Synthesis and characterization of a novel series of meso (nitrophenyl) and meso (carboxyphenyl) substituted porphyrins

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Label-free DNA detection of hepatitis C virus based on modified conducting polypyrrole films at microelectrodes and atomic force microscopy tip-integrated electrodes

We present a new strategy for the label-free electrochemical detection of DNA hybridization for detecting hepatitis C virus based on electrostatic modulation of the ion-exchange kinetics of a polypyrrole film deposited at microelectrodes. Synthetic single-stranded 18-mer HCV genotype-1-specific probe DNA has been immobilized at a 2,5-bis(2-thienyl)-N-(3-phosphoryl-n-alkyl)pyrrole film established by electropolymerization at the previously formed polypyrrole layer. HCV DNA sequences (244-mer) resulting from the reverse transcriptase-linked polymerase chain reaction amplification of the original viral RNA were monitored by affecting the ion-exchange properties of the polypyrrole film. The performance of this miniaturized DNA sensor system was studied in respect to selectivity, sensitivity, and reproducibility. The limit of detection was determined at 1.82 x 10(-21) mol L-1. Control experiments were performed with cDNA from HCV genotypes 2a/c, 2b, and 3 and did not show any unspecific binding. Additionally, the influence of the spacer length of 2,5-bis(2-thienyl)-N-(3-phosphoryl-n-alkyl)pyrrole on the behavior of the DNA sensor was investigated. This biosensing scheme was finally extended to the electrochemical detection of DNA at submicrometer-sized DNA biosensors integrated into bifunctional atomic force scanning electrochemical microscopy probes. The 18-mer DNA target was again monitored by following the ion-exchange properties of the polypyrrole film. Control experiments were performed with 12-base pair mismatched sequences.

Characterization of electrodes chemically modified with Mn(III) porphyrin/polypyrrole films as catalytic surfaces for an azo dye

In this study we describe the electrochemical behavior of 5,10,15,20-tetrakis(2'-aminophenylporphyrin)manganese(III) chloride supported on a glassy carbon electrode, as well as the electrochemical preparation and characterization of thin films based on pyrrole-3-carboxylic acid. The electrocatalytic action of the electrode modified with the Mn(III) porphyrin toward an azo dye was tested, and the characteristic strong interaction between the incorporated metalloporphyrin and RR120 dye was verified. Copyright (c) 2006 Society of Porphyrins & Phthalocyanines.

Label-free DNA detection based on modified conducting polypyrrole films at microelectrodes

A label-free electrochemical detection method for DNA hybridization based on electrostatic modulation of the ion-exchange kinetics of a polypyrrole film deposited at microelectrodes is reported. Synthetic single-stranded 27-mer oligonucleotides (probe) have been immobilized at 2,5-bis(2-thienyl)-N-(3-phosphorylpropyl)pyrrole film formed by electropolymerization on the previously formed polypyrrole layer. The 27- or 18-mer target oligonucleotides were monitored via the electrochemically driven anion exchange of the inner polypyrrole film. The performance of the miniaturized DNA biosensor system was studied in respect to selectivity, sensitivity, reproducibility, and regeneration of the sensor. Control experiments were performed with a noncomplementary target of 27-mer DNA and 12 base-pair mismatched 18-mer sequences, respectively, and did not show any unspecific binding. Under optimized experimental conditions, the label-free electrochemical biosensor enabled the detection limits of 0.16 and 3.5 fmol for the 18- and 2 7-mer DNA strand, respectively. Furthermore, we demonstrate reusability of the electrochemical DNA biosensor after successful recovery of up to 100% of the original signal by regenerating the DNA label-free electrode with 50 mM HCl at room temperature.

