Sclera as a Surrogate Marker for Determining AGE-Modifications in Bruch's Membrane Using a Raman Spectroscopy-Based Index of Aging

PURPOSE. Raman spectroscopy is an effective probe of advanced glycation end products (AGEs) in Bruch's membrane. However, because it is the outermost layer of the retina, this extracellular matrix is difficult to analyze in vivo with current technology. The sclera shares many compositional characteristics with Bruch's membrane, but it is much easier to access for in vivo Raman analysis. This study investigated whether sclera could act as a surrogate tissue for Raman-based investigation of pathogenic AGEs in Bruch's membrane.

METHODS. Human sclera and Bruch's membrane were dissected from postmortem eyes (n = 67) across a wide age range (33-92 years) and were probed by Raman spectroscopy. The biochemical composition, AGEs, and their age-related trends were determined from data reduction of the Raman spectra and compared for the two tissues.

RESULTS. Raman microscopy demonstrated that Bruch's membrane and sclera are composed of a similar range of biomolecules but with distinct relative quantities, such as in the heme/collagen and the elastin/collagen ratios. Both tissues accumulated AGEs, and these correlated with chronological age (R(2) = 0.824 and R(2) = 0.717 for sclera and Bruch's membrane, respectively). The sclera accumulated AGE adducts at a lower rate than Bruch's membrane, and the models of overall age-related changes exhibited a lower rate (one-fourth that of Bruch's membrane) but a significant increase with age (P <0.05).

CONCLUSIONS. The results suggest that the sclera is a viable surrogate marker for estimating AGE accumulation in Bruch's membrane and for reliably predicting chronological age. These findings also suggest that sclera could be a useful target tissue for future patient-based, Raman spectroscopy studies. (Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52:1593-1598) DOI:10.1167/iovs.10-6554

Seasonal and geographical differences in aflatoxin exposures in Senegal

The aim of the study was to determine the geographical and seasonal variations in aflatoxin dietary exposure levels in adults from Senegal. A total of 168 adults (50% male) were recruited from three districts: Nioro du Rip (n=90), located in the Sudan Savannah agro-ecological zone where rainfall is sufficient for groundnut growth; Saint-Louis (n=40) and Mboro (n=38), located in the Sahel zone where groundnuts are produced under irrigated conditions. Diet information and samples were collected at groundnut harvest and post-harvest seasons. Plasma aflatoxin-albumin adducts (AF-alb) and total aflatoxin in household groundnut samples were measured by ELISA and a quantitative thin layer chromatography method, respectively. The blood AF-alb geometric mean was 45.7 pg/mg albumin (range 5.5-588.2 pg/mg). Nioro du Rip had a higher AF-alb level at harvest than Saint-Louis and Mboro (80.0 vs 15.6 and 33.3 pg/mg, P<0.001). Similar trends were observed at post-harvest (P<0.05). Seasonal trends were not consistent across the districts as Nioro du Rip had a higher AF-alb level at harvest than post-harvest (80.0 vs 58.6 pg/mg, P=0.026), whereas Saint-Louis had a higher level at post-harvest than harvest (25.6 vs 15.6 pg/mg, P=0.032). It is clear that aflatoxin exposure is prevalent in adults from Senegal and that season and geographical location are strong determinants of aflatoxin exposure.

The addition of CO2 to four superbase ionic liquids: a DFT study

The addition of carbon dioxide to four superbase ionic liquids, [P3333][Benzim], [P3333][124Triz], [P3333][123Triz] and [P3333][Bentriz] was studied using a molecular DFT approach involving anions alone and individual ion pairs. Intermolecular bonding within the individual ion pairs is characterised by a number of weak hydrogen bonds, with the superbase anion geometrically arranged so as to maximize interactions between the heterocyclic N atoms and the cation. The pairing energies show no correlation to the observed CO2 adsorption capacity. Addition of CO2 to the anion alone clearly resulted in the formation of a covalently-bound carbamate function with the strength of binding correlated to experimental capacity. In the ion pair however the cation significantly alters the nature of the bonding such that the overall cohesive energy is reduced. Formation of a strong carbamate function occurs at the expense of weakening the interaction between anion and cation. In the more weakly absorbing ion pairs which contain [123Triz]- and [Bentriz]-, the carbamate-functionalised systems are very close in energy to adducts in which CO2 is more weakly bound, suggesting an equilibrium between the chemi- and physisorbed CO2.

