植物营养元素的含量和δ~(13)C值随海拔而变化的特征及营养元素相互作用对碳同位素分馏作用的影响

为了研究植物营养元素的含量和δ~(13)C值随海拔而变化的相关关系,沿着海拔450 m的贵州茂兰至海拔1330 m的贵州安顺一线,采集和分析研究了C_3植物——小果蔷薇(R.cymosa Tratt)的叶片。分析结果表明,植物叶片中营养元素含量随着海拔的上升而产生的变化是:氮、磷和钾的含量会在增高,而钙和镁的含量却会降低。植物叶片的δ~(13)C值会增大,其变幅为+2.4‰/1000m。

Ruthenium complexes of the 1,4-bis(diphenylphosphino)-1,3-butadiene-bridged diphosphine 1,2,3,4-Me-4-NUPHOS: Solvent-dependent interconversion of four- and six-electron donor coordination and transfer hydrogenation activity

In chloroform, [RuCl2(nbd)(py)(2)] (1) (nbd = norbornadiene; py = pyridine) reacts with 1,4-bis(diphenylphosphino)-1,2,3,4-tetramethyl-1,3-butadiene (1,2,3,4-Me-4-NUPHOS) to give the dimer [Ru2Cl3(eta(4)-1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(2)]Cl (2a), whereas, in THF [RuCl2(1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(PY)(2)] (3) is isolated as the sole product of reaction. Compound 2 exists as a 4:1 mixture of two noninterconverting isomers, the major with C, symmetry and the minor with either C, or C-2 symmetry. A single-crystal X-ray analysis of [Ru2Cl3 (eta(4)-1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(2)] [SbF6] (2b), the hexafluoroantimonate salt of 2a, revealed that the diphosphine coordinates in an unusual manner, as a eta(4)-six-electron donor, bonded through both P atoms and one of the double bonds of the butadiene tether. Compounds 2a and 3 react with 1,2-ethylenediamine (en) in THF to afford [RuCl2(1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(en)] (4), which rapidly dissociates a chloride ligand in chloroform to give [RuCl(eta(4)-1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(en)] [Cl] (5a). Complexes 4 and 5a cleanly and quantitatively interconvert in a solvent-dependent equilibrium, and in THF 5a readily adds chloride to displace the eta(2)-interaction and re-form 4. A single-crystal X-ray structure determination of [RuCl(eta(4)-1,2,3,4-Me-4-NUPHOS)(en)][ClO4] (5b) confirmed that the diphosphine coordinates in an eta(4)-manner as a facial six-electron donor with the eta(2)-coordinated double bond occupying the site trans to chloride. The eta(4)-bonding mode can be readily identified by the unusually high-field chemical shift associated with the phosphorus atom adjacent to the eta(2)-coordinated double bond. Complexes 2a, 2b, 4, and 5a form catalysts that are active for transfer hydrogenation of a range of ketones. In all cases, catalysts formed from precursors 2a and 2b are markedly more active than those formed from 4 and 5a.

1-Ethyl-3-methylimidazolium bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}amide as solvent for the separation of aromatic and aliphatic hydrocarbons by liquid extraction - extension to C-7- and C-8-fractions

The ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}amide ([C(2)mim][NTf2]) was tested as solvent for the separation of aromatic and aliphatic hydrocarbons containing 7 or 8 carbon atoms (the C-7- and C-8-fractions). The liquid-liquid equilibria (LLE) of the ternary systems (heptane + toluene + [C(2)mim][NTf2]) and (octane + ethylbenzene + [C(2)mim][NTf2]), at 25 degrees C, were experimentally determined. The performance of the ionic liquid as the solvent in such systems was evaluated by means of the calculation of the solute distribution ratio and the selectivity. The results were compared to those previously reported for the extraction of benzene from its mixtures with hexane by using the same ionic liquid, therefore analysing the influence of the size of the hydrocarbons. It was found that the ionic liquid is also good for the extraction of C-7- and C-8- fraction aromatic compounds, just a greater amount of ionic liquid being needed to perform an equivalently efficient separation than for the C-6-fraction. It is also discussed how [C(2)mim][NTf2] performs comparably better than the conventional solvent sulfolane. The original 'Non-Random Two-Liquid' (NRTL) equation was used to adequately correlate the experimental LLE data.

Mineralisation of 2,4-dichlorophenol and glucose placed into the same or different hydrological domains as a bacterial inoculant

The spatial location of microorganisms in the soil three-dimensional structure with respect to their substrates plays an important role in the persistence and turnover of natural and xenobiotic organic compounds. To study the effect of spatial location on the mineralisation of ¹⁴C-2,4-dichlorophenol (2,4-DCP, 0.15 or 0.31 μmol g^-1) and ¹⁴C-glucose (2.77 μmol g^-1), columns packed with autoclaved soil aggregates (2-5 mm) were used. Using a chloride tracer of water movement, the existence of 'immobile' water, which was by-passed by preferentially flowing 'mobile' water, was demonstrated. By manipulation of the soil moisture content, the substrates were putatively placed to these conceptual hydrological domains (immobile and mobile water). Leaching studies revealed that approximately 1.7 (glucose) and 3.4 (2.4-DCP) times the amount of substrate placed in mobile water was recovered in the first 4 fractions of leachate when compared to substrate placed in immobile water. The marked difference in the breakthrough curves was taken as evidence of successful substrate placement. The 2,4-DCP degrading bacterium, Burkholderia sp. RASCc2, was inoculated in mobile water (1.8-5.2 × 10⁷ cells g^-1 soil) and parameters (asymptote, time at maximum rate, calculated maximum rate) describing the mineralisation kinetics of 2,4-DCP and glucose previously added to immobile or mobile water domains were compared, For glucose, there was no significant effect (P > 0.1) of substrate placement on any of the mineralisation parameters. However, substrate placement had a significant effect (P < 0.05) on parameters describing 2,4-DCP mineralisation. In particular, 2,4-DCP added in mobile water was mineralised with a greater maximum rate and with a reduced time at maximum rate when compared to 2,4-DCP added to immobile water. The difference in response between the two test substrates may reflect the importance of sorption in controlling the spatial bioavailability of compounds in soil. © 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Bioavailability of 2,4-dichlorophenol associated with soil water-soluble humic material

Interaction of organic xenobiotics with soil water-soluble humic material (WSHM) may influence their environmental fate and bioavailability. We utilized bacterial assays (lux-based toxicity and mineralization by Burkholderia sp. RASC) to assess temporal changes in the bioavailability of [¹⁴C]-2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) in soil water extracts (29.5 μg mL^-1 2,4-DCP; 840.2 μg mL^-1 organic carbon). HPLC determined and bioavailable concentrations were compared. Gel permeation chromatography (GPC) was used to confirm the association of a fraction (>50%) of [¹⁴C]-2,4-DCP with WSHM. Subtle differences in parameters describing 2,4-DCP mineralization curves were recorded for different soil-2,4-DCP contact times. Problems regarding the interpretation of mineralization data when assessing the bioavailability of toxic compounds are discussed. The lux-bioassay revealed a time-dependent reduction in 2,4-DCP bioavailability: after 7 d, less than 20% was bioavailable. However, GPC showed no quantitative difference in the amount of WSHM-associated 2,4-DCP over this time. These data suggest qualitative changes in the nature of the 2,4-DCP-WSHM association and that associated 2,4-DCP may exert a toxic effect. Although GPC distinguished between free- and WSHM-associated 2,4-DCP, it did not resolve the temporal shift in bioavailability revealed by the lux biosensor. These results stress that assessment of risk posed by chemicals must be considered using appropriate biological assays.

Biosensing 2,4-dichlorophenol toxicity during biodegradation by Burkholderia sp. RASC c2 in soil

Biodegradation of the model pollutant, 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) by Burkholderia sp. RASC c2, in contaminated soil was assessed by combining chemical analysis with a toxicity test using Escherichia coli HB101 pUCD607. E. coli HB101 pUCD607 was previously marked with luxCDABE genes, encoding bacterial bioluminescence and was used as an alternative to Microtox. Mineralization of ¹⁴C-2,4-DCP (196.2 μg g^-1 dry wt) in soil occurred rapidly after a 24 h lag. Correspondingly, 2,4-DCP concentrations in soil and soil water extracts decreased with time and concentrations in the latter were at background levels (<0.12 μg mL^-1) after day 2. Toxicity of soil water extracts to the lux-based biosensor also decreased with time. Mean light output of E. coli was stimulated by ~1.5 X control values in soil water extracts when concentrations of 2,4-DCP were approaching the limit of detection by HPLC but returned to values equivalent to those of controls when soil water 2,4-DCP concentrations were below the detection limit. No mineralization or microbial growth was detected in noninoculated microcosms. 2,4-DCP concentration in sterile controls decreased significantly with time as did toxicity to E. coli Lux-based E. coli was a sensitive biosensor of 2,4-DCP toxicity during biodegradation and results complemented chemical analysis.

Addition stéréosélective de nucléophiles sur un centre acétal : synthèse de nucléosides 1’,2’-cis

Plusieurs analogues de nucléosides thérapeutiques (Ara-C, Clofarabine), utilisés pour le traitement de leucémies, présentent un arrangement 1’,2’-cis entre la nucléobase reliée au centre anomère et le substituant (électroattracteur) en C-2’. Récemment, notre laboratoire a développé une approche synthétique pour former sélectivement des analogues de nucléosides et de thionucléosides 1’,2’-trans et 1’,2’-cis à partir de précurseurs acycliques. Ce mémoire présente une nouvelle méthodologie pour accéder efficacement aux analogues de nucléosides 1’,2’-cis à partir de furanosides. Différents groupements en position anomérique ont été examinés, sous conditions cinétiques en utilisant le bromure de diméthylbore pour générer sélectivement des produits acycliques ou cycliques. Les intermédiaires cinétiques de différents furanosides de méthyle formés en présence de Me2BBr ont été piégés in situ par un thiol pour générer des thioacétals acycliques avec de bonnes voire d’excellentes diastéréosélectivités. Les produits générés sont en accord avec une rétention globale de l’information stéréochimique du centre acétal et deux déplacements SN2 consécutifs ont été suggérés pour rationaliser ces résultats. Toutefois, l’objectif de synthétiser des analogues de nucléosides à partir de furanosides de méthyle a échoué. Tel que démontré par le Dr Michel Prévost, l’activation par Me2BBr des lactols des quatres différents furanosides suivie d’une addition in situ d’une base silylée a permis de former diastéréosélectivement les analogues de nucléosides 1’,2’-cis correspondants avec d’excellents rendements. Nous avons démontré que d’autres substrats peuvent être employés et que l’induction stéréochimique est sous contrôle du substituant électroattracteur en C-2. D’autres acides de Lewis, tel que TMSBr, peuvent également être utilisés. Cette méthodologie a également été étendue à d’autres nucléophiles tels que des Grignards ou des éthers d’énols silylés, conduisant à de bonnes sélectivités.

Der Einfluss von Neuropeptid Y auf die Glukoseaufnahme im dorsalen Tectum opticum während visueller Stimulation der Unke Bombina orientalis: Quantitative Analyse mit Hilfe der 14C-2-Desoxiglukose-Technik