Reagentless biosensor for isocitrate using one step modified Pt-Ir microelectrode

The Pt-Ir microelectrode modified through one step, electropolymerization is proposed for the isocitrate amperometric biosensor construction. The enzyme (isocitrate dehydrogenase-ICDH), coenzyme (NADP(+)) and mediator (Meldola's Blue) were immobilized onto the microelectrode surface in one step from a PIPES buffer solution containing pyrrole. The optimized experimental conditions were 25 cycles of cyclic voltammetric in a solution containing 3.58 10(-5) mol l(-1) of mediator, 3.51 10(-4) mol l(-1) of coenzyme and 2.68 U ml(-1) of enzyme. In contrast to the biosensor for isocitrate reported in literature, just one enzyme was immobilized and no coenzyme addition in the solution of analysis was necessary. Catalytic currents were proportional to the isocitrate concentration between 7.7 10(-6) and 1.04 10(-4) mol l(-1), showing good repeatability. The detection limit of the proposed biosensor was 3.50 10(-6) mol l(-1), the response time was lower than 20 s, the lifetime was about 30 determinations and no significant interference of sugars and citric acid was verified. Orange juice samples were analysed by both methodology biosensor and spectrophotometric commercial kit, and the obtained results presented a good correlation. The data demonstrated that the developed biosensor is suitable for isocitrate determination in orange juice without matrix interferences. (C) 2001 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Gas Chromatographic Determination of Cyprodinil, Fludioxonil, Pyrimethanil, and Tebuconazole in Grapes, Must, and Wine

A rapid and simple gas chromatographic method for determinating cyprodinil, fludioxonil, pyrimethanil, and tebuconazole in grapes, must, and wine is described. An on-line microextraction method was used with a one-step extraction-partition procedure. Nitrogen-phosphorus and mass spectrometric detectors were used, because of their low sensitivity and high selectivity. Because of high selectivity of detector, no cleanup was necessary and the extract was concentrated 5 times. Recoveries from fortified grapes, must, and wine ranged from 93 to 110%. Limits of determination were 0.05 mg/kg for cyprodinil and pyrimethanil and 0.10 mg/kg for fludioxonil and tebuconazole.

Strategies for developing NADH detector based on meldola blue in different immobilization methods: A comparative study

A comparative study was accomplished between two immobilization methodologies for the meldola's blue (MB), used to decrease the oxidation potential of NADH. The study was performed with glassy carbon electrode by electropolymerization of pyrrole and MB through the technique of cyclic voltammetry being evaluated the effect of the number of cycles to define the thickness and the stability of the film. With 25 cycles it was obtained the best result. They were also investigated the modification of the graphite electrode with film formed by the system sol-gel PPO 300 or PPO 4000 for the dip-coating, through two methods: occlusion and adsorption. The best method was it of adsorption of MB during 10 min, following by deposit of the film PPO 300, favored for the time of drying (24 hours). The adsorption of MB followed by PPO 300 deposition presented broader linear range than PPy methodology. ©2006 Sociedade Brasileira de Química.

Determination of sulfate in ethanol fuel using an electrode chemically modified with polypyrrole by flow injection analysis

In this work, an electrode chemically modified with polypyrrole (PCME) was employed for determination of sulfate in ethanol fuel using a FIA system. The PCME was prepared by polymerization of pyrrole at a glassy carbon electrode by means of cyclic voltammetry technique. An analytical curve from 1.0 x 10−5 to 8.0 x 10−5 mol L−1 was obtained in flow injection system based on the PCME. An amperometric sensibility of 2.3 x 10−3 A mol−1 L and a detection limit of 2.5 x 10−6 mol L−1 were achieved. The proposed method was employed for determination of sulfate ions in commercial samples of ethanol fuel. The results were in good agreement with those obtained by the ionic chromatographic method.