A review of excision repair cross-complementation group 1 in colorectal cancer

Oxaliplatin-based chemotherapy is the standard of care in patients with high-risk stage II and stage III colorectal cancer as well as in patients with advanced disease. Unfortunately, a large proportion of patients offered oxaliplatin fail to benefit from it. In the era of personalized treatment, there are strong efforts to identify biomarkers that will predict efficacy to oxaliplatin-based treatments. Excision repair cross-complementation group 1 (ERCC1) is a key element in the nucleotide excision repair (NER) pathway, which is responsible for repairing DNA adducts induced by platinum compounds. ERCC1 has recently been shown to be closely associated with outcome in patients with non-small-cell lung cancer (NSCLC): both high ERCC1 protein and gene expression are associated with resistance to cisplatin-based chemotherapy and better outcome without treatment. Therefore, ERCC1 has the potential to be used as a strong candidate biomarker, both predictive and prognostic, for colorectal cancer. This review will focus on the preclinical and clinical evidences supporting ERCC1 as a major molecule in oxaliplatin resistance. In addition, the important technologies used to assess ERCC1 gene and protein expression will be highlighted.

Acid-labile protein-adducted heterocyclic aromatic amines in human blood are not viable biomarkers of dietary exposure: A systematic study.

Heterocyclic aromatic amines (HCA) are carcinogenic mutagens formed during cooking of protein-rich foods. HCA residues adducted to blood proteins have been postulated as biomarkers of HCA exposure. However, the viability of quantifying HCAs following hydrolytic release from adducts in vivo and correlation with dietary intake are unproven. To definitively assess the potential of labile HCA-protein adducts as biomarkers, a highly sensitive UPLC-MS/MS method was validated for four major HCAs: 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP), 2-amino-3,8-dimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline (MeIQx), 2-amino-3,4,8-trimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline (4,8-DiMeIQx) and 2-amino-3,7,8-trimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline (7,8-DiMeIQx). Limits of detection were 1e5 pg/ml plasma and recoveries 91e115%. Efficacy of hydrolysis was demonstrated by HCA-protein adducts synthesised in vitro. Plasma and 7-day food diaries were collected from 122 fasting adults consuming their habitual diets. Estimated HCA intakes ranged from 0 to 2.5 mg/day. An extensive range of hydrolysis conditions was examined for release of adducted HCAs in plasma. HCA was detected in only one sample (PhIP, 9.7 pg/ml), demonstrating conclusively for the first time that acid-labile HCA adducts do not reflect dietary HCA intake and are present at such low concentrations that they are not feasible biomarkers of exposure. Identification of biomarkers remains important. The search should concentrate on stabilised HCA peptide markers and use of untargeted proteomic and metabolomic approaches.

An optimized reverse-phase high performance liquid chromatographic method for evaluating percutaneous absorption of glucosamine hydrochloride

