Preparació, estudi estructural i aplicabilitat de derivats de Poli-(4R)-hidroxi-L-prolina a la separació d’enantiòmers per tècniques cromatogràfiques o relacionades

La separació d’enantiòmers (isòmers òptics) és molt important en molts diversos camps, com les síntesis quirals, biologia, i en el camp de la farmacologia especialment. És per això, que es fa necessari de disposar de tècniques i mètodes analítics ràpids, fiables i sensibles per a la separació d’enantiòmers. La present tesi s’emmarca en el camp de la separació d’enantiòmers, concretament en la preparació de fases estacionàries quirals per al seu ús en cromatografia liquida. En aquest sentit, s’ha desenvolupat la síntesi i caracterització de molècules polimèriques quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina que incorporades en matrius de gel de sílice poden constituïr columnes quirals per a la separació d’enantiòmers per cromatografia liquida. S’han estudiat les característiques enantioselectives d’aquests nous materials en la separació de molècules quirals, trobant-se ésser satisfactòriament enantioselectius. L’interès que suscita l’obtenció d’enantiòmers a gran escala fa que la recerca s’orienti a la recerca de materials amb elevada capacitat de càrrega, és a dir, que puguin donar lloc a la separació d’elevades quantitats d’enantiòmers. Amb aquesta finalitat s’han dut a terme assaigs de capacitat de càrrega, que han posat de manifest la possible aplicació d’aquests materials a la separació preparativa d’enantiòmers. També s’ha parat especial atenció a l’estudi de les característiques de la matriu de gel de sílice, assajant-se altres materials de sílice més porosos i que permeten així treballar amb fluxos més elevats tot reduint-ne el temps d’anàlisi i els costos associats a la separació preparativa d’enantiòmers. L'estudi conformacional d'aquests nous selectors també ha estat contemplat per tal d'explicar l'enantioselectivitat específica que s'observa en certs dissolvents orgànics en els qual es duu a terme la separació dels enantiòmers.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

A simple halide-to-anion exchange method for heteroaromatic salts and ionic liquids

A broad and simple method permitted halide ions in quaternary heteroaromatic and ammonium salts to be exchanged for a variety of anions using an anion exchange resin (A− form) in non-aqueous media. The anion loading of the AER (OH− form) was examined using two different anion sources, acids or ammonium salts, and changing the polarity of the solvents. The AER (A− form) method in organic solvents was then applied to several quaternary heteroaromatic salts and ILs, and the anion exchange proceeded in excellent to quantitative yields, concomitantly removing halide impurities. Relying on the hydrophobicity of the targeted ion pair for the counteranion swap, organic solvents with variable polarity were used, such as CH3OH, CH3CN and the dipolar nonhydroxylic solvent mixture CH3CN:CH2Cl2 (3:7) and the anion exchange was equally successful with both lipophilic cations and anions.

A simple halide-to-anion exchange method for heteroaromatic salts and ionic liquids

A broad and simple method permitted halide ions in quaternary heteroaromatic and ammonium salts to be exchanged for a variety of anions using an anion exchange resin (A− form) in non-aqueous media. The anion loading of the AER (OH− form) was examined using two different anion sources, acids or ammonium salts, and changing the polarity of the solvents. The AER (A− form) method in organic solvents was then applied to several quaternary heteroaromatic salts and ILs, and the anion exchange proceeded in excellent to quantitative yields, concomitantly removing halide impurities. Relying on the hydrophobicity of the targeted ion pair for the counteranion swap, organic solvents with variable polarity were used, such as CH3OH, CH3CN and the dipolar nonhydroxylic solvent mixture CH3CN:CH2Cl2 (3:7) and the anion exchange was equally successful with both lipophilic cations and anions.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

Supramolecular Gold Metallogelators: The Key Role of Metallophilic Interactions

Gold metallogelators is an emerging area of research. The number of results published in the literature is still scarce. The majority of these gels is observed in organic solvents, and the potential applications are still to be explored. In this work, we present an overview about gold metallogelators divided in two different groups depending on the type of solvent used in the gelation process (organogelators and hydrogelators). A careful analysis of the data shows that aurophilic interactions are a common motif directly involved in gelation involving Au(I) complexes. There are also some Au(III) derivatives able to produce gels but in this case the organic ligands determine the aggregation process. A last section is included about the potential applications that have been reported until now with this new and amazing class of supramolecular assemblies.

Evaluation of work-related volatile organic compounds (VOCs) exposition in automotive painting cabins industrial cleanings

Automotive painting cabins are cleaned with several solvents, being great part of them mixtures of volatile organic compounds (VOCs), where the three xylene isomers are the most important constituents. To evaluate the work-related exposition of the cleaners that use these mixtures of solvents, xylenes have been determined in the working ambient air as well as its metabolite, o-m-p-methyl hippuric acid, has been analysed in urine to establish the dermal and respiratory exposition. This evaluation has been done in order to assess the occupational exposure to VOCs and to know the working conditions of the cleaners, but also to evaluate the effectiveness of personal protective equipment (PPE), the engineering control and the work practices.The xylenes have been chosen as indicators of exposition because they are the main components in the cleaning solvents used, with a level of concentration between 50% and 85%.The Xylenes have an occupational exposure limit (8 h TWA) of 50 ppm (221 mg/m3) and a short-term exposure limit (STEL) of 100 ppm (442 mg/m3). On the other hand, the biological exposure index (BEI) for xylenes is the sum of the total methyl hippuric acids in urine at the end of the work-shift, being the value 1500 mg/g creatinine.

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.