Preparação de nanofio via deposição eletroquímica utilizando modelo de membrana porosa

From the last decade of the twentieth century, the rapid growth of nanotechnology has resulted in the discovery of a number of forms of nanoparticles and nanoclusters. We can cite as an example: nanotubes, nanowires, nanobelts, and nanoconesnanoclusters which have a wide range of applications, particularly as catalysts magnetic material nanodevices, chemical sensors, degradation of toxic chemicals, or even as possible carriers for the isotope medical applications.. The first step is the production and characterization of nanowires multithreaded using different types of metals (nickel, silver, gold) and polymers (pyrrole), which are prepared by electrochemical deposition process. Will be held by the characterization of the same images of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM)

Síntese e caracterização de blendas borracha natural/polianilina e borracha natural/polipirrol obtidas por polimerização in situ

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

Desenvolvimento de sensor baseado em polímeros molecularmente impressos para determinação de álcoois superiores em óleo fúsel

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Asymmetric synthesis of benzylic and heterobenzylic amines

C2-Symmetrical, enantiopure 2,6-di[1-(1-aziridinyl)alkyl]pyridines (DIAZAPs) were prepared by a high-yielding, three-step sequence starting from 2,6-pyridinedicarbaldehyde and (S)-valinol or (S)-phenylglycinol. The new compounds were tested as ligands in palladium-catalyzed allylation of carbanions in different solvents. Almost quantitative yield and up to 99% enantiomeric excess were obtained in the reactions of the enolates derived from malonate, phenyl- and benzylmalonate dimethyl esters with 1,3-diphenyl-2-propenyl ethyl carbonate. Asymmetric synthesis of 2-(2-pyridyl)aziridines from chiral 2-pyridineimines bearing a stereogenic center at the nitrogen atom was development. The envisioned route involves the addition of chloromethyllithium to the imine derived from 2-pyridinealdehyde and (S)-valinol, protected as O-trimethylsilyl ether. The analogous reaction performed on the imine derived from (S)-valine methyl ester gave the product containing the aziridine ring as well as the α-chloro ketone group coming from the attack of chloromethyllithium to the ester function. Other stereogenic alkyl substituents at nitrogen gave less satisfactory results. Moreover, the aziridination protocol did not work on other aromatic imines, e.g. 3-pyridineimine and benzaldimine, which are not capable of bidentate chelation. The N-substituent could not be removed, but aziridine underwent ring-opening by attack of nitrogen, sulfur, and oxygen nucleophiles. Complete or prevalent regioselectivity was obtained using cerium trichloride heptahydrate as a catalyst. In some cases, the N-substituent could be removed by an oxidative protocol. The addition of organometallic (lithium, magnesium, zinc) reagents to 2-pyrroleimines derived from (S)-valinol and (S)-phenylglycinol gave the N-substituted-1-(2-pyrrolyl)alkylamines with high yields and diastereoselectivities. The (S,S)-diastereomers were useful intermediates for the preparation of enantiopure 1-[1-(2-pyrrolyl)alkyl]aziridines by routine cyclization of the β-aminoalcohol moiety and of (S)-N-benzoyl 1-[1-(2-pyrrolyl)alkyl]amines and their N-substituted derivatives by oxidative cleavage of the chiral auxiliary. 1-Allyl-2-pyrroleimines obtained from (S)-phenylglycinol and (S)-valinol underwent highly diastereoselective addition of allylmetal reagents, used in excess amounts, to give the corresponding secondary amines with concomitant allyl to 1-propenyl isomerisation of the 1-pyrrole substituent. Protection of the 2-aminoalcohol moiety as oxazolidinone, amide or Boc derivate followed by ring closing metathesis of the alkene groups gave the unsaturated bicyclic compound, whose hydrogenation afforded the indolizidine derivative as a mixture of separable diastereomers. The absolute configuration of the main diastereomer was assessed by X-ray crystallographic analysis.

