Neue redoxfunktionalisierte Schwefel-Tripodliganden für selbstassemblierende monomolekulare Filme auf Goldoberflächen

Für die Entwicklung selbstorganisierter Monoschichten (SAMs) auf Gold(111)-Oberflächen wurden neue, redox-funktionalisierte Schwefel-Tripodliganden synthetisiert. Um die tripodale Struktur zu realisieren, wurde Adamantan als vierbindiges Zentrum eingesetzt. Die Anbindung an die Goldoberfläche wurde durch Thioethereinheiten ermöglicht, eventuelle laterale Wechselwirkungen durch Alkylseitenketten an den Thioethereinheiten, sowie durch lineare, rigide Spacereinheiten wurden untersucht. Als redoxaktive, funktionelle Einheit wurde ein Ferrocenylrest an den Liganden eingeführt. Gebildete monomolekulare Filme der Liganden auf Gold wurden mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Nahkanten-Reflexions-Röntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) und Sum-Frequency-Generation (SFG) charakterisiert, um die Filmqualität, die Bindung ans Substrat und Orientierungsordnung im Film zu ermitteln.

Synthesis of N-amino compounds and C2 symmetric N-amino compounds and transformation into aziridines using olefins

Aziridine, Stickstoffanaloga der Epoxide, können regio- und stereoselektive Ringöffnungsreaktionen eingehen, wodurch ihnen als „building blocks“ in der Organischen Synthese eine große Bedeutung zukommt. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche N-Aminoverbindungen synthetisiert sowie die Anwendungsmöglichkeit dieser Hydrazinderivate als Stickstoffquellen in Aziridinierungen von Olefinen untersucht. In der vorliegenden Dissertation wurde eine neue Methode zur Darstellung von N-Aminosuccinimid entwickelt und die Einsatzmöglichkeit als Stickstoffquelle in Aziridinierungsreaktionen in einer Reihe von Umsetzungen mit funktionalisierten ebenso wie mit nicht-funktionalisierten Olefinen demonstriert. Die ableitbaren Aziridine wurden hierbei in Ausbeuten von bis zu 80 % erhalten. In der Aziridinierungsreaktion von N-Aminosuccinimid mit 4,7-Dihydro-2-isopropyl-1,3-dioxepin resultieren bicyclische Aziridinierungsprodukte, die als endo/exo-Isomere in einem 1:1-Verhältnis anfallen. Es ist in dieser Arbeit gelungen, die Isomere in guten Ausbeuten zu erhalten, sie säulenchromatographisch zu trennen und ihre Konfiguration im festen Zustand mittels Kristallstrukturanalyse eindeutig zu bestimmen. Enantiomerenangereicherte Olefine, wie z. B. in 2-Position alkylsubstituierte 5-Methyl-4H-1,3-dioxine mit Enantiomerenüberschüssen von 92% ee liefern in der Aziridinierung mit N-Aminosuccinimid und Iodosylbenzol ein 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehydderivat in einer zweistufigen Reaktion- der Aziridinierung und einer Umlagerung- ein 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehydderivat. Für die Diastereoselektivität des Aziridinierungsschrittes wurde 65 % de bestimmt. In einer neuen Synthese über zwei Stufen ausgehend von (+)-3,4-Dimethoxysuccinanhydrid konnte ein chiraler Stickstoffüberträger - (+)-N-Amino-3,4-dimethoxysuccinimid - in Ausbeuten bis zu 86 % synthetisiert. Die Umsetzung dieser optisch aktiven Stickstoffquelle mit einer Vielzahl prochiraler Alkene führt zu diastereomeren Aziridinen in Ausbeuten bis zu 65% und Diastereoselektivitäten von bis zu 66% de. Anhand ausgewählter Verbindungen konnten die Absolutkonfigurationen der Reaktionsprodukte mittels Kristallstrukturanalyse eindeutig geklärt werden.

