Brewer's spent grain from different types of malt: Evaluation of the antioxidant activity and identification of the major phenolic compounds

The antioxidant activity and phenolic composition of brewer's spent grain (BSG) extracts obtained by microwave-assisted extraction from twomalt types (light and darkmalts) were investigated. The total phenolic content (TPC) and antioxidant activity among the light BSG extracts (pilsen, melano, melano 80 and carared)were significantly different (p b 0.05) compared to dark extracts (chocolate and black types), with the pilsen BSG showing higher TPC (20 ± 1 mgGAE/g dry BSG). In addition, the antioxidant activity assessed by 2,2-diphenyl- 1-picrylhydrazyl, 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and deoxyribose assays decreased as a result of increasing kilning temperatures in the following order: pilsen N melano N melano 80 N carared N chocolate N black. HPLC-DAD/ESI-MS/MS analysis indicated the presence of phenolic acids, such as ferulic, p-coumaric and syringic acids, as well as several isomeric ferulate dehydrodimers and one dehydrotrimer. Chocolate and black extracts, obtained frommalts submitted to the highest kilning temperatures, showed the lowest levels of ferulic and p-coumaric acids. These results suggested that BSG extracts from pilsen malt might be used as an inexpensive and good natural source of antioxidants with potential interest for the food, pharmaceutical and/or cosmetic industries after purification.

Métodos "verdes" de produção de nanomateriais que promovem nanotecnologias sustentáveis

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Hydrolyse assistée par micro-ondes : synthèse de cystéines a-substituées sur échelle multi-grammes; Synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs

Le présent mémoire est subdivisé en deux principaux sujets. Le premier porte sur le développement d’une hydrolyse de thiazolidines assistée par micro-ondes en vue d’obtenir des cystéines a-substituées. Le second est axé sur le développement d’une méthodologie pour la synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs. Dans un premier temps, les rôles et les utilités des acides aminés quaternaires, plus spécifiquement des cystéines a-substituées, seront abordés, puis une revue des différentes méthodes énantiosélectives pour accéder à ces unités sera effectuée. Par la suite, le développement d’une méthode rapide et efficace d’hydrolyse sous irradiation aux micro-ondes de thiazolines sera présenté. Finalement, les études menant à l’application de cette méthode à la synthèse de cystéines -substituées sur grande échelle au moyen de réacteurs en écoulement dynamique et à haut criblage seront détaillées. Dans la seconde partie, les applications ainsi que les synthèses générales des alkylidènecyclopropanes en synthèse organique seront décrites. Plus particulièrement, les applications spécifiques des alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs ainsi que leurs synthèses seront traitées de manière exhaustive. Par la suite, le développement d’une méthodologie énantiosélective catalytique pour la synthèse d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs sera présenté. L’extension de cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopropanes et cyclopropènes, ainsi que l’application de réactions stéréospécifiques pour les alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs seront brièvement discutées.