Cyclodextrine als molekulare Reaktionsgefäße

Zusammenfassung:In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass durch die Anwendung von Cyclodextrinen in der Polymerchemie ein neuer Weg gefunden wurde, Homo- und Copolymerisationen von hydrophoben, fluorophilen sowie ionischen Monomeren in wässrigem Medium durchzuführen, die bislang nur durch den Einsatz von Emulgatoren oder in organischen Lösemittelgemischen möglich waren. Standardmonomere wie z.B. Styrol konnten erfolgreich aus wässriger Phase in Gegenwart von Cyclodextrin polymerisiert werden; unter Anwendung des Zulauf-Verfahrens wurden stabile Latices mit monodisperser Teilchengrössenverteilung erhalten. Durch Verwendung von Cyclodextrinen als Löslichkeitsvermittler konnten fluorierte Methacrylate in wässriger Lösung in fast quantitativer Ausbeute homo- bzw. mit Styrol copolymerisiert werden, während bei Abwesenheit von Cyclodextrin keine bzw. nur geringe Umsätze erzielt wurden. Weiterhin ließen sich auch sehr unterschiedliche Monomerpaare wie 1H,1H,2H,2H-Perfluordecylacrylat mit Stearylmethacrylat in wässriger Phase unter Verwendung von Cyclodextrin copolymerisieren. Ein ebenfalls gegensätzliches Monomerenpaar, das sich als Cyclodextrin-Komplex in hohen Ausbeuten und zu hohen Molekulargewichten copolymerisieren ließ, war Natrium-4-(acrylamido)-phenyldiazosulfonat und Styrol, dessen Copolymerisation bislang nur in org. Lösemittelgemischen möglich war. In der Synthese leitfähiger Polymere konnte ein neuer, umweltfreundlicher Weg zur Herstellung von Polyheterocyclen durch oxidative Polymerisation der komplexierten Monomere in Wasser, wie z.B. 3,4-Ethylendioxythiophen oder Pyrrol, die ihre Anwendung zur Herstellung leitfähiger Polymere finden, erarbeitet werden.Zur Variation der Polymereigenschaften wurde auch erstmalig die neue Substanzklasse von 2H-Benzo[5,6][1,4]dioxino[2,3-c]pyrrol-Derivaten synthetisiert.

Etablierung und Anwendung von biophysikalischen und molekularbiologischen Methoden zur Untersuchung von Wirkmechanismen neuer Indol-, Carbazol- und Oligopyrrolcarboxamid-Derivate als potentielle antitumoraktive Stoffe