A relatively simple, selective, precise and accurate high performance liquid chromatography (HPLC) method based on a reaction of phenylisothiocyanate (PITC) with glucosamine (GL) in alkaline media was developed and validated to determine glucosamine hydrochloride permeating through human skin in vitro. It is usually problematic to develop an accurate assay for chemicals traversing skin because the excellent barrier properties of the tissue ensure that only low amounts of the material pass through the membrane and skin components may leach out of the tissue to interfere with the analysis. In addition, in the case of glucosamine hydrochloride, chemical instability adds further complexity to assay development. The assay, utilising the PITC-GL reaction was refined by optimizing the reaction temperature, reaction time and PITC concentration. The reaction produces a phenylthiocarbamyl-glucosamine (PTC-GL) adduct which was separated on a reverse-phase (RP) column packed with 5 microm ODS (C18) Hypersil particles using a diode array detector (DAD) at 245 nm. The mobile phase was methanol-water-glacial acetic acid (10:89.96:0.04 v/v/v, pH 3.5) delivered to the column at 1 ml min-1 and the column temperature was maintained at 30 degrees C. Galactosamine hydrochloride (Gal-HCl) was used as an internal standard. Using a saturated aqueous solution of glucosamine hydrochloride, in vitro permeation studies were performed at 32+/-1 degrees C over 48 h using human epidermal membranes prepared by a heat separation method and mounted in Franz-type diffusion cells with a diffusional area 2.15+/-0.1 cm2. The optimum derivatisation reaction conditions for reaction temperature, reaction time and PITC concentration were found to be 80 degrees C, 30 min and 1% v/v, respectively. PTC-Gal and GL adducts eluted at 8.9 and 9.7 min, respectively. The detector response was found to be linear in the concentration range 0-1000 microg ml-1. The assay was robust with intra- and inter-day precisions (described as a percentage of relative standard deviation, %R.S.D.) <12. Intra- and inter-day accuracy (as a percentage of the relative error, %RE) was <or=-5.60 and <or=-8.00, respectively. Using this assay, it was found that GL-HCl permeates through human skin with a flux 1.497+/-0.42 microg cm-2 h-1, a permeability coefficient of 5.66+/-1.6x10(-6) cm h-1 and with a lag time of 10.9+/-4.6 h.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Espectrometria de massa de macrociclos e dos seus aductos com o ADN

O trabalho de investigação desenvolvido teve como objectivo o estudo por espectrometria de massa com ionização por electrospray de compostos tetrapirrólicos (porfirinas e corróis) e das suas interacções com G-quadruplexes (estruturas de ADN de ordem superior, ricas em guanina). A química em fase gasosa de porfirinas catiónicas e neutras, e de corróis, foi investigada, tendo-se verificado a ocorrência de processos inesperados que foram objecto de um estudo aprofundado: redução das porfirinas catiónicas durante o processo global de electrospray e formação, na câmara de colisões, de aductos dos corróis com moléculas de água, ambos os processos detectados no modo de iões positivos. A redução das porfirinas ocorre através da formação de agregados catião-anião-solvente e catião-solvente-anião e os diferentes tipos de agregados conduzem a diferentes espécies reduzidas. A formação de aductos com água, bem como de outros iões-diagnóstico, permitiu a diferenciação dos isómeros posicionais dos corróis. Este último grupo de compostos foi igualmente estudado no modo de iões negativos. A espectrometria de massa com ionização por electrospray no modo de iões negativos foi também usada no estudo de aductos quadruplex-porfirina. Foi observada a formação de aductos do tipo [Q + nNH4+ + Pp+ -(z+n+p)H+ ]z- (Q=quadruplex, P=porfirina, p=0,1,2,3,4) para todas as porfirinas seleccionadas. A caracterização destes aductos foi efectuada através das suas decomposições induzidas por colisões. Verificou-se que o número de cargas presente nas porfirinas é um factor muito importante na estabilidade dos aductos formados, que aumenta com o aumento do número de cargas. O tipo e tamanho dos grupos substituintes presentes na porfirina não mostraram ter uma influência significativa nos processos de fragmentação. Os resultados obtidos apontam para uma ligação externa porfirina - G-quadruplex, com as porfirinas empilhadas nas extremidades dos quadruplexes.