Disseny i optimització de membranes compòsit amb xarxes metal•loorgàniques per a nanofiltració i separacions de gasos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, entre 2007 i 2009. Aquest projecte descriu la síntesi i aplicació de nous tipus de membranes compòsit basades en xarxes metal•loorgàniques (MOFs). Aquestes es van seleccionar tenint en compte les seves propietats estructurals per tal de discriminar les espècies a separar en funció de la seva mida molecular. Les membranes obtingudes s'han aplicat satisfactòriament tant en separacions líquides, concretament en nanofiltració resistent a dissolvents (SRNF), i en separació de parells de gasos com CO2/CH4, CO2/N2 i H2/CO2. Els resultats obtinguts posen de manifest l'obtenció de membranes sense defectes i amb rendiments prometedors, en la majoria dels casos, amb permeabilitats i selectivitats superiors a membranes purament polimèriques. Tanmateix s'ha desenvolupat un nou equipament d'alt rendiment (HT) per a separacions de gasos que inclou un mòdul que permet realitzar 16 experiments simultàniament. Els resultats obtinguts amb el nou equip són comparables amb els obtinguts amb mòduls convencionals, i alhora presenten una millor reproduïbilitat. Finalment, s'ha establert un nou mètode per a obtenir membranes per a SRNF, que han estat aplicades en processos de separació de catalitzadors homogenis en dissolvents polars apròtics i s'han caracteritzat emprant la tècnica d'espectroscòpia d'annihilació de positrons, que ha permès establir per primer cop una relació entre les propietats estructurals de les membranes a nivell molecular i el seu rendiment en les aplicacions anteriors.

Uso de tecnologías abiertas (Processing) en el desarrollo de interfaces avanzadas de visualización y acceso de datos : Estudio del caso Organic.Edunet

El artículo muestra, a través del estudio del caso del buscador semántico del portal Organic.Edunet, cómo el uso de tecnologías cerradas en la creación de interfaces avanzadas de visualización de datos impide su desarrollo y evolución. En el artículo se mostrará también cómo, combinado con técnicas para la medición y valoración de la usabilidad de las aplicaciones, el uso de tecnologías abiertas permite detectar los problemas del interface, proponer soluciones o alternativas, e implementarlas rápidamente.

Basis set and electron correlation effects on initial convergence for vibrational nonlinear optical properties of conjugated organic molecules

The level of ab initio theory which is necessary to compute reliable values for the static and dynamic (hyper)polarizabilities of three medium size π-conjugated organic nonlinear optical (NLO) molecules is investigated. With the employment of field-induced coordinates in combination with a finite field procedure, the calculations were made possible. It is stated that to obtain reasonable values for the various individual contributions to the (hyper)polarizability, it is necessary to include electron correlation. Based on the results, the convergence of the usual perturbation treatment for vibrational anharmonicity was examined

Inhibition of glutathione efflux in the perfused rat liver and isolated hepatocytes by organic anions and bilirubin. Kinetics, sidedness, and molecular forms.

Using isolated, in situ, single-pass perfused rat livers, incubations of freshly isolated hepatocytes, and sinusoidal membrane-enriched vesicles, we and others have shown the saturability of transport (efflux) of hepatic glutathione (GSH). These observations have implicated a carrier mechanism. Our present studies were designed to provide further evidence in support of a carrier mechanism for hepatic GSH efflux by demonstrating competition by liver-specific ligands which are taken up by hepatocytes. Perfusing livers with different substances, we found that: (a) sulfobromophthalein-GSH (BSP-GSH) had a dose-dependent and fully reversible inhibitory effect on GSH efflux, while GSH alone did not have any effect; (b) taurocholate had no inhibitory effect; (c) all of the organic anions studied, i.e., BSP, rose bengal, indocyanine green, and unconjugated bilirubin (UCB), manifested potent, dose-dependent inhibitory effects, with absence of toxic effects and complete reversibility of inhibition in the case of UCB. The inhibitory effects of UCB could be overcome partially by raising (CoCl2-induced) hepatic GSH concentration. Because of the physiological importance of UCB, we conducted a detailed study of its inhibitory kinetics in the isolated hepatocyte model in the range of circulating concentrations of UCB. Studies with Cl- -free media, to inhibit the uptake of UCB by hepatocytes, showed that the inhibition of GSH efflux by UCB is apparently from inside the cell. This point was confirmed by showing that the inhibition is overcome only when bilirubin-loaded cells are cleared of bilirubin (incubation with 5% bovine serum albumin). Using Gunn rat hepatocytes and purified bilirubin mono- and diglucuronides, we found that both UCB and glucuronide forms of bilirubin inhibit GSH efflux in a dose-dependent manner. We conclude that the organic anions, although taken up by a mechanism independent of GSH, may competitively inhibit the carrier for GSH efflux from inside the hepatocyte.

Nanomechanical properties of molecular organic thin films

Using atomic force microscopy we have studied the nanomechanical response to nanoindentations of surfaces of highly oriented molecular organic thin films (thickness¿1000¿nm). The Young¿s modulus E can be estimated from the elastic deformation using Hertzian mechanics. For the quasi-one-dimensional metal tetrathiafulvalene tetracyanoquinodimethane E~20¿GPa and for the ¿ phase of the p-nitrophenyl nitronyl nitroxide radical E~2GPa. Above a few GPa, the surfaces deform plastically as evidenced by discrete discontinuities in the indentation curves associated to molecular layers being expelled by the penetrating tip.

High-Temperature magnetic ordering in a new organic magnet

Magnetization, heat capacity, and neutron diffraction experiments on the beta-phase of the dithiadiazolyl radical, p-NC.C6F4.CNSSN., provide conclusive evidence that this system exhibits noncollinear antiferromagnetism at 35.5 K, an unprecedented temperature for an organic radical. On the basis of magnetization and powder neutron diffraction results, coupled with theoretical calculations of the spin distribution within the molecule, a magnetic structure for this compound is proposed in which the interactions propagate through S . . .N contacts.