Biological Photonic Crystals: Diatoms

The aim of this work was to produce a variety of fluorescent diatom cell wall material as a basis for spectroscopic investigations of the influence of the photonic structure on the emission of an incorporated laser dye. This goal was achieved by the method of in vivo-fluorochromation, in which the fluorescence dyes are incorporated by the diatom cells during cell wall formation. Several fluorescent dyes (mostly rhodamines) known as strong laser dyes, were tested for a possible application within this method. The results of this work show that half of the tested rhodamines can be applied for an in vivo-fluorochromation of diatom cells. For a successful incorporation into the diatom cell wall, a relatively low toxicity to diatom cells is necessary. Replacement of the carbon acid function at the carboxyphenyl ring of the rhodamine by a methyl or ethylester function showed to convert a rhodamine of relatively low toxicity to a rhodamine leading to severe lethal effects within the cells. In contrast to their carbon acid forms, which posses a net neutral charge of the molecule, rhodamine esters exhibit a net positive charge. The enhanced toxicological effects seem to be due to an increased accumulation of positive charged rhodamines within the mitochondria, an increased hydrophobicity due to the attachment of an alkyl substituent, an increased retention time of the dyes within the mitochondria and a therefore stronger negative effect on the mitochondrial membrane bound energy processes of the diatom cell. Therefore rhodamines with a positive net charge deriving from a methyl or ethylester function at the carboxy phenyl ring instead of a carbon acid substituent showed not to be suitable for long-term investigations/ biomineralization studies of diatoms. Investigations performed on diatom species of different orders showed that rhodamine 19, rhodamine B, and rhodamine 101 can presumably be successfully applied for in vivo-fluorochromation to all diatom species. The results obtained here can help to find further laser dyes for an in vivo-fluorochromation of diatom cells and therefore for the production of fluorescent nanostructural elements for a detailed optical investigation of the diatom cell wall. First optical measurements performed on in vivo-fluorochromated cell walls did not give any hints concerning the photonic structure of the diatom cell. Cell wall parts with different nanostructural elements were investigated and by comparison of the obtained fluorescence emission spectra, no special features that might derive from photonic structural effects could be observed. Results concerning the concentration dependent shifts within the emission spectra, as well as the decrease of fluorescence intensity of the stained cell wall structures with increasing dye concentration, depict that several effects occurring by interaction of the molecules within the cell wall can have an impact on the technical application of fluorescent cell walls. It can be assumed that the investigation of the photonic crystal behaviour and the possibility to achieve laser action within the diatom cell wall can be hampered by molecular interactions. The results give hints to prevent such obstacles. Comparison of the recent findings and state of the art of in vivo-fluorochromation of diatom cell wall material, make clear that the here presented results are of importance and can offer a considerable contribution to the development and establishment of new biosilification markers, for diatoms as well as for other biosilifying organisms.

Selbstassemblierte Monolagen und magnetisch strukturierte Submonolagen mit dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Phthalocyanin- und Subphthalocyanin-Basis

