Síntesis intermatricial y comparación de nanopartículas metálicas de Pd y Co soportadas en resinas catiónicas y aniónicas

Esta memoria de investigación es producto del trabajo experimental que se realizó con resinas de intercambio iónico para la síntesis intermatricial de nanopartículas metálicas de Co y Pd. Los estudios que se realizaron correspondieron a la iniciación en esta modalidad de síntesis de nanopartículas. En ellos se contemplaron las propiedades intrínsecas de la resina como: la capacidad de intercambio iónico, y funcionalidad química, tanto antes como después de la síntesis. Uno de los objetivos es que la resina no pierda ninguna de sus propiedades originales, sino que gane más versatilidad. La importancia que tienen en la actualidad los materiales nanométricos inspira a su modificación y nuevas formas de producción. Con esta investigación se inicia el trabajo de cara a los estudios doctorales. Aquí se estudia la aplicación de las nanopartículas de paladio y cobalto soportadas en resinas de intercambio iónico. Las nanopartículas de paladio tienen aplicación en el área de catálisis, y en su síntesis intermatricial, se consigue un catalizador heterogéneo, que brinda gran facilidad de recuperarlo y proceder con varios ciclos catalíticos. Así mismo, con el cobalto se pretendió otorgar propiedades ferromagnéticas, de manera que el proceso de separación de la resina de los medios de reacción, sea tan fácil como la aplicación de un campo magnético o pasar un imán sobre el lugar en cuestión.

Ab initio benchmark study for the oxidative addition of CH4 to Pd: importance of basis-set flexibility and polarization

To obtain a state-of-the-art benchmark potential energy surface (PES) for the archetypal oxidative addition of the methane C-H bond to the palladium atom, we have explored this PES using a hierarchical series of ab initio methods (Hartree-Fock, second-order Møller-Plesset perturbation theory, fourth-order Møller-Plesset perturbation theory with single, double and quadruple excitations, coupled cluster theory with single and double excitations (CCSD), and with triple excitations treated perturbatively [CCSD(T)]) and hybrid density functional theory using the B3LYP functional, in combination with a hierarchical series of ten Gaussian-type basis sets, up to g polarization. Relativistic effects are taken into account either through a relativistic effective core potential for palladium or through a full four-component all-electron approach. Counterpoise corrected relative energies of stationary points are converged to within 0.1-0.2 kcal/mol as a function of the basis-set size. Our best estimate of kinetic and thermodynamic parameters is -8.1 (-8.3) kcal/mol for the formation of the reactant complex, 5.8 (3.1) kcal/mol for the activation energy relative to the separate reactants, and 0.8 (-1.2) kcal/mol for the reaction energy (zero-point vibrational energy-corrected values in parentheses). This agrees well with available experimental data. Our work highlights the importance of sufficient higher angular momentum polarization functions, f and g, for correctly describing metal-d-electron correlation and, thus, for obtaining reliable relative energies. We show that standard basis sets, such as LANL2DZ+ 1f for palladium, are not sufficiently polarized for this purpose and lead to erroneous CCSD(T) results. B3LYP is associated with smaller basis set superposition errors and shows faster convergence with basis-set size but yields relative energies (in particular, a reaction barrier) that are ca. 3.5 kcal/mol higher than the corresponding CCSD(T) values

Pd-catalysed amidation of 2,6-dihalopurine nucleosides. Replacement of iodine at 0 ºC

Pd-catalysed reactions of 2-Cl, 2-Br and 2-I derivatives of a 6-chloropurine nucleoside with benzamide have been compared, using Pd2dba3, Xantphos and Cs2CO3 in toluene, between 20 and 80 °C. The reactivity order was 2-I > 2-Br > 6-Cl ≫ 2-Cl. The 2-I substituent could be replaced even at 0 °C, under conditions disclosed here for the first time. On the other hand, the replacement of the chlorine atom at position 2 (2-Cl) required 110 °C.

