Mannich-Type reactions in the Gas-Phase: the addition of Enol Silanes to cyclic N-Acyliminium Ions

The intrinsic gas-phase reactivity of cyclic N-acyliminium ions in Mannich-type reactions with the parent enol silane, vinyloxytrimethylsilane, has been investigated by double- and triple-stage pentaquadrupole mass spectrometric experiments. Remarkably distinct reactivities are observed for cyclic N-acyliminium ions bearing either endocyclic or exocyclic carbonyl groups. NH-Acyliminium ions with endocyclic carbonyl groups locked in s-trans forms participate in a novel tandem N-acyliminium ion reaction:  the nascent adduct formed by simple addition is unstable and rearranges by intramolecular trimethylsilyl cation shift to the ring nitrogen, and an acetaldehyde enol molecule is eliminated. An NSi(CH3)3-acyliminium ion is formed, and this intermediate ion reacts with a second molecule of vinyloxytrimethylsilane by simple addition to form a stable acyclic adduct. N-Acyl and N,N-diacyliminium ions with endocyclic carbonyl groups, for which the s-cis conformation is favored, react distinctively by mono polar [4+ + 2] cycloaddition yielding stable, ressonance-stabilized cycloadducts. Product ions were isolated via mass-selection and structurally characterized by triple-stage mass spectrometric experiments. B3LYP/6-311G(d,p) calculations corroborate the proposed reaction mechanisms.

Intrinsic gas-phase electrophilic reactivity of Ccclic N-alkyl- and N-acyliminium ions

he intrinsic gas-phase reactivity of cyclic N-alkyl- and N-acyliminium ions toward addition of allyltrimethylsilane (ATMS) has been compared using MS2 and MS3 pentaquadrupole mass spectrometric experiments. An order of electrophilic reactivity has been derived and found to agree with orders of overall reactivity in solution. The prototype five-membered ring N-alkyliminium ion 1a and its N-CH3 analogue 1b, as well as their six-membered ring analogues 1c and 1d, lack N-acyl activation and they are, accordingly, inert toward ATMS addition. The five- and six-membered ring N-acyliminium ions with N-COCH3 exocycclic groups, 3a and 3b, respectively, are also not very reactive. The N-acyliminium ions 2a and 2c, with s-trans locked endocyclic N-carbonyl groups, are the most reactive followed closely by 3c and 3d with exocyclic (and unlocked) N-CO2CH3 groups. The five-membered ring N-acyliminium ions are more reactive than their six-membered ring analogues, that is:  2a > 2c and 3c > 3d. In contrast with the high reactivity of 2a, its N-CH3 analogue 2b is inert toward ATMS addition. For the first time, the transient intermediates of a Mannich-type condensation reaction were isolatedthe β-silyl cations formed by ATMS addition to N-acyliminium ionsand their intrinsic gas-phase behavior toward dissociation and reaction with a nucleophile investigated. When collisionally activated, the β-silyl cations dissociate preferentially by Grob fragmentation, that is, by retro-addition. With pyridine, they react competitively and to variable extents by proton transfer and by trimethylsilylium ion abstractionthe final and key step postulated for α-amidoalkylation. Becke3LYP/6-311G(d,p) reaction energetics, charge densities on the electrophilic C-2 site, and AM1 LUMO energies have been used to rationalize the order of intrinsic gas-phase electrophilic reactivity of cyclic iminium and N-acyliminium ions.

Produção de carboidratos a partir do efluente de laticínios tratado por cianobactéria

Nesta tese foi demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli cultivada no efluente oriundo de uma indústria de laticínios. Para tanto, o trabalho é composto de quatro artigos que objetivaram avaliar a produção de carboidratos em função da temperatura, inóculo e razões C/N e N/P do elfluente, bem como a possibilidade de reúso da água residuária. Foram utilizadas temperaturas de (10, 20 e 30ºC) e inóculo (100, 200 e 300 mg.L-1). A melhor condição indicada foi quando utilizou-se a temperatura de 30°C e 200 mg.L-1 de inóculo. Na sequência, considerando a temperatura e a concentração celular selecionada, foi estudada a influência das razões C/N e N/P na produção de carboidratos. Para tal, C/N (20, 40 e 60) e N/P (5, 10 e 15) na produção de carboidratos extracelulares foram avaliadas em cultivos a 30°C, tendo como inóculo 200 mg.L-1. Os melhores resultados obtidos, foram quando foi utilizado C/N 60 e N/P 10. Uma vez definidas as melhores condições de produção de carboidratos, foi estudado o processo de separação de biomassa do meio de cultivo, a partir dos coagulantes FeCl3, Al2(SO4)3 e tanino. O efeito dos coagulantes na separação da biomassa foram estudados, quanto ao pH (6,0, 7,0 e 8,0) e concentração de coagulantes (50, 300 e 550 mg.L-1), utilizando como parâmetro de medida, a eficiência de remoção de DQO, turbidez e sólidos suspensos (SS). Os resultados demonstraram que as concentrações de coagulantes influenciaram significativamente ao nível de significância de 5 %, na separação da biomassa, com eficiência significativa na remoção da DQO, turbidez e SS. A melhor condição avaliada foi a que utilizou tanino na concentração de 300 mg.L-1 e pH 7,0, o que resultou em uma água residuária com remoção média de 96 % da turbidez, com potencial de ser reutilizada. Por fim, foi realizada a identificação de carboidratos gerados por Aphanothece microscopica Nägeli. Os resultados evidenciaram uma biomassa com até 33,5 % de carboidratos totais, perfazendo uma fração de carboidratos extracelulares, na fase estacionária de crescimento celular, de aproximadamente 25 % e 8 % os carboidratos da parede celular. Ficou demonstrado ainda que a composição dos carboidratos extracelulares do microorganismo em estudo é constituído por mono e dissacarídeos perfazendo concentrações na ordem de 12,88 % de glicose, 3,54 % de rafinose, 3,43 % sacarose, 2,13 % de frutose e 2,45 % de ribose. Ficou demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada no efluente da indústria de laticínios.