Low cost synthesis of cathode and anode materials for lithium-ion batteries

Dans cette thèse, nous démontrons des travaux sur la synthèse à faible coût des matériaux de cathode et l'anode pour les piles lithium-ion. Pour les cathodes, nous avons utilisé des précurseurs à faible coût pour préparer LiFePO4 et LiFe0.3Mn0.7PO4 en utilisant une méthode hydrothermale. Tout d'abord, des matériaux composites (LiFePO4/C) ont été synthétisés à partir d'un précurseur de Fe2O3 par une procédé hydrothermique pour faire LiFePO4(OH) dans une première étape suivie d'une calcination rapide pour le revêtement de carbone. Deuxièmement, LiFePO4 avec une bonne cristallinité et une grande pureté a été synthétisé en une seule étape, avec Fe2O3 par voie hydrothermale. Troisièmement, LiFe0.3Mn0.7PO4 a été préparé en utilisant Fe2O3 et MnO comme des précurseurs de bas coûts au sein d'une méthode hydrothermale synthétique. Pour les matériaux d'anode, nous avons nos efforts concentré sur un matériau d'anode à faible coût α-Fe2O3 avec deux types de synthèse hydrothermales, une a base de micro-ondes (MAH) l’autre plus conventionnelles (CH). La nouveauté de cette thèse est que pour la première fois le LiFePO4 a été préparé par une méthode hydrothermale en utilisant un précurseur Fe3+ (Fe2O3). Le Fe2O3 est un précurseur à faible coût et en combinant ses coûts avec les conditions de synthèse à basse température nous avons réalisé une réduction considérable des coûts de production pour le LiFePO4, menant ainsi à une meilleure commercialisation du LiFePO4 comme matériaux de cathode dans les piles lithium-ion. Par cette méthode de préparation, le LiFePO4/C procure une capacité de décharge et une stabilité de cycle accrue par rapport une synthétisation par la méthode à l'état solide pour les mêmes précurseurs Les résultats sont résumés dans deux articles qui ont été récemment soumis dans des revues scientifiques.

Diazafluoren-9-yliden als Bindungsmotiv für Metallfragmente in kreuzkonjugierten π-Systemen