Complexes of Pd(II) and Pt(II) with 9-aminoacridine: reactions with DNA and study of their antiproliferative activity

Four new metal complexes {M = Pd(II) or Pt(II)} containing the ligand 9-aminoacridine (9AA) were prepared. The compounds were characterized by FT-IR and 1H, 13C, and 195Pt NMR spectroscopies. Crystal structure of the palladium complex of formulae [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 · 2DMF was determined by X-ray diffraction. Two 9-acridine molecules in the imine form bind symmetrically to the metal ions in a bidentate fashion through the imine nitrogen atom and the C(1) atom of the aminoacridine closing a new five-membered ring. By reaction with phosphine or pyridine, the Cl bridges broke and compounds with general formulae [Pd(9AA)Cl(L)] (where L = PPh3 or py) were formed. A mononuclear complex of platinum of formulae [Pt(9AA)Cl(DMSO)] was also obtained by direct reaction of 9-aminoacridine and the complex [PtCl2(DMSO)2]. The capacity of the compounds to modify the secondary and tertiary structures of DNA was evaluated by means of circular dichroism and electrophoretic mobility. Both palladium and platinum compounds proved active in the modification of both the secondary and tertiary DNA structures. AFM images showed noticeable modifications of the morphology of the plasmid pBR322 DNA by the compounds probably due to the intercalation of the complexes between base pairs of the DNA molecule. Finally, the palladium complex was tested for antiproliferative activity against three different human tumor cell lines. The results suggest that the palladium complex of formula [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 has significant antiproliferative activity, although it is less active than cisplatin.

Complexes of Pd(II) and Pt(II) with 9-aminoacridine: reactions with DNA and study of their antiproliferative activity

Four new metal complexes {M = Pd(II) or Pt(II)} containing the ligand 9-aminoacridine (9AA) were prepared. The compounds were characterized by FT-IR and 1H, 13C, and 195Pt NMR spectroscopies. Crystal structure of the palladium complex of formulae [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 · 2DMF was determined by X-ray diffraction. Two 9-acridine molecules in the imine form bind symmetrically to the metal ions in a bidentate fashion through the imine nitrogen atom and the C(1) atom of the aminoacridine closing a new five-membered ring. By reaction with phosphine or pyridine, the Cl bridges broke and compounds with general formulae [Pd(9AA)Cl(L)] (where L = PPh3 or py) were formed. A mononuclear complex of platinum of formulae [Pt(9AA)Cl(DMSO)] was also obtained by direct reaction of 9-aminoacridine and the complex [PtCl2(DMSO)2]. The capacity of the compounds to modify the secondary and tertiary structures of DNA was evaluated by means of circular dichroism and electrophoretic mobility. Both palladium and platinum compounds proved active in the modification of both the secondary and tertiary DNA structures. AFM images showed noticeable modifications of the morphology of the plasmid pBR322 DNA by the compounds probably due to the intercalation of the complexes between base pairs of the DNA molecule. Finally, the palladium complex was tested for antiproliferative activity against three different human tumor cell lines. The results suggest that the palladium complex of formula [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 has significant antiproliferative activity, although it is less active than cisplatin.

Complexes of Pd(II) and Pt(II) with 9-aminoacridine: reactions with DNA and study of their antiproliferative activity

Four new metal complexes {M = Pd(II) or Pt(II)} containing the ligand 9-aminoacridine (9AA) were prepared. The compounds were characterized by FT-IR and 1H, 13C, and 195Pt NMR spectroscopies. Crystal structure of the palladium complex of formulae [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 · 2DMF was determined by X-ray diffraction. Two 9-acridine molecules in the imine form bind symmetrically to the metal ions in a bidentate fashion through the imine nitrogen atom and the C(1) atom of the aminoacridine closing a new five-membered ring. By reaction with phosphine or pyridine, the Cl bridges broke and compounds with general formulae [Pd(9AA)Cl(L)] (where L = PPh3 or py) were formed. A mononuclear complex of platinum of formulae [Pt(9AA)Cl(DMSO)] was also obtained by direct reaction of 9-aminoacridine and the complex [PtCl2(DMSO)2]. The capacity of the compounds to modify the secondary and tertiary structures of DNA was evaluated by means of circular dichroism and electrophoretic mobility. Both palladium and platinum compounds proved active in the modification of both the secondary and tertiary DNA structures. AFM images showed noticeable modifications of the morphology of the plasmid pBR322 DNA by the compounds probably due to the intercalation of the complexes between base pairs of the DNA molecule. Finally, the palladium complex was tested for antiproliferative activity against three different human tumor cell lines. The results suggest that the palladium complex of formula [Pd(9AA)(μ-Cl)]2 has significant antiproliferative activity, although it is less active than cisplatin.

