Synthetic applications of chiral unsaturated epoxy alcohols prepared by sharpless asymmetric epoxidation

An overview of the synthesis and applications of chiral 2,3-epoxy alcohols containing unsaturated chains is presented. One of the fundamental synthetic routes to these compounds is Sharpless asymmetric epoxidation, which is reliable, highly chemoselective and enables easy prediction of the product enantioselectivity. Thus, unsaturated epoxy alcohols are readily obtained by selective oxidation of the allylic double bond in the presence of other carbon-carbon double or triple bonds. The wide availability of epoxy alcohols with unsaturated chains, the versatility of the epoxy alcohol functionality (e.g. regio- and stereo-selective ring opening; oxidation; and reduction), and the arsenal of established alkene chemistries, make unsaturated epoxy alcohols powerful starting materials for the synthesis of complex targets such as biologically active molecules. The popularization of ring-closing metathesis has further increased their value, making them excellent precursors to cyclic compounds.

Acylation of chiral alcohols: a simple procedure for chiral GC analysis

The use of iodine as a catalyst and either acetic or trifluoroacetic acid as a derivatizing reagent for determining the enantiomeric composition of acyclic and cyclic aliphatic chiral alcohols was investigated. Optimal conditions were selected according to the molar ratio of alcohol to acid, the reaction time, and the reaction temperature. Afterwards, chiral stability of chiral carbons was studied. Although no isomerization was observed when acetic acid was used, partial isomerization was detected with the trifluoroacetic acid. A series of chiral alcohols of a widely varying structural type were then derivatized with acetic acid using the optimal conditions. The resolution of the enantiomeric esters and the free chiral alcohols was measured using a capillary gas chromatograph equipped with a CP Chirasil-DEX CB column. The best resolutions were obtained with 2-pentyl acetates (α = 3.00) and 2-hexyl acetates (α = 1.95). This method provides a very simple and efficient experimental workup procedure for analyzing chiral alcohols by chiral-phase GC.

Coexistence of Two Kinds of Fluorinated Hydrogenated Micelles as Building Blocks for the Design of Bimodal Mesoporous Silica with Two Ordered Mesopore Networks

A simple and effective route has been developed for the synthesis of bimodal (3.6 and 9.4 nm) mesoporous silica materials that have two ordered interconnected pore networks. Mesostructures have been prepared through the self assembly mechanism by using a mixture of polyoxyethylene fluoroalkyl ether and triblock copolymer as building block. The investigation of the RF8(EO)9/P123/water phase diagram evidences that in the considered surfactant range of concentrations, the system is micellar (L1). DLS measurements indicate that this micellar phase is composed of two types of micelles, the size of the first one at around 7.6 nm corresponds unambiguously to the pure fluorinated micelles. The second type of micelles at higher diameter consists of fluorinated micelles which have accommodated a weak fraction of P123 molecules. Thus, in this study the bimodal mesoporous silica are really templated by two kinds of micelles.

Informe de l'estada de tres mesos: beca 2005-00170

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Universitá degli Studi di Roma “La Sapienza”, entre el 15 de setembre i el 15 de desembre del 2005. Utilitzant un nou tipus de macrocicles nitrogenats de 15 baules amb dobles i/o triples enllaços a la seva estructura, es fan proves per tal de funcionalitzar-los aplicant la química d’hidroarilació sota catàlisi per pal.ladi amb la finalitat d’obtenir macrocicles amb un doble enllaç substituït a l’estructura. Paral·lelament, en un segon projecte, s’estudia l’acoblament d’ortoidofenols amb alcohols propargílics - reacció de Sonogashira - sota catàlisi per pal·ladi.