(1) Neuropeptid Y (NPY), einer der häufigsten peptidergen Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem der Säuger, ist an der Steuerung zahlreicher physiologischer Prozesse beteiligt. Auch Amphibien weisen eine verstärkte NPY-Immunreaktivität im Zentralnervensystem auf. Im Hinblick auf bereits gewonnene Erkenntnisse sollte in der vorliegenden Arbeit eine Modulierbarkeit retino-tectaler Aktivität durch Neuropeptid Y an der chinesischen Rotbauchunke (Bombina orientalis) überprüft und erstmals mit Hilfe der 14[C]-2-Desoxiglukose-Methode (14C-2DG) (Sokoloff et al. 1977) quantitativ analysiert werden. Als Vergleichstier diente die Agakröte (Bufo marinus). Zur Darstellung eines möglichen Effektes auf das Tectum opticum wurde NPY lokal auf die tectale Oberfläche visuell stimulierter Rotbauchunken appliziert. Mit Hilfe der 14C-2DG-Methode und den daraus autoradiographisch ermittelten Daten konnten die zerebralen Aktivitäten visualisiert, quantitativ ausgewertet und miteinander verglichen werden. In einer weiteren Versuchsreihe wurde hinterfragt, welche inhibitorische Wirkung NPY entwickeln kann, wenn zuvor der retinale Input pharmakologisch durch systemische Gabe von Apomorphin (APO) signifikant erhöht wurde. (2) Die 14C-2DG-Methode erlaubt einen Blick in die funktionale Aktivität des Gehirns und ermöglicht es, regional ablaufende physiologische und biochemische Energiestoffwechselprozesse innerhalb des Gehirns quantitativ zu erfassen. Mit Hilfe der 14C-2DG-Methode werden die neuromodulatorischen Wirkungen von NPY kartiert und analysiert. (3) Versuchstiergruppe 1 – Bombina orientalis – unbehandelt Zur Beurteilung pharmakologischer Effekte durch NPY bzw. APO auf den Hirnmetabolismus war es zunächst erforderlich, die Gehirnaktivitäten pharmakologisch unbeeinflusster Tiere nach visueller Reizgabe zu untersuchen. Im Bereich des medialen Mesencephalon wurden die tectalen 14C-2DG-Konzentrationen über zehn Messreihen pro Einzeltier sowohl an der rechten als auch an der linken tectalen Hälfte auf Höhe des ventrolateralen Tectum opticum ermittelt. Beim rechts-links Vergleich zeigen sich gleich verteilte Strahlungsintensitäten. Basierend auf dieser Aussage konnte NPY unilateral auf die tectale Oberfläche aufgebracht und auf seine Wirkung geprüft werden. (4) Versuchstiergruppe 2 – Bombina orientalis – NPY-Applikation Der unilaterale Einsatz von NPY auf die tectale Oberfläche des Versuchstieres bewirkt, dass die unter dem Einfluss von NPY stehende tectale Hälfte, im Gegensatz zur unbehandelten tectalen Hälfte, einen deutlich niedrigeren 14C-2DG-Gebrauch aufweist. Besonders in den oberen Schichten des Tectum opticum (Layer 9) zeigt die 14C-2DG-Methode qualitativ und quantitativ auswertbare Aktivitätsminderungen an. (5) Verhalten unter NPY: Durchschnittlich nach 10 min Versuchsdauer zeigt Bombina orientalis eine deutliche Abnahme in der Beutefangaktivität, die sich gegen Ende der Versuchszeit noch weiter reduziert. (6) Versuchstiergruppe 3 – Bombina orientalis – APO-Applikation Systemisch verabreichtes APO führt bei Bombina orientalis zu einer Verstärkung des retinalen Ausganges in die retino-tectalen Projektionsfelder. Die neuronalen Aktivitäten im Tectum opticum erhöhen sich unter dem Einfluss von APO im Durchschnitt um 40% im Vergleich zu APO-unbehandelten Tieren. (7) Verhalten unter APO: Bombina orientalis zeigt nach systemischer Applikation von APO keine verstärkten stereotypen Schnappreaktionen. Die Tiere reagieren ausschließlich mit Akinese, d.h. einem Ausfall gerichteter Lokomotionen und Orientierungsbewegungen. (8) Versuchstiergruppe 4 – Bombina orientalis – APO/NPY-Applikation Die durch systemisch verabreichtes APO erhöhten retino-tectalen Aktivitäten im Tectum opticum werden unter dem unilateralen Einsatz von NPY deutlich abgeschwächt. Eindeutig niedrigere 14C-2DG-Aufnahmen sind in den oberen Schichten des Tectum opticum messbar, was die starke Wirkung von NPY quantitativ belegt. (9) Versuchstiergruppe 2 – Bufo marinus – NPY-Applikation Der unilaterale Einsatz von NPY auf die tectale Oberfläche von Bufo marinus zeigt ebenfalls, dass die unter dem Einfluss von NPY stehende tectale Hälfte, im Gegensatz zur unbehandelten tectalen Hälfte, einen deutlich niedrigeren 14C-2DG-Gebrauch aufweist. Bufo marinus zeigt aber aufgrund erweiterter Versuchsbedingungen (On-Off-Beleuchtungswechsel) anders verteilte Strahlungsintensitäten über dem Tectum-Querschnitt als Bombina orientalis. Stärkere [14C]-Akkumulationen zeigen sich in den tieferen zentralen Schichten des Tectum opticum. (10) Versuchstiergruppe 4 – Bufo marinus – APO/NPY-Applikation Auch die durch systemisch verabreichtes APO erhöhten retino-tectalen Aktivitäten im Tectum opticum von Bufo marinus werden unter dem unilateralen Einsatz von NPY deutlich abgeschwächt. (11) Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit leisten einen Beitrag zum Einfluss von NPY auf den retino-tectalen Informationstransfer bei Anuren im Sinne einer praetecto-tectalen inhibitorischen Modulation. Im Einklang mit früheren neuroanatomischen, immuncytochemischen und elektro-physiologischen Befunden liefern diese Ergebnisse erstmals ein biochemisches Korrelat auf der Basis des tectalen Energiestoffwechsels. (12) Es ist hervorzuheben, dass NPY-vermittelte inhibitorische Modulationen visuellen Informationstransfers in der vorliegenden Arbeit an Bombina orientalis nachgewiesen wurden, die phylogenetisch zu den ältesten Anuren (Anamnioten) gehört. Vergleichbares ist an verschiedenen Amnioten – einschließlich Primaten – beschrieben worden, was darauf hinweist, dass solche NPY-vermittelten Prozesse sich innerhalb der Tetrapoden relativ früh herausgebildet haben und in der Evolution konserviert worden sind.