Preparation of benzolactams by Pd(II)-catalyzed carbonylation of N-unprotected arylethylamines

An unprecedented NH2-directed Pd(II)-catalytic carbonylation of quaternary aromatic α -amino esters to yield 6-membered 10 benzolactams has been developed. The reaction shows a strong bias to 6-membered lactams over 5-membered ones. The steric hindrance around the amino group seems to be pivotal for the success of the process.

Pd-catalysed amidation of 2,6-dihalopurine nucleosides. Replacement of iodine at 0 ºC

Pd-catalysed reactions of 2-Cl, 2-Br and 2-I derivatives of a 6-chloropurine nucleoside with benzamide have been compared, using Pd2dba3, Xantphos and Cs2CO3 in toluene, between 20 and 80 °C. The reactivity order was 2-I > 2-Br > 6-Cl ≫ 2-Cl. The 2-I substituent could be replaced even at 0 °C, under conditions disclosed here for the first time. On the other hand, the replacement of the chlorine atom at position 2 (2-Cl) required 110 °C.

When Langmuir is too simple: H2 dissociation on Pd(111) at high coverage

Recent experiments of H2 adsorption on Pd(111) [T. Mitsui et al., Nature (London) 422, 705 (2003)] have questioned the classical Langmuir picture of second order adsorption kinetics at high surface coverage requiring pairs of empty sites for the dissociative chemisorption. Experiments find that at least three empty sites are needed. Through density functional theory, we find that H2 dissociation is favored on ensembles of sites that involve a Pd atom with no direct interaction with adsorbed hydrogen. Such active sites are formed by aggregation of at least 3 H-free sites revealing the complex structure of the "active sites."

La pissarra digital a l'aula de classe

Projecte de recerca realitzat pel Grup de Recerca de Didàctica i Multimèdia (DiM) de la UAB, entre els mesos de gener i maig del 2005. L’objectiu ha estat fer un seguiment, en 22 centres pilot experimentadors de primària i de secundaria (públics i privats) de tot Catalunya, de l’ús que els professors fessin de la PD a les classes, amb la intenció d’avaluar el seu potencial d’innovació pedagògica i identificar les pràctiques docents més eficaces i innovadores. El projecte s'emmarca d'una banda en el paradigma socio-crìtic de recerca educativa, ja que pretén la innovació i millora de les metodologies didàctiques dels professors participants mitjançant uns processos de recerca-acció. Per altra banda, des d'una perspectiva tècnico-etnogràfica (a partir de qüestionaris, entrevistes i observacions directes), se cerquen dades objectives sobre les aportacions de la PD a la millora dels processos d'ensenyament i aprenentatge. Al llarg de la recerca s’han elaborat diversos recursos de suport al professorat que es poden consultar al portal de la pissarra digital &http://dewey.uab.es/pmarques/pdigital/ca/pissarra.htm&

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Etiología de enfermedades asociadas al decaimiento del peral. Mejora de técnicas de detección de fitoplasmas

El fitoplasma causante de la enfermedad del decaimiento del peral o Pear decline (PD) había sido descrito en nuestro país, pero se desconocía la incidencia real del patógeno, ya que las sintomatologías observadas se confundían a menudo con otros patógenos o con posibles desordenes fisiológicos. Se propuso realizar un estudio conducente a discernir la presencia del PD de otros agentes afines, así como determinar su incidencia y distribución por variedades y patrones en el área frutícola de Cataluña y Cuenca del Ebro. Así mismo, para un adecuado control de la enfermedad era necesario conocer cuales eran las especies de insectos vectores de la enfermedad en la zona y conocer si existía un único aislado del fitoplasma o por el contrario existía variabilidad genética del mismo. Se desconocía si la distinta expresión de síntomas observada era debida a variabilidad genética del fitoplasma o a una respuesta varietal. En el momento de iniciarse el proyecto únicamente dos especies del género Cacopsylla habían sido identificadas como vectores de la enfermedad C. pyricola y C. pyrisuga, aunque se sospechaba que C. pyri también era probablemente vector de la enfermedad, ya que era la especie más abundante en los países mediterráneos y se habían identificado individuos de esta especie portadores del fitoplasma. Por otro lado, la dificultad de diagnosticar las enfermedades producidas por fitoplasmas era también uno de los principales problemas para su control. La técnica de la PCR aunque era la más sensible, resultaba poco asequible para la aplicación rutinaria en empresas o para la certificación de material vegetal. Los principales problemas eran debidos a la complejidad del proceso de extracción del ADN, especialmente en leñosas y muy especialmente en peral, donde la presencia de inhibidores interfiere a menudo en el desarrollo de la PCR. Por estos motivos se planteó la mejora de las técnicas de detección para este fitoplasma y la puesta a punto de modificaciones que simplificaran la técnica de la PCR y permitieran su utilización de forma más rutinaria. Otro punto importante para la detección precoz de la enfermedad era conocer la distribución y concentración del fitoplasma en los distintos estadios fenológicos del árbol y en los distintos tejidos u órganos, con el fin de determinar el mejor momento para realizar la detección. Otra finalidad de este objetivo era determinar en que épocas del año podía propagarse la enfermedad a través de la multiplicación vegetativa, ya que se creía que el fitoplasma descendía a las raíces durante el invierno y por tanto las yemas tomadas durante este período estaban libres del mismo. También se planteó un estudio para determinar la correlación entre la detección del fitoplasma y la expresión de síntomas, ya que la detección del fitoplasma en plantas asintomáticas es esencial en los procesos de propagación vegetativa y de certificación del material vegetal obtenido.