Corroles : synthesis, functionalization and application as chemosensors

O trabalho de investigação apresentado nesta dissertação foi desenvolvido tendo como objectivo a síntese e funcionalização de meso-triarilcorróis para utilização como quimiossensores. Este trabalho encontra-se apresentado ao longo de cinco capítulos. No primeiro capítulo são apresentadas as características gerais, as metodologias de síntese e de funcionalização de macrociclos de tipo corrólico, e descrevemse algumas aplicações em que têm sido utilizados. São ainda abordadas algumas das propriedades e características dos quimiossensores e os mecanismos de deteção de diversos analítos. No segundo capítulo, após uma pequena introdução às reações de Wittig e de Diels-Alder, escolhidas para a funcionalização do macrociclo corrólico, descreve-se o estudo efectuado para a obtenção do complexo de gálio(III) do 3- vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e o seu comportamento como dieno, em reações de Diels-Alder na presença dos dienófilos 1,4-benzoquinona e 1,4- naftoquinona. Desses estudos resultaram dois aductos cuja habilidade sensorial, bem como a dos seus precursores, foi estudada, em solução, na presença de aniões esféricos (F-, Br-, Cl-), lineares (CN-) e volumosos (CH3COO-, H2PO4 -). Dos macrociclos estudados verificou-se que o corrol base-livre 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol apresenta uma elevada sensibilidade para o anião fluoreto (F-), e que a coordenação do núcleo corrólico com gálio(III) diminui a afinidade para este anião. Em geral, todos os compostos mostraram afinidade para o anião cianeto (CN-) mesmo quando em suportes poliméricos. O gel de poliacrilamida revelou-se muito promissor na determinação de CN- em amostras de água. No terceiro capítulo é avaliada a reatividade do complexo de gálio(III) do 3- vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol ainda como dieno mas agora na presença de um dienófilo linear, o acetilenodicarboxilato de dimetilo. Desse estudo resultaram dois novos derivados corrólicos. A habilidade sensorial dos mesmos perante os aniões fluoreto, cianeto, acetato, e fosfato foi avaliada por espectroscopia de absorção e emissão tendo um dos aductos mostrado ser colorimétrico para o anião cianeto. No quarto capítulo descreve-se a síntese e caracterização de dois conjugados do tipo corrol-cumarina, resultantes de reações de Hetero-Diels-Alder entre o 3-vinil-5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) e orto-quinonasmetídeos gerados in situ a partir de reacções de Knoevenagel entre cumarinas e paraformaldeído. Realizaram-se estudos de afinidade sensorial para aniões e catiões com estes macrociclos, bem como com conjugados porfirinacumarina análogos. A inserção de uma unidade cumarina conferiu uma excepcional solubilidade tendo os novos derivados apresentado solubilidade em etanol. No quinto e último capítulo desta dissertação é avaliada a capacidade sensorial do 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e da sua espécie monoaniónica, para os catiões metálicos Na+, Ca2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+, Hg2+, Ag+, Al3+, Zn2+, Ni2+, Cr3+, Ga3+, Fe3+ em tolueno e acetonitrilo. Os macrociclos corrólicos mostraram ser selectivos e colorimétricos para o catião Hg2+. Neste trabalho descreve-se ainda a síntese do derivado -iminocorrol, que após funcionalização com o 3-isocianatopropiltrimetoxisilano originou um derivado do tipo alcoxisilano, que foi, posteriormente, ancorado a nanopartículas comerciais de sílica. As novas nanopartículas ancoradas com o alcoxisilano corrol foram estudadas na presença de Cu2+, Hg2+ e Ag+. Na presença do catião Ag+ assistiu-se a uma mudança de cor, de verde para amarelo.

Transformações organocatalíticas e mediadas por metais de transição na síntese de novos heterociclos nitrogenados e ciclo-hexanos

