogen bonden
dc.subjectnumerical methodsen
dc.subject.otherdissertatsioonidet
dc.subject.otherETDet
dc.subject.otherdissertationset
dc.subject.otherväitekirjadet
dc.subject.othervedelik-vedelik süsteemet
dc.subject.otherlahusedet
dc.subject.otherlahustidet
dc.subject.otherorgaanilised lahustidet
dc.subject.otherekstraktsioonet
dc.subject.othervesiniksideet
dc.subject.otherarvutusmeetodidet
dc.titleExperimental studies and modeling of solute-solvent interactionsen
dc.title.alternativeSoluut-solvent vastasmõjude eksperimentaalne uurimine ja modelleerimineet
dc.typeThesiset

Failid

Originaal pakett

Nüüd näidatakse 1 - 1 1
Laen...
Pisipilt
Nimi:
tshepelevitsh_sofia.pdf
Suurus:
6.62 MB
Formaat:
Adobe Portable Document Format
Kirjeldus:

Litsentsi pakett

Nüüd näidatakse 1 - 1 1
Pisipilt ei ole saadaval
Nimi:
license.txt
Suurus:
1 B
Formaat:
Item-specific license agreed upon to submission
Kirjeldus: