Polymères de coordination et éponge cristalline : de nouveaux matériaux pour la conversion de l’énergie solaire et la résolution de la structure cristalline de composés huileux.

Le premier volet de ce travail portera sur l’expérience acquise lors d’un stage d’étude à Tokyo, au Japon, dans le groupe de recherche du Pr. Makoto Fujita, une sommité d’envergure internationale dans le domaine de l’auto-assemblage. En continuité avec les plus récents travaux du Pr. Fujita, des systèmes poreux auto-assemblés présentant des cavités fonctionnalisées ont été développés dans le but d’encapsuler des acides gras afin d’en déterminer la structure cristalline. Ces éponges ont été caractérisées par des techniques courantes telles que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire 1H, 13C{1H} et Cosy, la spectrométrie de masse, l’analyse élémentaire, la microscopie optique infrarouge ainsi que la diffraction des rayons X. Une autre approche employée pour obtenir de meilleures propriétés spectroscopiques fut la synthèse de dendrimères métalliques de génération 0. Un nouveau ligand de type 1,3,5-triazine a été synthétisé par une réaction typique de cyclisation de nitrile en présence catalytique d’hydrure de sodium. Des espèces mono-, bis- et trinucléaire de Ru(II) furent synthétisés ainsi que deux espèces hétérométalliques de Ru(II)/Pt(II) et de Ru(II)/Os(II). Tous les complexes obtenus furent caractérisés par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution et par analyse élémentaire. La génération de dihydrogène à partir de l’espèce hétérométallique a été étudiée. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage. Finalement, dans le but d’améliorer les propriétés spectroscopiques d’absorption de complexes métalliques, nous avons synthétisé une série de polymères homo- et hétérométalliques, intégrant des ligands de type bis(2,2’:6,2’’-terpyridine). Les complexes générés furent caractérisés par diverses techniques tel que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution ainsi que par analyse élémentaire. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage.

Synthesis and properties of d6 metal complexes of bidentate and tridentate ‘super donor’ ligands

La polyvalence de la réaction de couplage-croisé C-N a été explorée pour la synthèse de deux nouvelles classes de ligands: (i) des ligands bidentates neutres de type N^N et (ii) des ligands tridentates neutres de type N^N^N. Ces classes de ligands contiennent des N-hétérocycles aromatiques saturés qui sont couplés avec hexahydropyrimidopyrimidine (hpp). Les ligands forment de cycles à six chaînons sur la coordination du centre Ru(II). Ce fait est avantageux pour améliorer les propriétés photophysiques des complexes de polypyridyl de Ru(II). Les complexes de Ru(II) avec des ligands bidentés ont des émissions qui dépendent de la basicité relative des N-hétérocycles. Bien que ces complexes sont électrochimiquement et photophysiquement attrayant, le problème de la stereopurité ne peut être évité. Une conception soigneuse du type de ligand nous permet de synthétiser un ligand bis-bidentate qui est utile pour surmonter le problème de stereopurité. En raison de la spécialité du ligand bis-bidentate, son complexe diruthénium(II,II) présente une grande diastéréosélectivité sans séparation chirale. Alors que l'unité de hpp agit comme un nucléophile dans le mécanisme de C-N réaction de couplage croisé, il peut également agir en tant que groupe partant, lorsqu'il est activé avec un complexe de monoruthenium. Les complexes achiraux de Ru(II) avec les ligands tridentés présentent des meilleures propriétés photophysiques en comparason avec les prototypes [Ru(tpy)2]2+ (tpy = 2,2′: 6′, 2′′-terpyridine). L’introduction de deux unités de hpp dans les ligands tridentates rend le complexe de Ru(II) en tant que ‘absorbeur noir’ et comme ‘NIR émetteur’ (NIR = de l’anglais, Near Infra-Red). Cet effet est une conséquence d'une meilleure géométrie de coordination octaédrique autour de l'ion Ru(II) et de la forte donation sigma des unités hpp. Les complexes du Re(I) avec des ligands tridentates présentent un comportement redox intéressant et ils émettent dans le bleu. L'oxydation quasi-réversible du métal est contrôlée par la donation sigma des fragments hpp, tandis que la réduction du ligand est régie par la nature électronique du motif N-hétérocycle central du ligand lui-même. Cette thèse presente également l'auto-assemblage des métal-chromophores comme ‘métallo-ligands’ pour former des espèces supramoléculaires discretes utilisant des complexes neutres. Les synthèses et propriétés des métaux-chromophores précités et les supramolécules sont discutées.

Nouveaux complexes pinces POCOP, NHCCOP, PIMCOP et PIMIOCOP, et complexes cyclométallés de Ni(II) : synthèse, caractérisation et réactivité.

Cette thèse traite de la chimie des complexes pinces de Ni(II) ainsi que des complexes cyclométallés de Ni(II) comportant au moins un motif phosphinite. Elle se divise en trois parties. La première concerne la synthèse, la caractérisation, le mécanisme de formation et la réactivité des complexes pinces de Ni(II) à base de ligand de type POCOP 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4. De nouveaux ligands de type R-(POCOP) = κP,κC,κP-{Rn-2,6-( R'2PO)2C6H4-n}; Rn = 4-OMe, 4-Me, 4-CO2Me, 3-OMe, 3- CO2Me, 3,5-t-Bu2 ; R' = i-Pr, t-Bu ont été synthétisés suite à l'addition de chlorophosphine ClPR'2 à une solution de résorcinol ou dérivés en présence de base. La synthèse des complexes R-(POCOP)Ni(Br) s'effectue à partir du ligand correspondant en présence de base, et de {NiBr2(NCiPr)}n. Ce nouveau précurseur de nickel est synthétisé à partir de brome de nickel métallique dans l'isobutyronitrile. Il est stable sous atmosphère inerte et sa solubilité dans les solvants polaires permet d'étudier les synthèses des complexes en milieu homogène. Le mécanisme de formation des complexes portant des ligand pinces (PCsp3P) 1,3-(i- Pr2PCH2CH2)2CH2, (POCsp3OP) 1,3-(i-Pr2POCH2)2CH2, (PCsp2P) 1,3-(i- Pr2PCH2)2C6H4, Rn-(POCsp2OP) 1,3-(i-Pr2PO)2C6H4-n via nickellation du lien C-H a été investigué avec une méthode de réaction de compétition. Cette étape a été déterminée comme étant de nature électrophile. Les complexes résultants ont été complètement caractérisés. Une corrélation a notamment été effectuée entre le déplacement chimique du Cipso en spectroscopie RMN 13C et le potentiel d'oxydation Eox en voltamétrie cyclique. Une nouvelle méthode de synthèse directe verte "one pot" a été mise en place. En faisant réagir à 75 °C un mélange hétérogène de II résorcinol, de chlorodiisopropylphosphine et de nickel métallique en poudre, on obtient le complexes pince (POCOP)Ni(Cl) avec des rendements allant jusqu'à 93%. La réactivité de ces complexes POCOP a été investiguée pour des réactions de fluorination et trifluorométhylation des halogénures d'alkyle. La synthèse du (POCOP)Ni(F) a lieu à partir de précurseur (POCOP)Ni(X) (X=Br, Cl), en présence d'un large excès de fluorure d'argent AgF. Ce complexe catalyse la fluorination du bromure de benzyle et peut être converti en (POCOP)Ni(CF3) en présence de réactif du Ruppert, Me3SiCF3. La réaction entre (POCOP)Ni(CF3) et le bromure de benzyle dans les solvants aromatiques mène à la conversion totale du complexe en (POCOP)Ni(Br) et à l'inattendue benzylation du solvant aromatique utilisé. La seconde partie concerne la synthèse des nouveaux complexes non symétriques à base de ligands comportant un motif imidazolo-phosphine (PIMCOP) 3-[2-(R2P)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3, imidazoliophosphine (PIMIOCOP) 3-[2-(R2P)-3- (CH3)-C3H2N2]-(R2PO)-C6H3] et carbène N-hétérocyclique (NHCCOP). La double déprotonation du 3-hydroxyphenyl-imidazole suivi de l'addition de deux équivalents de chlorodiphenylphosphine mène à l'obtention du ligand PIMCOP 3-[3-(CH3)- C3H2N2]-(R2PO)-C6H3. L'étape de nickellation a lieu comme dans le cas des composés (POCOP)Ni. La méthylation du motif imidazole du (PIMCOP)Ni(Br) par le triflate de méthyle MeOTf, donne le dérivé (PIMIOCOP)Ni(Br). Ce dernier est converti en (NHCCOP)Ni(Br) après l'addition de chlorure de tétraéthylamonium NEt4Cl. Les analogues i-Pr2P de ces complexes sont synthétisés en remplaçant ClPPh2 par ClPiPr2. On obtient les espèces cationiques [(PIMCOP)Ni(NCCH3)][OTf], [(PIMIOCOP)Ni(NCCH3)][OTf]2 et III [(NHCCOP)Ni(NCCH3)][OTf] suite à l'addition en solution dans l'acétonitrile de triflate d'argent AgOTf. Ces espèces ont été utilisés comme catalyseurs pour la synthèse d'amidine à partir de benzonitrile et de diverse amines aliphatiques. Enfin des complexes orthonickellés trans-Ni[(ĸ2-P,C-P(OC6H4)-(iPr2)( iPr2P(OC6H5))]Br à base de phosphinite ont été synthétisés et caractérisés. Les ligands sont synthétisés par réaction d'un phénol et de chlorodiisopropylphosphine en présence de base. L'ajout de {NiBr2(NCiPr)}n et de triéthylamine permet l'orthométallation via une étape de nickellation C-H. Un intermédiaire trans- [NiBr2{PiPr2(OC6H5)}2] de cette réaction a été isolé. Le complexe dimère peut réagir avec des espèces électrophiles mener à l'ortho-fonctionnalisation de la phosphinite.

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).

Architectures radiales hétéro-poly-métalliques pour la photosynthèse artificielle et le stockage de l'information

Par une approche supramoléculaire, des architectures radiales hétéro-poly-métalliques ont été réalisées pour des applications en photosynthèse artificielle et en magnétisme moléculaire. Dans une première partie, la synthèse et la caractérisation (spectroscopie UV-vis, émission, électrochimique, DRX) de complexes de ruthénium(II), possédant une gamme de ligands polypyridines, ont été réalisées. Les calculs théoriques ont été effectués afin de soutenir l’interprétation des propriétés photophysiques. Ces complexes, présentant un certain nombre de pyridines externes, ont servi de cœur à des architectures à base de rhénium tris-carbonyles (pour les effets d’antenne), et de cobaloximes (pour les propriétés catalytiques). Les nucléarités obtenues varient de 2 à 7 selon le cœur utilisé. Ces systèmes ont été engagés dans des cycles de photo-production de dihydrogène, démontrant une meilleure efficacité que la référence du domaine, le [Ru(bpy)3]2+. La seconde partie concerne l’étude de couples de métaux de transition, construits à partir de briques polycyanométallates, ou de lanthanides pontés par des ligands oxamides. Ces approches « complexes comme ligand » puis « assemblages comme ligand » permettent d’obtenir des systèmes de haute nucléarité, présentant des propriétés de molécule-aimant ou des effets magnéto-caloriques (à base de CrNi, GdCu, DyCu). Des propriétés photomagnétiques ont été observées sur les couples RuCu et MoCu, pouvant servir de commutateurs moléculaires dans des systèmes complexes. Enfin, une structure hétéro-tétra-métallique trifonctionnelle a été obtenue contenant à la fois un commutateur MoCu, une entité molécule-aimant CuTb et un complexe de ruthénium.

Spectral and Structural Studies of Transition Metal Complexes of Thiosemicarbazones Containing Ring Incorporated at N(4)-position

The thesis is an introduction to evaluate the coordination behaviour of a few compounds of our interest. The crucial aim of these investigations was to synthesize and characterize some transition metal complexes using the ligands benzaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde and 4-methoxybenzaldehyde N(4)-ring incorporated thiosemicarbazones.The study involves a brief foreword of the metal complexes of thiosemicarbazones including their bonding, stereochemistry and biological activities.The different analytical and spectroscopic techniques used for the analysis of the ligands and their complexes are discussed.It also deals with the synthesis and spectral characterization of the thiosemicarbazones and single crystal X-ray diffraction study of one of them.Chapter 3 describes the synthesis, spectral characterization, single crystal X-ray diffraction studies of copper(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones. Chapter 4 deals with the synthesis, spectral characterization and single crystal X-ray diffraction studies of nickel(II) complexes. Chapter 5 contains the synthesis, structural and spectral characterization of the cobalt(III) complexes. Chapters 6 and 7 include the synthesis, structural and spectral characterization of zinc(II) and cadmium(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones.

Uranium series disequilibria in ground waters from a fractured bedrock aquifer (Morungaba Granitoids-Southern Brazil): Implications to the hydrochemical behavior of dissolved U and Ra

Activity concentrations of dissolved U-234, U-238, Ra-226 and Ra-228 were determined in ground waters fromtwo deep wells drilled in Morungaba Granitoids (Southern Brazil). Sampling was done monthly for little longer than 1 year. Significant disequilibrium between U-238, U-234 and Ra-226 were observed in all samples. The variation of U-238 and U-234 activity concentrations and U-234/U-238 activity ratios is related to seasonal changes. Although the distance between the two wells is short (about 900m), systematic differences of activity concentrations of U isotopes, as well as of U-234/U-238, Ra-226/U-234 and Ra-228/Ra-226 activity ratios were noticed, indicating distinct host rock-water interactions. Slightly acidic ground water percolation through heterogeneous host rock, associated with different recharge processes, may explain uranium and radium isotope behavior. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Investigation of whole blood of SJL/J mice using neutron activation analysis

The Br (0.0022 +/- A 0.0006 gL(-1)), Ca (0.113 +/- A 0.012 gL(-1)), Cl (3.07 +/- A 0.36 gL(-1)), K (2.63 +/- A 0.14 gL(-1)), Mg (0.045 +/- A 0.002 gL(-1)) and Na (2.09 +/- A 0.10 gL(-1)) concentrations were determined in whole blood of SJL/J mice using the Neutron Activation Analysis (NAA) technique. Eleven whole blood samples were analyzed in the IEA-R1 nuclear reactor at IPEN (So Paulo, Brazil). These data contribute for applications in veterinary medicine related to biochemistry analyses using whole blood. Moreover, the correlation with human blood estimation allows to checking the similarities for studying muscular dystrophy using this model animal.

Effects of gamma-radiation on the fungus Alternaria alternata in artificially inoculated cereal samples

The objective of this study was to evaluate the effects of different gamma-radiation doses on the growth of Alternaria alternata in artificially inoculated cereal samples. Seeds and grains were divided into four groups: Control Group (not irradiated), and Groups 1, 2 and 3, inoculated with an A. alternata spore suspension (1 x 10(6) spores/mL) and exposed to 2, 5 and 10 kGy, respectively. Serial dilutions of the samples were prepared and seeded on DRBC (dichloran rose bengal chloramphenicol agar) and DCMA (dichloran chloramphenicol malt extract agar) media, after which the number of colony-forming units per gram was determined in each group. In addition, fungal morphology after irradiation was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that ionizing radiation at a dose of 5 kGy was effective in reducing the growth of A. alternata. However, a dose of 10 kGy was necessary to inhibit fungal growth completely. SEM made it possible to visualize structural alterations induced by the different gamma-radiation doses used. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Diruthenium(II, III) complexes of ibuprofen, aspirin, naproxen and indomethacin non-steroidal anti-inflammatory drugs: Synthesis, characterization and their effects on tumor-cell proliferation

[Ru-2(dNSAID)(4)Cl] and novel [Ru-2(dNSAID)(4)(H2O)(2)]PF6 complexes, where dNSAID = deprotonated carboxylate from the non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSIDs), respectively: ibuprofen, Hibp (1) and aspirin, Hasp (2); naproxen, Hnpx (3) and indomethacin, Hind (4), have been prepared and characterized by optical spectroscopic methods. All of the compounds exhibit mixed valent Ru-2(II, III) cores where metal-metal bonds are stabilized by four drug-carboxylate bridging ligands in paddlewheel type structures. The diruthenium complexes and their parent NSAIDs showed no significant effects for Hep2 human larynx or T24/83 human bladder tumor. In contrast, the coordination of Ru-2(II,III) core led to synergistic effects that increased significantly the inhibition of C6 rat glioma proliferation in relation to the organic NSAIDs naproxen and ibuprofen, The possibility that the complexes Ru-2-ibp and Ru-2-npx may exert effects (anti-angiogenic and anti-matrix metalloprotease) that are similar to those exhibited by NAMI-A opens new horizons for in vivo C6 glioma model studies. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Inhibition of C6 rat glioma proliferation by [Ru(2)Cl(Ibp)(4)] depends on changes in p21, p27, Bax/Bcl2 ratio and mitochondrial membrane potential

The ruthenium compound [Ru(2)Cl(Ibp)(4)] (or RuIbp) has been reported to cause significantly greater inhibition of C6 glioma cell proliferation than the parent HIbp. The present study determined the effects of 0-72 h exposure to RuIbp upon C6 cell cycle distribution, mitochondrial membrane potential, reactive species generation and mRNA and protein expression of E2F1, cyclin D1, c-myc, pRb, p21, p27, p53, Ku70, Ku80, Bax, Bcl2, cyclooxygenase 1 and 2 (COX1 and COX2). The most significant changes in mRNA and protein expression were seen for the cyclin-dependent kinase inhibitors p21 and p27 which were both increased (p<0.05). The marked decrease in mitochondrial membrane potential (p<0.01) and modest increase in apoptosis was accompanied by a decrease in anti-apoptotic Bcl2 expression and an increase in pro-apoptotic Bax expression (p<0.05). Interestingly, COX1 expression was increased in response to a significant loss of prostaglandin E(2) production (p<0.001), most likely due to the intracellular action of Ibp. Future studies will investigate the efficacy of this novel ruthenium-ibuprofen complex in human glioma cell lines in vitro and both rat and human glioma cells growing under orthotopic conditions in vivo. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Measurement of thermal neutron cross section and resonance integral for the (165)Ho(n, gamma)(166g)Ho reaction

The ground state thermal neutron cross section and the resonance integral for the (165)Ho(n, gamma)(166)Ho reaction in thermal and 1/E regions, respectively, of a thermal reactor neutron spectrum have been measured experimentally by activation technique. The reaction product, (166)Ho in the ground state, is gaining considerable importance as a therapeutic radionuclide and precisely measured data of the reaction are of significance from the fundamental point of view as well as for application. In this work, the spectrographically pure holmium oxide (Ho(2)O(3)) powder samples were irradiated with and without cadmium covers at the IEA-RI reactor (IPEN, Sao Paulo), Brazil. The deviation of the neutron spectrum shape from 1/E law was measured by co-irradiating Co, Zn, Zr and Au activation detectors with thermal and epithermal neutrons followed by regression and iterative procedures. The magnitudes of the discrepancies that can occur in measurements made with the ideal 1/E law considerations in the epithermal range were studied. The measured thermal neutron cross section at the Maxwellian averaged thermal energy of 0.0253 eV is 59.0 +/- 2.1 b and for the resonance integral 657 +/- 36b. The results are measured with good precision and indicated a consistency trend to resolve the discrepant status of the literature data. The results are compared with the values in main libraries such as ENDF/B-VII, JEF-2.2 and JENDL-3.2, and with other measurements in the literature.

A portable Compton spectrometer for clinical X-ray beams in the energy range 20-150 keV

Primary beam spectra were obtained for an X-ray industrial equipment (40-150 kV), and for a clinical mammography apparatus (25-35 kV) from beams scattered at angles close to 90 degrees, measured with a CdTe Compton spectrometer. Actual scattering angles were determined from the Compton energy shift of characteristic X-rays or spectra end-point energy. Evaluated contribution of coherent scattering amounts to more than 15% of fluence in mammographic beams. This technique can be used in clinical environments. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Study of DNA damage with a new system for irradiation of samples in a nuclear reactor

In this paper, we report results of a quantitative analysis of the effects of neutrons on DNA, and, specifically, the production of simple and double breaks of plasmid DNA in aqueous solutions with different concentrations of free-radical scavengers. The radiation damage to DNA was evaluated by electrophoresis through agarose gels. The neutron and gamma doses were measured separately with thermoluminescent detectors. In this work, we have also demonstrated usefulness of a new system for positioning and removing samples in channel BH#3 of the IEA-R1 reactor at the Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares (Brazil) without necessity of interrupting the reactor operation. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Loops, Chains, Sheets, and Networks from Variable Coordination of Cu(hfac)(2) with a Flexibly Hinged Aminoxyl Radical Ligand

One pair of reactants, Cu(hfac)(2) = M and the hinge-flexible radical ligand 5-(3-N-tert-butyl-N-aminoxylphenyl)pyrimidine (3PPN = L), yields a diverse set of five coordination complexes: a cyclic loop M(2)L(1) dimer; a 1:1 cocrystal between an M(2)L(2) loop and an ML(2) fragment; a ID chain of M(2)L(2) loops linked by M; two 2D M(3)L(2) networks of (M-L)(n) chains crosslinked by M with different repeat length pitches; a 3D M(3)L(2) network of M(2)L(2) loops cross-linking (M-L)(n)-type chains with connectivity different from those in the 2D networks. Most of the higher dimensional complexes exhibit reversible, temperature-dependent spin-state conversion of high-temperature paramagnetic states to lower magnetic moment states having antiferromagnetic exchange within Cu-ON bonds upon cooling, with accompanying bond contraction. The 3D complex also exhibited antiferromagnetic exchange between Cu(II) ions linked in chains through pyrimidine rings.