Conformations of poly{G}-poly{C} π stacks with high hole mobility

Charge transfer properties of DNA depend strongly on the π stack conformation. In the present paper, we identify conformations of homogeneous poly-{G}-poly-{C} stacks that should exhibit high charge mobility. Two different computational approaches were applied. First, we calculated the electronic coupling squared, V2, between adjacent base pairs for all 1 ps snapshots extracted from 15 ns molecular dynamics trajectory of the duplex G15. The average value of the coupling squared 〈 V2 〉 is found to be 0.0065 eV2. Then we analyze the base-pair and step parameters of the configurations in which V2 is at least an order of magnitude larger than 〈 V2 〉. To obtain more consistent data, ∼65 000 configurations of the (G:C)2 stack were built using systematic screening of the step parameters shift, slide, and twist. We show that undertwisted structures (twist<20°) are of special interest, because the π stack conformations with strong electronic couplings are found for a wide range of slide and shift. Although effective hole transfer can also occur in configurations with twist=30° and 35°, large mutual displacements of neighboring base pairs are required for that. Overtwisted conformation (twist38°) seems to be of limited interest in the context of effective hole transfer. The results may be helpful in the search for DNA based elements for nanoelectronics

Ruthenium complexes of C,C '-bis(ethynyl)carboranes: an investigation of electronic interactions mediated by spherical pseudo-aromatic spacers

The complexes [Ru(1-C=C-1,10-C2B8H9)(dppe)Cp*] (3a), [Ru(1-C C-1,12-C2B10H11)(dppe)-Cp*] (3b), [{Ru(dppe)Cp*}(2){mu-1,10-(C C)(2)-1,10-C2B8H8}] (4a) and [{Ru(dppe)Cp*}(2){mu-1,12-(C C)2- 1,12-C2B10-H-10}] (4b), which form a representative series of mono- and bimetallic acetylide complexes featuring 10- and 12-vertex carboranes embedded within the dethynyl bridging ligand, have been prepared and structurally characterized. In addition, these compounds have been examined spectroscopically (UV-is-NIR, IR) in all accessible redox states. The significant separation of the two, one-electron anodic waves observed in the cyclic voltammograms of the bimetallic complexes 4a and 4b is largely independent of the nature of the electrolyte and is attributed to stabilization of the intermediate redox products [4a](+) and [4b](+) through interactions between the metal centers across a distance of ca. 12.5 angstrom. The mono-oxidized bimetallic complexes (4a](+) and [4b](+) exhibit spectroscopic properties consistent with a description of these species in terms of valence-localized (class II) mixed-valence compounds, including a unique low-energy electronic absorption band, attributed to an, IVCT-type transition that tails into the IR region. DFT calculations with model systems [4a-H](+) and [4b-H](+) featuring simplified ligand sets reproduce the observed spectroscopic data and localized electronic structures for the mixed-valence cations [4a](+) and [4b](+).

C-H...O hydrogen bonding in 4-phenyl-benzaldehyde: a comprehensive crystallographic, spectroscopic and computational study

The crystal structure of 4-phenyl-benzaldehyde reveals the presence of a dimer linked by the C=O and C( 9)-H groups of adjacent molecules. In the liquid phase, the presence of C-(HO)-O-... bonded forms is revealed by both vibrational and NMR spectroscopy. A Delta H value of - 8.2 +/- 0.5 kJ mol(-1) for the dimerisation equilibrium is established from the temperature-dependent intensities of the bands assigned to the carbonyl-stretching modes. The NMR data suggest the preferential engagement of the C(2,6)-H and C(10/12)/C(11)-H groups as hydrogen bond donors, instead of the C(9)-H group. While ab initio calculations for the isolated dimers are unable to corroborate these NMR results, the radial distribution functions obtained from molecular dynamics simulations show a preference for C(2,6)-H and C(10/12)/C(11)-(HO)-O-... contacts relative to the C(9)-(HO)-O-... ones.