In der vorliegenden Dissertation wurden kreuzkonjugierte organische Verbindungen basierend auf Diazafluorenmethyliden- sowie Dipyridylmethyliden-Bausteinen synthetisiert, die zum einen photoredoxaktive Metallfragmente komplexieren können und zum anderen erweiterte π-konjugierte Pfade auf der Grundlage von Alkineinheiten ermöglichen. Das kreuzkonjugierte Motiv wurde über die Kupplung von Alkineinheiten an halogenierte Methyliden-Einheiten, den so genannten Dibromolefinen, zugänglich gemacht. Zur Synthese von Dibromolefinen wurden verschiedene Methoden untersucht. Literaturbekannte Methoden wie die Wittig-Reaktion und ihre Modifikationen sowie die Corey-Fuchs-Reaktion konnten für die Diazafluoreneinheit nicht erfolgreich angewendet werden. Bei einer mikrowellenunterstützten Reaktion konnte sowohl ausgehend von Diazafluoren-9-on als auch von Di-2-pyridylketon eine Dibromolefinierung (55 % und 65 %) erreicht werden. Die Eignung der Mikrowellenstrahlung für Dibromolefinierungsreaktionen nach Corey und Fuchs wurde weiterhin an verschiedenen Aldehyden und Ketonen untersucht. In den meisten Fällen konnten gute bis sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Durch die erfolgreiche Synthese von Dibromolefinen über Mikrowellensynthese wurde die Realisierung von diversen π-konjugierten Systemen möglich. Dies erfolgte exemplarisch durch die Kupplung der Alkine 5-Ethinyl-2,2’-bipyridin, 1-(Ferrocenylethinyl)-4-(ethinyl)benzol, Tri(tolyl)propin sowie der TIPS- und TMS-Acetylene. Neben der Vielfalt an Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Dipyridyl- und Diazafluorenbausteinen zeigte sich zudem, dass sogar räumlich anspruchsvolle Verbindungen wie die geminale angeordneten voluminösen Tri(tolyl)propinyl-Substituenten an der Doppelbindung erfolgreich synthetisiert werden können. Die Koordinationseigenschaften der neu synthetisierten Verbindungen konnten durch Umsetzungen der Diazafluoren- und Dipyridylverbindungen mit PdCl2 und [RuCl2(bpy)2] erfolgreich gezeigt werden. Im Hinblick auf die Herstellung von Funktionsmaterialien eignen sich die Endiin-Strukturmotive aufgrund von diversen Variationsmöglichkeiten wie Koordination von Übergangsmetallen sowie Funktionalisierung der Peripherie gut. Dadurch können die elektronischen Eigenschaften wie die Absorption oder elektrochemische Potentiale der Verbindungen modifiziert werden. Die UV/Vis-Spektren der neu synthetisierten Verbindungen zeigen, dass Absorptionen in längerwelligen Bereichen durch Verlängerung des Konjugationspfades gesteuert werden können. Zudem lassen sich weitere photophysikalische Eigenschaften wie MC-, LC-, LMCT- oder MLCT-Übergänge durch Koordination von Metallen generieren. Die elektrochemischen Potentiale der Dipyridyl- und Diazafluorenbausteine konnten durch Anbindung von verschiedenen Substituenten beeinflusst werden. Es zeigte sich, dass sich die Reduktionswellen im Vergleich zu denen der Ketone zu niedrigeren Potentialen verschieben, wenn Alkine an die Dipyridylmethyliden- und Diazafluorenmethyliden-Bausteine geknüpft wurden. Zudem konnte beobachtet werden, dass die Signale nicht immer reversibel sind. Insbesondere die Dipyridylverbindungen zeichneten sich durch irreversible Reduktionswellen aus. Die Realisierung von π-konjugierten Systemen gelang auch mit cyclischen kohlenstoffbasierten Verbindungen. Über das separat synthetisierte 2,2’-Diethinyltolan konnte eine cyclische Verbindung, ein dehydroannulen-radialenisches System, erfolgreich hergestellt werden. Die Koordination von redoxaktiven Metallzentren wie [Ru(bpy)2] konnte für diese Verbindung ebenfalls erfolgreich gezeigt werden. Die elektronische Wechselwirkung zwischen dem Metallzentrum und dem dehydroannulenischen System könnte sowohl über theoretische Methoden (zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie) als auch experimentell wie z. B. über transiente Absorptionsspektroskopie untersucht werden. Diese zukünftig durchzuführenden Untersuchungen können Aufschluss über die Ladungstransferraten und -dauer geben. Im Hinblick auf die Realisierung von Modellverbindungen für molekulare Drähte wurden lineare Systeme basierend auf der Diazafluoreneinheit synthetisiert. Zur Synthese von derartigen Systemen war es zunächst notwendig, die Dibromolefine unsymmetrisch zu alkinylieren. Die unsymmetrische Substitution gestaltete sich als Herausforderung, da eine Einfachkupplung mit einem Acetylen nicht möglich war. In den meisten Fällen wurden zweifach substituierte Spezies mit den identischen Alkinen erhalten. Die besten Ausbeuten konnten durch die konsekutive Zugabe von TIPS-Acetylen und darauffolgend TMS-Acetylen in die Reaktionsmischung erhalten werden. Offenbar spielt der räumliche Anspruch des Erstsubstituenten in diesem Zusammenhang eine Rolle. Die selektive Entschützung der unterschiedlich silylierten Verbindungen erfolgte mit K2CO3 in MeOH/THF (1:1). Die oxidative Homokupplungsreaktion erfolgte ohne Isolierung der entschützten Spezies, da diese instabil ist und zur Polymerisation neigt. Aufgrund der Instabilität der entschützten Spezies sowie möglichen Nebenreaktionen waren die Ausbeuten sowohl bei der TIPS-geschützten Verbindung als auch bei der TTP-geschützten Verbindung gering. Versuche, lineare Systeme von dipyridylbasierten Verbindungen zu erhalten, schlugen fehl. Die π-konjugierten Systeme lassen aufgrund der effektiven Überlappung der beteiligten π-Orbitale hohe Ladungsträgermobilitäten vermuten. Die im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen könnten mit Schwefelverbindungen die Anbindung an Elektroden zulassen, worüber die Leitfähigkeiten der Verbindungen gemessen werden könnten.