Im Rahmen der gezielten Suche nach neuen Leitstrukturen mit antitumoraler Wirkung werden im Arbeitskreis U. Pindur seit Jahren verschiedene Strukturvarianten der Indol-, Carbazol und Pyrrol-Reihe studiert. Durch die Vielzahl neu synthetisierter Verbindungen war es erforderlich, geeignete Screening-Verfahren für die Routineanalyse zu etablieren, die möglichst früh vielversprechende Substanzen detektieren können.Zwei bedeutsame Targets der antitumoralen Wirkstoffe sind die DNA und die Topoisomerase I. Demzufolge war es das Kernziel dieser Arbeit, in erster Linie Assay-Verfahren zu studieren und neu zu etablieren, die eine Wechselwirkung von neu-synthetisierten Verbindungen mit diesen Targets nachweisen könnten.Im Rahmen dieser Arbeit wurden vier Assay-Verfahren neu etabliert und für die Routineanwendung optimiert: die Bestimmung der DNA-Schmelztemperatur, der Ethidiumbromid-Verdrängungsassay, der Unwinding-Assay und die Bestimmung der Topoisomerase I-Hemmung.Mit diesen vier Methoden, die mit Hilfe neuer Synthesesubstanzen und bekannter Standard-Cytostatika in dieser Arbeit aufgebaut, validiert und optimiert wurden, und mit den Ergebnissen der Zytotoxizitätsbestimmung, die im National Cancer Institute durchgeführt wurde, sollten nun erste Basisinformationen zum zukünftigen Aufbau von Struktur-Wirkungsbeziehungen der im Arbeitskreis U. Pindur synthetisierten Verbindungen geliefert werden.Aus der Analyse der Problematik bei der Durchführung der Assays zur Bestimmung der Wechselwirkungen mit der DNA und der damit ermittelten Ergebnisse hat sich eine Reduktion der Lipophilie der Testverbindungen als besonders wichtig herausgestellt, denn die meisten Assays werden in wäßrigem Puffer durchgeführt.In Hinblick auf Struktur-Wirkungsbeziehungen der neu synthetisierten Verbindungen konnten ausgehend von den bisherigen Ergebnissen erste vororientierende Korrelationen zwischen den verschiedenen Assay-Daten aufgestellt werden. Allerdings konnte auf Grund der Heterogenität der rationalen Hintergründe der Testverfahren und der Heterogenität der untersuchten Stoffgruppen noch kein einheitliches weiterführendes Strukturkonzept erarbeitet werden. Lediglich bei den Pyrrolcarboxamid-Derivaten konnte unter Berücksichtigung folgender Informationen eine weitergehende Strukturoptimierung vorgenommen werden. Eine terminale Dimethylaminopropyl-Gruppe sowie mindestens zwei Pyrroleinheiten bzw. drei amidische Gruppen bei den DNA-rinnenbindenden Pyrrolcarboxamid-Ketten sind erforderlich, um eine Wechselwirkung mit der DNA zu erreichen. Der interkalierende Teil der als potentielle „Combilexine“ entwickelten Oligopyrrolcarboxamid-Derivate sollte eine große Affinität zur DNA aufweisen, sonst scheint dieser Strukturabschnitt eher einen sterischen Störeffekt bei der Bindung in die Rinnen der Seitenkette hervorzurufen.Eine Analyse der erforderlichen strukturellen Eigenschaften für die Wechselwirkung mit der Topoisomerase I war nicht möglich, denn Testverbindungen unterschiedlichster Struktur haben eine Hemmung dieses Enzyms gezeigt. Weiterhin ist keine Korrelation zwischen der DNA-Affinität und der Fähigkeit zur Hemmung der Topo I festzustellen. Dennoch konnte die zytotoxische Wirkung bei einer Vielzahl von Verbindungen mit einer Hemmung der Topoisomerase I erklärt.Auf Grund der vorliegenden Ergebnisse sollten nun weitere Verbindungen gezielter synthetisiert werden, deren Analyse mit Hilfe der im Rahmen dieser Arbeit etablierten Verfahren zur Aufklärung weiterer essentieller Punkte für die Wechselwirkung mit der DNA und den Topoisomerasen führen soll.

Gekreuzt konjugierte Oligomere aus Benzolringen und Heterocyclen

Gekreuzt konjugierte Oligomere aus Benzolringen und Heterocyclen Oligomere aus Arylen- oder/und Hetarylen-Bausteinen stellenein aktuelles Arbeitsgebiet in der organischen Synthese undder Materialwissenschaft dar. Die Enoneinheit der Chalkonerepräsentiert ein bifunktionelles Elektrophil, das für denAufbau von unterschiedlichen Heterocyclen hervorragendgeeignet ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden dreineue Reihen von heterocyclischen Oligomeren hergestellt:1H-Pyrrole, 1H-Pyrazole und Pyridine, die über eine alter-nierende Sequenz von Phenylen- oder Benzoylen-Einheitenverbunden sind. Ihre Herstellung basierte auf Michael-Additionen von den kettenförmigen, gekreuzt konjugiertenOligochalkonen und den jeweiligen geeigneten N-haltigenBausteinen: Tosylmethylisocyanid, Methylhydrazin undPhenacylpyridiniumbromid in der Reihe der Pyrrole, Pyrazoleund Pyridine. Die UV/Vis-Untersuchung aller Reihen der Oligoheterocyclenzeigte als allgemeinen Trend im Vergleich mit dem UV/Vis-Verhalten der Oliogochalkone eine ausgeprägte hypsochromeVerschiebung der langwelligen Absorption. Dieser beobachtetehypsochrome Shift geht auf die veränderten Chromophore zurück und deutet außerdem darauf hin, dass die effektiveKonjugation bei wachsender Moleküllänge geringer sein sollte. In den einzelnen Reihen der Oligoheterocyclenerkennt man jeweils bei Vergrößerung der Chromophore einenkleinen bathochromen Shift der langwelligen Absorption.