Nas últimas décadas a quiralidade tornou-se essencial na conceção, descoberta, desenvolvimento e comercialização de novos medicamentos. A importância da quiralidade na eficácia e segurança dos fármacos tem sido globalmente reconhecida tanto pelas indústrias farmacêuticas como pelas agências reguladoras de todo o mundo. De forma a produzir eficazmente medicamentos seguros e dar resposta à demanda da indústria de compostos enantiomericamente puros, a pesquisa de novos métodos de síntese assimétrica, assim como o desenvolvimento estratégico dos métodos já disponíveis tem sido um dos principais objetos de estudo de diversos grupos de investigação tanto na academia como na indústria farmacêutica No primeiro capítulo desta dissertação são introduzidos alguns dos conceitos fundamentais associados à síntese de moléculas quirais e descritas algumas das estratégias que podem ser utilizadas na sua síntese. Apresenta-se ainda uma breve revisão bibliográfica acerca dos antecedentes do grupo de investigação e sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese e transformações de compostos do tipo (E,E)-cinamilidenoacetofenona. O segundo capítulo centra-se na adição de Michael enantiosseletiva de diversos nucleófilos a derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona. Inicialmente descreve-se a síntese de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona através de uma condensação aldólica de acetofenonas e cinamaldeídos apropriadamente substituídos. Estes derivados são posteriormente utilizados como substratos na adição de Michael enantiosseletiva de três diferentes nucleófilos: nitrometano, malononitrilo e 2-[(difenilmetileno)amino]acetato de metilo. Nestas reações são utilizados diferentes organocatalisadores de forma a induzir enantiosseletividade nos aductos de Michael para serem utilizados na síntese de compostos com potencial interesse terapêutico. É descrita ainda uma nova metodologia de síntese de Δ1-pirrolinas através de um procedimento one-pot de redução/ciclização/desidratação mediada por ferro na presença de ácido acético de (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas com bons rendimentos e excelentes excessos enantioméricos. O terceiro capítulo centra-se no estabelecimento de novas rotas de síntese e transformação de derivados do ciclo-hexano. Após uma breve revisão bibliográfica, são descritas três metodologias enantiosseletivas distintas, sendo que a primeira envolve a utilização de organocatalisadores e catalisadores de transferência de fase derivados de alcaloides cinchona. Os derivados do ciclo-hexano foram obtidos a partir da reação entre as (E,E)-cinamilidenoacetofenonas e o malononitrilo com bons rendimentos, mas baixas enantiosseletividades independentemente do catalisador utilizado. De forma a contornar este problema e uma vez que a formação do derivado do ciclo-hexano envolve inicialmente a formação in-situ do aducto de Michael, a segunda e terceira metodologias de síntese envolvem a utilização dos aductos de Michael enantiomericamente puros preparados no segundo capítulo. Assim, a reação do (S,E)-2-(1,5-diaril-1-oxopent-4-en-3-il)malononitrilo com os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona organocatalisada pela hidroquinina permitiu obter os compostos pretendidos com excelentes excessos enantioméricos. A utilização de um catalisador de transferência de fase não foi tão eficiente em termos de enantiosseletividades obtidas na reação entre as (R,E)-1,5-diaril-3-(nitrometil)pent-4-en-1-onas e os derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona, apesar de estes terem sido obtidos em bons rendimentos. A preparação destes derivados levou ainda à idealização de uma nova metodologia de síntese de análogos do ácido γ-aminobutírico (GABA) devido à presença de um grupo nitro em posição gama relativamente a um grupo carboxílico. No entanto, apesar de terem sido testadas várias metodologias, não foi possível obter os compostos pretendidos. No quarto capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica acerca da ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de derivados de di-hidro- e tetra-hidropiridinas, assim como um enquadramento teórico acerca das reações pericíclicas utilizadas na síntese dos compostos pretendidos. Inicialmente é descrita a preparação de N-sulfonilazatrienos substituídos através da condensação direta de derivados de (E,E)-cinamilidenoacetofenona e sulfonamidas. Estes compostos são posteriormente utilizados na síntese de derivados de 1,2-di-hidropiridinas através de uma aza-eletrociclização-6π por duas metodologias distintas: utilização de organocatalisadores quirais e utilização de complexos metálicos de bisoxazolinas. Na síntese das tetra-hidropiridinas os N-sulfonilazatrienos são utilizados como dienos e o étoxi-eteno como dienófilo numa reação hetero-Diels-Alder inversa utilizando também os complexos metálicos de bisoxazolinas como catalisadores. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espetros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espetroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efetuados, sempre que possível, espetros de massa (EM) e análises elementares ou espetros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

A further investigation of the cytochrome b5–cytochrome c complex

J Biol Inorg Chem (2003) 8: 777–786

Mitochondrial reactive oxygen species generation triggers inflammatory response and tissue injury associated with hepatic ischemia-reperfusion: Therapeutic potential of mitochondrially targeted antioxidants.