Síntesi, caracterització i aplicació de membranes catalítiques amb nanopartícules de pal·ladi

Les nanopartícules metàl·liques són catalitzadors molt efectius degut a la seva elevada àrea superficial específica. No obstant, degut a la seva gran tendència a l’agregació, sovint és necessària la seva immobilització sobre suports per tal de dur a terme aplicacions específiques. La immobilització de les nanopartícules dins d’una matriu polimèrica ha demostrat ser una bona metodologia per a aquest propòsit, doncs permet l’estabilització i protecció de les partícules, així com la recuperació del catalitzador. Mitjançant la incorporació de nanopartícules metàl·liques a membranes polimèriques es poden obtenir materials nanocomposites molt efectius, que podrien combinar la capacitat catalítica dels nanomaterials amb l’efectivitat dels processos de membrana en un sol pas. L’objectiu a llarg termini és l’obtenció de membranes catalítiques actives capaces de realitzar simultàniament la separació i la destrucció de contaminants presents en solució. Concretament, en aquest treball s’han desenvolupat membranes polimèriques de Poliètersulfona amb grup Cardo modificada amb grups sulfònics per tal de sintetitzar nanopartícules de Pd mitjançant la tècnica de la Síntesi Intermatricial. Tant el polímer modificat com les membranes i el nanocomposite obtingut han estat caracteritzats i l’eficiència catalítica s’ha avaluat monitoritzant la reducció catalítica del 4-nitrofenol en presència de NaBH4.

Allele variants in functional MicroRNA target sites of the neurotrophin-3 receptor gene (NTRK3) as susceptibility factors for anxiety disorders

Genetic and functional data indicate that variation in the expression of the neurotrophin-3 receptor gene (NTRK3) may have an impact on neuronal plasticity, suggesting a role for NTRK3 in the pathophysiology of anxiety disorders. MicroRNA (miRNA) posttranscriptional gene regulators act by base-pairing to specific sequence sites, usually at the 3'UTR of the target mRNA. Variants at these sites might result in gene expression changes contributing to disease susceptibility. We investigated genetic variation in two different isoforms of NTRK3 as candidate susceptibility factors for anxiety by resequencing their 3'UTRs in patients with panic disorder (PD), obsessive-compulsive disorder (OCD), and in controls. We have found the C allele of rs28521337, located in a functional target site for miR-485-3p in the truncated isoform of NTRK3, to be significantly associated with the hoarding phenotype of OCD. We have also identified two new rare variants in the 3'UTR of NTRK3, ss102661458 and ss102661460, each present only in one chromosome of a patient with PD. The ss102661458 variant is located in a functional target site for miR-765, and the ss102661460 in functional target sites for two miRNAs, miR-509 and miR-128, the latter being a brain-enriched miRNA involved in neuronal differentiation and synaptic processing. Interestingly, these two variants significantly alter the miRNA-mediated regulation of NTRK3, resulting in recovery of gene expression. These data implicate miRNAs as key posttranscriptional regulators of NTRK3 and provide a framework for allele-specific miRNA regulation of NTRK3 in anxiety disorders.