Síntesi de base sòlida de pèptids biarílics contenint 5-arilhistidines

Els aminoàcids biarílics es troben en una àmplia varietat de pèptids naturals amb important activitat biològica. Concretament, les arilhistidines formen part de les aciculitines, pèptids amb activitat citotòxica i antifúngica, La reacció de Suzuki-Miyaura és el mètode més versàtil per obtenir biarils assimètrics, encara que, fins el moment, no s'havia aplicat per a l'arilació de l'imidazole de la histidina. L'objectiu general d'aquesta tesi fou demostrar que es podia arilar l'imidazole de la histidina en fase sòlida mitjançant una reacció de Suzuki-Miyaura. En primer lloc, es sintetitzaren 4(5)-metil-5(4)-fenilimidazole i 4(5)-metil-5(4)-(2-metoxifenil)imidazole a través de l'acoblament creuat entre un N-benzilbromoimidazole i el corresponent àcid arilborònic. Posteriorment, s'arilaren 5-bromohistidines utilitzant diversos àcids arilborònics mitjançant una reacció de Suzuki-Miyaura assistida per irradiació micrones, tant en dissolució com en fase sòlida. I finalment, mitjançant aquesta metodología, es sintetitzaren pèptids antimicrobians contenint 5-arilhistidines actius contra bacteris gram-negatius responsables d'importants malalties en plantes com el foc bacterià.

Palladium(II) and platinum(II) complexes with tridentate iminophosphine ligands; synthesis and structural studies

The previously synthesised Schiff-base ligands 2-(2-Ph2PC6H4N = CH) - R' - C6H3OH (R' = 3-OCH3, HL1; 5-OCH3, HL2; 5-Br, HL3; 5-Cl, HL4) were prepared by a faster, more efficient route involving a microwave assisted co-condensation of 2-(diphenylphosphino) aniline with the appropriate substituted salicylaldehyde. HL1-4 react directly with (MCl2)-Cl-II (M = Pd, Pt) or (PtI2)-I-II(cod) affording neutral square-planar complexes of general formula [(MCl)-Cl-II(eta(3)-L1-4)] (M = Pd, Pt, 1 - 8) and [(PtI)-I-II(eta(3)-L1-4)] (M = Pd, Pt, 9 - 12). Reaction of complexes 1 - 4 with the triarylphosphines PR3 (R = Ph, p-tolyl) gave the novel ionic complexes [Pd-II(PR3)(eta(3)- L1-4)] ClO4 (13 - 20). Substituted platinum complexes of the type [Pt-II(PR3)(eta(3)- L1-4)] ClO4 (R = P(CH2CH2CN)(3) 21 - 24) and [Pt-II( P(p-tolyl)(3))(eta(3)-L-3,L-4)] ClO4 ( 25 and 26) were synthesised from the appropriate [(PtCl)-Cl-II(eta(3)-L1-4)] complex (5 - 8) and PR3. The complexes are characterised by microanalytical and spectroscopic techniques. The crystal structures of 3, 6, 10, 15, 20 and 26 were determined and revealed the metal to be in a square-planar four-coordinate environment containing a planar tridentate ligand with an O, N, P donor set together with one further atom which is trans to the central nitrogen atom.

Electronic structure and optical properties of BaMoO(4) powders

Barium molybdate (BaMoO(4)) powders were synthesized by the co-precipitation method and processed in microwave-hydrothermal at 140 degrees C for different times. These powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform Raman (FT-Raman), Fourier transform infrared (FT-IR), ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopies and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and FT-Raman spectra showed that these powders present a scheelite-type tetragonal structure without the presence of deleterious phases. FT-IR spectra exhibited a large absorption band situated at around 850.4 cm(-1), which is associated to the Mo-O antisymmetric stretching vibrations into the [MoO(4)] clusters. UV-vis absorption spectra indicated a reduction in the intermediary energy levels within band gap with the processing time evolution. First-principles quantum mechanical calculations based on the density functional theory were employed in order to understand the electronic structure (band structure and density of states) of this material. The powders when excited with different wavelengths (350 nm and 488 nm) presented variations. This phenomenon was explained through a model based in the presence of intermediary energy levels (deep and shallow holes) within the band gap. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of different solvents on the structural, optical and morphological properties of CdS nanoparticles