Mitochondrial reactive oxygen species generation has been implicated in the pathophysiology of ischemia-reperfusion (I/R) injury; however, its exact role and its spatial-temporal relationship with inflammation are elusive. Herein we explore the spatial-temporal relationship of oxidative/nitrative stress and inflammatory response during the course of hepatic I/R and the possible therapeutic potential of mitochondrial-targeted antioxidants, using a mouse model of segmental hepatic ischemia-reperfusion injury. Hepatic I/R was characterized by early (at 2h of reperfusion) mitochondrial injury, decreased complex I activity, increased oxidant generation in the liver or liver mitochondria, and profound hepatocellular injury/dysfunction with acute proinflammatory response (TNF-α, MIP-1α/CCL3, MIP-2/CXCL2) without inflammatory cell infiltration, followed by marked neutrophil infiltration and a more pronounced secondary wave of oxidative/nitrative stress in the liver (starting from 6h of reperfusion and peaking at 24h). Mitochondrially targeted antioxidants, MitoQ or Mito-CP, dose-dependently attenuated I/R-induced liver dysfunction, the early and delayed oxidative and nitrative stress response (HNE/carbonyl adducts, malondialdehyde, 8-OHdG, and 3-nitrotyrosine formation), and mitochondrial and histopathological injury/dysfunction, as well as delayed inflammatory cell infiltration and cell death. Mitochondrially generated oxidants play a central role in triggering the deleterious cascade of events associated with hepatic I/R, which may be targeted by novel antioxidants for therapeutic advantage.

Chelated fluoroboron cations : synthesis and multinuclear nmr studies

The preparation of chelated difluoroboron cations (DD)BF2+, where DD is a saturated polydentate tertiary-amine or polydentate aromatic ligand, has been systematically studied by using multinuclear solution and solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy and fast atom bombardment mass spectrometry. Three new methods of synthesis of (DD)BF2+ cations are reported, and compared with the previous method of reacting a chelating donor with Et20.BF3. The methods most effective for aromatic donors such as 1,1O-phenanthroline are ineffective for saturated polydentate tertiary-amines like N,N,N' ,Nil ,Nil-pentamethyldiethylenetriamine. Polydentate tertiary-amine donors that form 5-membered rings upon bidentate chelation were found to chelate effectively when the BF2 source contained two leaving groups (a heavy halide and a Lewis base such as pyridine =pyr or isoxazole =ISOX), i.e., pyr.BF2X (X = CI or Br), ISOX.BF2X and (pyr)2BF2+. Those that would form 6membered rings upon chelation do not chelate by any of the four methods. Polydentate aromatic ligands chelate effectively when the BF2 source contained a weak Lewis base, e.g., ISOX.BF3, ISOX.BF2X and Et20.BF3. Bidentate chelation by polydentate tertiaryamine and aromatic donors leads to nmr parameters that are significantly different then their (D)2BF2+ relatives (D =monod~ntate t-amines or pyridines). The chelated haloboron cations (DD)BFCI+, and (DD)BFBr+ were generated from D.BFX2 adducts for all ligands that form BF2+ cations above. In addition, the (DD)BCI2+ and (DD)BBr2+ cations were formed from D.BX3 adducts by the chelating aromatic ligands, except for the aromatic ligand 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene, which formed only the (DD)BF2+ cation, apparently due to its extreme steric hindrance. Chelation by a donor is a two-step reaction. For polydentate tertiary-amine ligands, the two rates appear to be very dependent on the two possible leaving groups on the central boron atom. The order of increasing ease of displacement for the donors was: pyr < Cl < Br < ISOX. The rate of chelation by polydentate aromatic ligands appears to be dependent on the displacement of the first ligand from the boron. The order of increasing ease of displacement for the donors was: pyr < CI < ISOX ~ Br < Et20.