Preparació i caracterització de materials mesoporosos en sistemes tensioactius

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Universitat Nacional de Yokohama des de maig fins a mitjans de juny del 2006. S'ha estudiat el comportament fàssic i la preparació de sílica mesoporosa pels nous tensioactius fluorats d'estructura C8F17SO2(C3H7)N(C2H4O)nH (abreujat C8F17(EO)n. El tensioactiu C8F17(EO)n forma micel•les allargades i cristalls líquids en aigua, i per tant pot ser adequat per a la preparació de materials mesoporosos. Sílica mesoestructurada es va preparar pel mètode de precipitació per autoagregació cooperativa. Un estudi sistemàtic es va realitzar, investigant la influència de les concentracions de tensioactiu i precursor (TEOS), l’efecte del pH i de la longitud de cadena de poliòxid d’etilè. Els materials es van caracteritzar per raigs X a angle petit (SAXS), sorció de nitrògen i TEM. Els materials obtinguts presenten diàmetres de por petits i parets de por gruixudes. A més, aquests materials posseeixen altes superfícies específiques, que s’han obtingut emprant concentracions de tensioactiu petites, produint parets de por robustes sense microporositat significativa. La superfície específica es manté durant el procés de calcinació, malgrat un petit encongiment degut a l’entrecreuament de la sílica. Els materials de sílica obtinguts han mostrat ser significativament més robustos que altres materials similars descrits a la bibliografia, com la sílica MCM-41.

Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Registre isotòpic d'alquenones i lípids terrestres en sediment marí: una reconstrucció paleoclimàtica a l'oceà Índic

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Institute of mineralogy and geochemistry de la University of Lausanne, Suïssa, entre 2007 i 2009. Durant l’última dècada, la comunitat científica ha reconegut que les zones tropicals juguen un paper clau en els processos dinàmics que controlen el canvi climàtic global, probablement com a desencadenant dels canvis succeïts en altes latituds. A més a més, els sediments dels oceans tropicals, en trobar-se fora de l’impacte directe de les plaques de gel continentals creades durant les glaciacions, proporcionen un registre continu de les variacions climàtiques del planeta. Malgrat tot, encara hi ha moltes incògnites sobre el paper específic de les zones tropicals, especialment pel que fa a les variacions brusques suborbitals, degut als pocs registres d’alta resolució estudiats en aquestes àrees que abastin varis cicles glacial/interglacial. Per tal d’ajudar a clarificar el paper de les zones tropicals de l’hemisferi sud en el control del clima a escala mil•lenària s’ha estudiat la distribució i la composició isotòpica de biomarcadors moleculars marins i terrestres, a baixa resolució, en el testimoni MD98-2165 (9º39’S, 118º20’E, 2100 m de profunditat d’aigua, 42.3 m de llarg) està situat al sud-oest d’Indonèsia, on s’enregistren les temperatures superficials del mar més elevades del planeta i una elevada activitat convectiva, que té una influència en la distribució de la humitat atmosfèrica en una extensa superfície de la Terra. Les distribucions observades de biomarcadors terrígens (C23-C33 n-alcans i C20-C32 n-alcan-1-ols) són típiques del lipids de plantes superiors que arriben a l’oceà principalment per via eòlica. L’alcà de 31 àtoms de carboni i els alcohols de 28 o 32 àtoms de carboni són els homòlegs més abundants en ambdós testimonis. Cal destacar l’alcohol C32 com a homòleg principal durant les èpoques glacials, tot suggerint una expansió de les plantes tropicals C4 associada a unes condicions més àrides. La procedència d’aquests lipids queda corroborada mitjançant la seva composició isotòpica de carboni, que ens permet diferenciar la ruta fotosintètica emprada i per tant, entre el tipus de plantes.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.

Nuevos carboranil alcoholes que contienen anillos aromáticos nitrogenados: síntesis, caracterización, análisis estructural y estudios preliminares de reactividad