Síntese de amidas graxas: uma nova família de lipídios biologicamente ativos

Amidas graxas são compostos orgânicos nitrogenados derivados de ácidos carboxílicos, as quais contém em sua estrutura uma longa cadeia carbônica (C16- C24), possuindo ou não insaturações. Estes compostos podem ser encontrados em vegetais terrestres ou aquáticos, microorganismos e animais. Já em meados do século passado, a identificação de duas amidas graxas: a N-araquidonoiletanolamina (AEA, 5) e a cis-oleamida (cOA, 6), membros mais conhecidos e estudados desta família, devido as suas propriedades como indutora do sono fisiológico e canabinomimética respectivamente; levantou o interesse para a investigação das propriedades, identificação, síntese e isolamento de novas amidas graxas. Atualmente as pesquisas acerca das amidas graxas se devem as suas atividades biológicas tais como: aumento da libido sexual, analgesia, inseticida ou agente redutor da fome. Neste contexto, objetivo desse trabalho foi desenvolver metodologias para a síntese de novas amidas graxas. As amidas foram produzidas a partir de ácidos graxos, via cloreto de ácido ou via ésteres metílicos graxos, em rendimentos compreendidos entre 44% e 88%. Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por espectroscopia de Infravermelho e RMN de 1H e 13C. Ensaios citotóxicos em células eritroleucêmicas K562 para a série das pirrolidil amidas demonstraram atividade citotóxica e capacidade de inibir proliferação celular em menos de 72 horas na concentração máxima de 1000µg/mL.

Síntese de novos N-acilaminoácidos graxos: estudo das propriedades gelificantes

Neste trabalho é descrita a síntese de novos N-acilaminoácidos e Nacilaminoésteres graxos derivados de ácidos graxos saturados e insaturados como, por exemplo, esteárico e ricinoléico, respectivamente. Após, foi avaliada a capacidade destes compostos para a gelificação de hidrocarbonetos e as propriedades dos géis formados foram estudadas pelas técnicas de Espectroscopia de Infravermelho (IV) e Calorimetria de Varredura Diferencial (DSC). A síntese dos N-acilaminoésteres graxos foi realizada na presença de DCC, DMAP e dos respectivos aminoésteres e ácidos graxos. Os N-acilaminoésteres graxos 11-15a-d foram isolados em rendimentos que variaram de 50-84%, após 12h de reação a temperatura ambiente. Os N-acilaminoácidos graxos 16-20a-d foram obtidos a partir da hidrólise básica de 11-15a-d realizada a temperatura ambiente, em rendimentos que variaram de 34-80%. A seguir foi realizado o estudo de gelificação com todos os compostos sintetizados para verificar a influência das diferentes cadeias graxas e dos grupos laterais dos aminoácidos e aminoésteres na gelificação de tolueno, hexano e gasolina. As análises de DSC e IV mostraram que a estabilidade dos géis dependeu do tipo e do tamanho da cadeia lipofílica e também da natureza dos grupos laterais ligados ao átomo de nitrogênio. Dentre os compostos testados os compostos 17a-b de cadeia satura (C16:0 e C18:0) e 19a (C16:0), derivados da alanina e da fenilalanina, respectivamente, formaram géis em hexano, gasolina e tolueno. Pela primeira vez foram citadas as capacidades de gelificação de hidrocarbonetos pelos Nacilaminoésteres graxos 15a-b de cadeia saturada, derivados da serina, sendo os géis derivados destes compostos os mais estáveis termicamente dentre todos os obtidos.

Síntese regioespecífica de novas N-acil trialometil pirazolinas graxas

Nesse trabalho é descrita a síntese de três hidrazidas graxas monosubstituídas [R1C(O)NHNH2, onde R1 =C15H31, C17H35, C17H33] derivadas dos ácidos graxos palmítico, esteárico e oléico, respectivamente, utilizando duas novas metodologias, primeiramente a partir de monocloridrato de hidrazina em presença de hidróxido de sódio e, em um segundo momento, usando dicloridrato de hidrazina e metóxido de sódio. Ambas as metodologias foram realizadas em metanol como solvente, sendo investigadas as proporções estequiométricas específicas para cada método utilizado. A síntese das hidrazidas graxas com as 4-alcóxi-1,1,1-trialometil-3-alquen-2-onas substituídas [R3C(O)C= C(R2 )(OR), onde R3 = CF3, CCl3; R2 = Me, 4-Me-C6H4, 4- OMe-C6H4, 4-Br-C6H4, 4-Cl-C6H4, 4-F-C6H4], através da reação de ciclocondensação do tipo [3+2] catalisada por BF3.MeOH, favoreceu a síntese regioespecífica de duas novas séries de N-acil trialometil pirazolinas graxas, com rendimentos de bons a excelentes (80 a 90%) e alto grau de pureza, tendo suas estruturas caracterizadas através de dados de Espectroscopia de Infravermelho, Cromatografia Gasosa Acoplada a Espectrometria de Massas e Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C.