CdS is one of the most important II-VI semiconductors, with applications in solar cells, optoelectronics and electronic devices. CdS nanoparticles were synthesized via microwave-assisted solvothermal technique. Structural and morphological characterization revealed the presence of crystalline structures presenting single phase with different morphologies such as ""nanoflowers"" and nanoplates depending on the solvent used. Optical characterization was made by diffuse reflectance and photoluminescence spectroscopy, revealing the influence of the different solvents on the optical properties due to structural defects generated during synthesis. It is proposed that these defects are related to sulfur vacancies, with higher concentration of defects for the sample synthesized in ethylene glycol in comparison with the one synthesized in ethylene diamine. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Morphology and Blue Photoluminescence Emission of PbMoO(4) Processed in Conventional Hydrothermal

PbMoO(4) micro-octahedrons were prepared by the coprecipitation method at room temperature without the presence of surfactants and processed in a conventional hydrothermal at different temperatures (from 60 to 120 degrees C) for 10 min. These micro-octahedrons were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD) and micro-Raman (MR) spectroscopy, and its morphology was investigated by field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM). The optical properties were analyzed by ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and MR spectra confirmed that the PbMoO(4) micro-octahedrons are characterized by a scheelite-type tetragonal structure. FEG-SEM micrographs points, out that these structures present a polydisperse particle size distribution in consequence of a predominant growth mechanism via aggregation of particles. In addition, it was observed that the hydrothermal conditions favored a spontaneous formation of micro-octahedrons interconnected along a common crystallographic orientation (oriented-attachment), resulting in self-organized structures. An intense blue PL emission at room temperature was observed in these micro-octahedrons when they were excited with a 350 nm wavelength. The origin of the PL emissions as well as its intensity variations are explained by means of a model based on both distorted [MoO(4)] and [PbO(8)] clusters into the lattice.

Hierarchical Assembly of CaMoO(4) Nano-Octahedrons and Their Photoluminescence Properties

Hierarchical assemblies of CaMoO4 (CM) nano-octahedrons were obtained by microwave-assisted hydrothemial synthesis at 120 degrees C for different times. These structures were structurally, morphologically and optically characterized by X-ray diffraction, micro-Raman spectroscopy, field-emission gun scanning electron microscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy and photoluminescence measurements. First-principle calculations have been carried out to understand the structural and electronic order-disorder effects as a function of the particle/region size. Supercells of different dimensions were constructed to simulate the geometric distortions along both they and z planes of the scheelite structure. Based on these experimental results and with the help of detailed structural simulations, we were able to model the nature of the order-disorder in this important class of materials and discuss the consequent implications on its physical properties, in particular, the photoluminescence properties of CM nanocrystals.

Effect of Different Solvent Ratios (Water/Ethylene Glycol) on the Growth Process of CaMoO(4) Crystals and Their Optical Properties

In this paper, calcium molybdate (CaMoO(4)) crystals (meso- and nanoscale) were synthesized by the coprecipitation method using different solvent volume ratios (water/ethylene glycol). Subsequently, the obtained suspensions were processed in microwave-assisted hydrothermal/solvothermal systems at 140 degrees C for 1 h. These meso- and nanocrystals processed were characterized by X-ray diffraction (X R I)), Fourier transform Raman (FT-Raman), Fourier transform infrared (FT-IR). ultraviolet visible (UV-vis) absorption spectroscopies, held-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM). transmission electron microscopy (TEM). and photoluminescence (PL) measurements. X RI) patterns and FT-Raman spectra showed that these meso- and nanocrystals have a scheelite-type tetragonal structure without the presence of deleterious phases. FT-IR spectra exhibited a large absorption band situated at around 827 cm(-1), which is associated with the Mo-O anti-symmetric stretching vibrations into the [MoO(4)] clusters. FEG-SEM micrographs indicated that the ethylene glycol concentration in the aqueous solution plays an important role in the morphological evolution of CaMoO(4) crystals. High-resolution TEM micrographs demonstrated that the mesocrystals consist of several aggregated nanoparticles with electron diffraction patterns of monocrystal. In addition, the differences observed in the selected area electron diffraction patterns of CaMoO(4) crystals proved the coexistence of both nano- and mesostructures, First-principles quantum mechanical calculations based on the density functional theory at the B3LYP level were employed in order to understand the band structure find density of states For the CaMoO(4). UV-vis absorption measurements evidenced a variation in optical band gap values (from 3.42 to 3.72 cV) for the distinct morphologies. The blue and green PI. emissions observed in these crystals were ascribed to the intermediary energy levels arising from the distortions on the [MoO(4)] clusters clue to intrinsic defects in the lattice of anisotropic/isotropic crystals.