NMR studies of mixed tetrahaloborates and some related boron trihalide complexes /|nGary John Schrobilgen. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

Nuclear magnetic resonance spectroscopy has been used to study donor-acceptor complexes of boron trifluoride with several ureas, tetramethylthiourea, tetramethylselenourea, and tetramethylquanidine as well as adducts of tetramethyl- -urea with BF2Cl, BFC1 2 , and BC1 3 - A large number of mixed tetrahaloborate ions, including some of the ternary ones such as BF2CIBr-,have been obtained by ligand exchange reactions and studied by NMR techniques. The bonding in these ions is of the same inherent interest as the bonding in the isoelectronic tetrahalomethanes which have been the subject of many detailed studies and have been involved in a controversy concerning the existence of and the nature of "fluorine hyperconjugation" or C-F P1T- Pn bonding_ Ligand exchange reactions also gave rise to the difluoroboron cation, (TMU)20BF2+o The difluoroboron cation has been observed in solutions of TMU-BF3 , and has been proposed as a possible intermediate for fluorine exchange reactions in BF3 adducts.

NMR studies of the exchange reactions of CH3CN.BX3 with excess CH3CN /|nJoseph Fogelman. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

Exchange reactions between molecular complexes and excess acid or base are well known and have been extensively surveyed in the literature(l). Since the exchange mechanism will, in some way involve the breaking of the labile donor-acceptor bond, it follows that a discussion of the factors relating to bonding in molecular complexes will be relevant. In general, a strong Lewis base and a strong Lewis acid form a stable adduct provided that certain stereochemical requirements are met. A strong Lewis base has the following characteristics (1),(2) (i) high electron density at the donor site. (ii) a non-bonded electron pair which has a low ionization potential (iii) electron donating substituents at the donor atom site. (iv) facile approach of the site of the Lewis base to the acceptor site as dictated by the steric hindrance of the substituents. Examples of typical Lewis bases are ethers, nitriles, ketones, alcohols, amines and phosphines. For a strong Lewis acid, the following properties are important:( i) low electron density at the acceptor site. (ii) electron withdrawing substituents. (iii) substituents which do not interfere with the close approach of the Lewis base. (iv) availability of a vacant orbital capable of accepting the lone electron pair of the donor atom. Examples of Lewis acids are the group III and IV halides such (M=B, AI, Ga, In) and MX4 - (M=Si, Ge, Sn, Pb). The relative bond strengths of molecular complexes have been investigated by:- (i) (ii) (iii) (iv) (v] (vi) dipole moment measurements (3). shifts of the carbonyl peaks in the IIIR. (4) ,(5), (6) .. NMR chemical shift data (4),(7),(8),(9). D.V. and visible spectrophotometric shifts (10),(11). equilibrium constant data (12), (13). heats of dissociation and heats of reactions (l~), (16), (17), (18), (19). Many experiments have bben carried out on boron trihalides in order to determine their relative acid strengths. Using pyridine, nitrobenzene, acetonitrile and trimethylamine as reference Lewis bases, it was found that the acid strength varied in order:RBx3 > BC1 3 >BF 3 • For the acetonitrile-boron trihalide and trimethylamine boron trihalide complexes in nitrobenzene, an-NMR study (7) showed that the shift to lower field was. greatest for the BB~3 adduct ~n~ smallest for the BF 3 which is in agreement with the acid strengths. If electronegativities of the substituents were the only important effect, and since c~ Br ,one would expect the electron density at the boron nucleus to vary as BF3adducts and the shift in the carbonyl I.R. stretch, Drago (22) et al have proposed that the angular di~tortion of the X-B-X bonds from sp2 (12 ) to sp3 (10 hybridization is proportional to the amount of charge transferred, i.e. to the nature of the base, and they have rejected the earlier concept of reorganization energy in explaining the formation of the adduct bond (19).