Se han sintetizado nueve alcoholes que incorporan diversos isómeros de los grupos piridil o quinolil y metil-o-carborano u o-carborano, 1-[n′-Piridil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (n′ = 2, R = H (2a); n′ = 3, R = Me (1c) y H (2c)), 1-[2′-6-metil-piridil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (R = Me (1b) y H (2b)), 1-[n′-Quinolil(hidroxi)metil]-2-R-1,2-dicarba-closo-dodecaboranos (n′ = 2, R = Me (1e) y H (2e); n′ = 4, R = Me (1f) y H (2f), mediante la adición de la sal de litio del metil-o-carborano u o-carborano a los aldehídos correspondientes. Los compuestos se han obtenido con rendimientos altos en la mayoría de los casos y han sido caracterizados mediante Resonancia Magnética Nuclear, por Espectroscopía Infrarroja y análisis elemental. Las estructuras cristalinas de siete de los nueve compuestos (1c, 1f, 2a, 2b, 2c, 2e y 2f) se han determinado mediante Cristalografía por Rayos X. Se han analizado las estructuras cristalinas de los todos los compuestos y se han comparado con las estructuras de los compuestos relacionados 1a, 1b, y 2a, obtenidas previamente en el grupo de Síntesis Inorgánica y Catálisis del ICMAB. Todas las estructuras muestran interacciones por puentes de hidrógeno O–H···N moderadamente fuertes. Posteriormente se ha sintetizado el derivado mesilado 4 (derivado del o-carborano) mediante la reacción del alcohol 2a con cloruro de mesitilo a temperatura ambiente, con rendimiento alto. El nuevo mesilato 4 se ha caracterizado mediante Resonancia Magnética Nuclear. El nuevo mesilato resulta un compuesto de partida muy versátil para la síntesis de nuevos derivados mediante la substitución del grupo mesilo por nucleófilos apropiados, como por ejemplo las aminas. El grupo ha publicado recientemente la síntesis de diaminas mediante la reacción de substitución del mesilato relacionado 3 (derivado del metil-o-carborano) con aminas, entre ellas la bencilamina. Se ha realizado por tanto la reacción de substitución del grupo mesilato en 4 por la bencilamina para obtener la diamina correspondiente. Los resultados preliminares de esta reacción muestran que si bien el grupo mesilato en 4 ha sido substituido, el clúster se degrada casi en su totalidad a un derivado tipo nido. Esto contrasta claramente con la reactividad del mesilato análogo 3 frente a la bencilamina, ya que en este caso se obtiene la diamina deseada y el clúster no se degrada apreciablemente bajo las mismas condiciones de reacción. Se han realizado estudios preliminares por RMN que muestran que la bencilamina substituye al grupo mesilo en 4 y posteriormente el clúster closo se degrada a una especie nido que no ha sido posible caracterizar totalmente hasta el momento.

Estudi de la formació de polifluorocarbamats: una reacció radicalària?

Aquesta memòria es centra en l’estudi de la reacció de fenilisocianat amb alcohols, fluorats i no fluorats, per preparar carbamats (o uretans). La creixent importància de materials fluorats juntament amb la gran versatilitat dels poliuretans fan aquesta reacció molt atractiva. S’ha estudiat especialment la reacció de fenilisocianat amb TFE (2,2,2-trifluoroetanol) comparant-la amb la corresponent amb EtOH. En el cas de la reacció amb TFE s’ha pogut veure la gran influència de factors com el dissolvent i la concentració. Al veure la inesperada acceleració que experimentava la reacció amb TFE a mida que es feia en condicions més diluïdes, s’ha estudiat l’efecte de l’addició d’un radical scavenger, observant l’existència d’un mecanisme radicalari alternatiu al polar. A partir d’aquests resultats s’ha proposat un mecanisme radicalari en cadena per la reacció del fenilisocianat amb TFE. A més, s’ha estudiat l’efecte del coure(I) com a activador de la reacció de fenilisocianat amb alcohols, fluorats i no fluorats, menys reactius. S’ha demostrat que part del seu efecte és degut a les seves propietats redox, en concret a la seva capacitat de transferència d’un electró i s’ha fet una altra proposta mecanística per aquesta reacció.