Preparation and photoluminescence properties of functionalized silica materials incorporating europium complexes

In the present work, the surface of the Eu-BTC = [Eu(EMA)(H(2)O)(2)], [Eu(TLA)(H(2)O)(4)] and [Eu(TMA)(H(2)O)(6)] complexes (EMA = 1,2,3-benzenetricarboxylate, TLA = 1,2,4-benzenetricarboxylate and TMA = 1,3,5-benzenetricarboxylate) was modified using 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) by a new microwave assisted method that proved to be simple and efficient. According to our observations, the most efficient luminescence is the material based on APTES incorporating [Eu(TMA)(H(2)O)(6)] complexes, denoted as Eu-TMA-Si, shows the highest emission efficiency. Therefore, it is proposed as a promising material for molecular conjugation in clinical diagnosis. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

A provisional database for the silicon content of foods in the United Kingdom

Si may play an important role in bone formation and connective tissue metabolism. Although biological interest in this element has recently increased, limited literature exists on the Si content of foods. To further our knowledge and understanding of the relationship between dietary Si and human health, a reliable food composition database, relevant for the UK population, is required. A total of 207 foods and beverages, commonly consumed in the UK, were analysed for Si content. Composite samples were analysed using inductively coupled plasma–optical emission spectrometry following microwave-assisted digestion with nitric acid and H2O2. The highest concentrations of Si were found in cereals and cereal products, especially less refined cereals and oat-based products. Fruit and vegetables were highly variable sources of Si with substantial amounts present in Kenyan beans, French beans, runner beans, spinach, dried fruit, bananas and red lentils, but undetectable amounts in tomatoes, oranges and onions. Of the beverages, beer, a macerated whole-grain cereal product, contained the greatest level of Si, whilst drinking water was a variable source with some mineral waters relatively high in Si. The present study provides a provisional database for the Si content of UK foods, which will allow the estimation of dietary intakes of Si in the UK population and investigation into the role of dietary Si in human health.

Chemical education research

Every field of knowledge has two aspects: a practice component, and research into the advancement of the discipline. Chemical education is the same. Chemical education research (CER) aims to evaluate improvements and innovation in practice and also investigate how students learn chemistry. Examples illustrate the scope of CER, with analogies to better well-known examples of research in chemistry.

One recurring theme in chemical education is the improvement of existing laboratory exercises, the development of new laboratory exercises, and the testing of the activities to ensure their scientific validity and robustness, and finally evaluation and feedback to assess the effectiveness of the experiment by students and teaching staff.

Another active area of research is the analysis of curriculum in terms of logical versus psychological progressions of topics order, and trials on better sequences of topics for better outcomes.

have lead to advances in chemistry, with microwave-assisted synthesis, microfluidic devices, and better spectrometers to name just a few. So too, advances in technology have changed the practice of chemical education.

Other CER has examined new uses for mobile phones, using podcasts to enhance lectures, as flashcards, or to access chemistry resources, student-created videos and photo blogs, and other advances in technology.

Yet another area of CER is in the development and validation of these survey instruments.

Research is about collecting proof to support or refute a hypothesis. Chemical education research is no different. Chemical education seeks to improve the learning of chemical science. Chemical education research collects data to evaluate whether a particular course of action is good or bad for learning.