Nanopartícules metàl·liques estabilitzades en materials híbrids orgànico-inorgànics. Aplicacions en catàlisi

En el present treball de recerca s’ha reproduït la síntesi de nanopartícules de Rh i Ru estabilitzades en el material híbrid orgànico-inorgànic altament fluorat i s’han realitzat estudis de l’activitat catalítica en les reaccions d’hidrogenacions d’arens i hidròlisi de nitrils respectivament. S’han sintetitzat per primera vegada nanopartícules d’Ir i Os estabilitzades per el material. S’ha assajat l’activitat catàlitica de les nanopartícules d’Ir en la reacció d’alquilació d’amines amb alcohols i la de les nanopartícules d’Os en l’oxidació aeròbica de l’alcohol benzílic i de l’estirè. S’ha sintetitzat un nou monòmer, que mitjançant processos sol-gel ha donat lloc a diversos materials híbrids orgànico-inorgànics i s’han sintetitzat nanopartícules d’Au estabilitzades.

Equilibrium of the simultaneous etherification ofisobutene and isoamylenes with ethanol inliquid-phase

The simultaneous etherification of isobutene and isoamylenes with ethanol has been studied using macroreticu-lar acid ion-exchange resins as catalyst. Most of the experiments were carried out over Amberlyst-35. In addition,Amberlyst-15 and Purolite CT-275 were also tested. Chemical equilibrium of four chemical reactions was studied:ethyl tert-butyl ether formation, tert-amyl ethyl ether formation from isoamylenes (2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene) and isomerization reaction between both isoamylenes. Equilibrium data were obtained in a batchwisestirred tank reactor operated at 2.0 MPa and within the temperature range from 323 to 353 K. Experimental molarstandard enthalpy and entropy changes of reaction were determined for each reaction. From these data, the molarenthalpy change of formation of ethyl tert-butyl ether and tert-amyl ethyl ether were estimated. Besides, the chemical equilibrium between both diisobutene dimers, 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene, wasevaluated. A good agreement between thermodynamic results for the simultaneous etherification carried out in thiswork and those obtained for the isolated ethyl tert-butyl ether and tert-amyl ethyl ether systems was obtained.

Utilización de análogos fluorados de la feromona sexual de Sesamia nonagrioides Lef. como inhibidores de su actividad biológica

Se ha estudiado el papel, como inhibidores de la acción feromonal, de determinados fluoroderivados, análogos estructurales del acetato de (Z)-l 1-hexadecenilo, componente principal de la feromona sexual del noctuido Sesamia nonagrioides Lef. Dichos compuestos fueron los análogos fluoroacetato (mono, di y trifluoroacetato de (Z)-l 1-hexadecenilo) y la trifluorometilcetona análoga [(Z)-1,1,1 -trifluoro-14-nonadecen-2-ona]. La acción inhibidora fue evaluada a partir de los resultados de actividad electrofisiológica (pruebas de electroantenograma, EAG), de estudios de comportamiento en pruebas de túnel de viento y de pruebas de capturas en campo. Los acetatos fluorados, especialmente el mono y el trifluoracetato, se mostraron como buenos inhibidores de la acción atrayente de la feromona en los tres tipos de pruebas realizadas, mientras que la trifluorometilcetona análoga mostró una actividad mucho menor.

Equilibrium of the simultaneous etherification ofisobutene and isoamylenes with ethanol inliquid-phase

The simultaneous etherification of isobutene and isoamylenes with ethanol has been studied using macroreticu-lar acid ion-exchange resins as catalyst. Most of the experiments were carried out over Amberlyst-35. In addition,Amberlyst-15 and Purolite CT-275 were also tested. Chemical equilibrium of four chemical reactions was studied:ethyl tert-butyl ether formation, tert-amyl ethyl ether formation from isoamylenes (2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene) and isomerization reaction between both isoamylenes. Equilibrium data were obtained in a batchwisestirred tank reactor operated at 2.0 MPa and within the temperature range from 323 to 353 K. Experimental molarstandard enthalpy and entropy changes of reaction were determined for each reaction. From these data, the molarenthalpy change of formation of ethyl tert-butyl ether and tert-amyl ethyl ether were estimated. Besides, the chemical equilibrium between both diisobutene dimers, 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene, wasevaluated. A good agreement between thermodynamic results for the simultaneous etherification carried out in thiswork and those obtained for the isolated ethyl tert-butyl ether and tert-amyl ethyl ether systems was obtained.