Mit dieser Arbeit wurde die Selbstassemblierung von dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Goldsubstraten und magnetisch strukturierten Substraten untersucht. Dazu wurden drei verschiedene Klassen an Phthalocyaninderivaten verwendet: Diamagnetische Subphthalocyanine, paramagnetische Phthalocyaninatometalle und Diphthalocyaninatolanthanidkomplexe. Alle synthetisierten Verbindungen sind peripher thioethersubstituiert. Die Alkylketten (a: n-C8H17, b: n-C12H25) vermitteln die Löslichkeit in vielen organischen Solventien und sorgen für eine geordnete Assemblierung auf einer Oberfläche, wobei die Bindung auf Gold hauptsächlich über die Schwefelatome stattfindet. Die aus Lösung abgeschiedenen selbstassemblierten Monolagen wurden mit XPS, NEXAFS-Spektroskopie und ToF-SIMS untersucht. Bei der Selbstassemblierung auf magnetisch strukturierten Substraten stehen die Moleküle unter dem Einfluss magnetischer Streufelder und binden bevorzugt nur in bestimmten Bereichen. Die gebildeten Submonolagen wurden zusätzlich mit X-PEEM untersucht. Die erstmals dargestellten Manganphthalocyanine [MnClPc(SR)8] 1 wurden ausgehend von MnCl2 erhalten. Hier fand bei der Aufarbeitung an Luft eine Oxidation zu Mangan(III) statt; +III ist die stabilste Oxidationsstufe von Mangan in Phthalocyaninen. Der Nachweis des axialen Chloridoliganden erfolgte mit Massenspektrometrie und FIR- sowie Raman-Spektroskopie. SQUID-Messungen haben gezeigt, dass die Komplexe 1 vier ungepaarte Elektronen haben. Bei den Subphthalocyaninen [BClSubpc(SR)6] 2 wurde der axiale Chloridoligand mit dem stäbchenförmigen Phenolderivat 29-H substituiert und die erfolgreiche Ligandensubstitution durch NMR- und IR-Spektroskopie sowie Massenspektrometrie an den Produkten [BSubpc(SR)6(29)] 30 belegt. Der Radikalcharakter der synthetisierten Terbiumkomplexe [Tb{Pc(SR)8}2] 3 wurde spektroskopisch nachgewiesen; SQUID-Messungen ergaben, dass es sich um Einzelmolekülmagnete mit einer Energiebarriere U des Doppelpotentialtopfs von 880 K oder 610 cm-1 bei 3a handelt. Zunächst wurden die SAMs der Komplexverbindungen 1, 2, 30 und 3 auf nicht magnetisch strukturierten Goldsubstraten untersucht. Die Manganphthalocyanine 1 bilden geordnete SAMs mit größtenteils flach liegenden Molekülen, wie die XPS-, NEXAFS- und ToF-SIMS-Analyse zeigte. Die Mehrzahl der Thioether-Einheiten ist auf Gold koordiniert und die Alkylketten zeigen ungeordnet von der Oberfläche weg. Bei der Adsorption findet eine Reduktion zu Mangan(II) statt und der axiale Chloridoligand wird abgespalten. Das beruht auf dem sog. Oberflächen-trans-Effekt. Im vorliegenden Fall übt die Metalloberfläche einen stärkeren trans-Effekt als der axiale Ligand aus, was bisher experimentell noch nicht beobachtet wurde. Die thioethersubstituierten Subphthalocyanine 2 und 30 sowie die Diphthalocyaninatoterbium-Komplexe 3 sind ebenfalls für SAMs geeignet. Ihre Monolagen wurden mit XPS und NEXAFS-Spektroskopie untersucht, und trotz einer gewissen Unordnung in den Filmen liegen die Moleküle jeweils im Wesentlichen flach auf der Goldoberfläche. Vermutlich sind bei diesen Systemen auch die Alkylketten größtenteils parallel zur Oberfläche orientiert. Im Gegensatz zu den Manganphthalocyaninen 1 tritt bei 2b, 30a, 30b und 3b neben der koordinativen Bindung der Schwefelatome auf Gold auch eine für Thioether nicht erwartete kovalente Au–S-Bindung auf, die durch C–S-Bindungsbruch unter Abspaltung der Alkylketten ermöglicht wird. Der Anteil, zu dem dieser Prozess stattfindet, scheint nicht mit der Molekülstruktur zu korrelieren. Selbstassemblierte Submonolagen auf magnetisch strukturierten Substraten wurden mit dem diamagnetischen Subphthalocyanin 2b hergestellt. Der Nachweis der Submonolagen war schwierig und gelang schließlich durch eine Kombination von ToF-SIMS, NEXAFS Imaging und X-PEEM. Die Analyse der ToF-SIMS-Daten zeigte, dass tatsächlich eine Modulation der Verteilung der Moleküle auf einem unterwärts magnetisch strukturierten Substrat eintritt. Mit X-PEEM konnte die magnetische Struktur der ferromagnetischen Schicht des Substrats direkt der Verteilung der adsorbierten Moleküle zugeordnet werden. Die Subphthalocyanine 2b adsorbieren nicht an den Domänengrenzen, sondern vermehrt dazwischen. Auf Substraten mit abwechselnd 6.5 und 3.5 µm breiten magnetischen Domänen binden die Moleküle bevorzugt in den Bereichen geringster magnetischer Streufeldgradienten, also den größeren Domänen. Solche Substrate wurden für die ToF-SIMS- und X-PEEM-Messungen verwendet. Bei größeren magnetischen Strukturen mit ca. 400 µm breiten Domänen, wie sie aufgrund der geringeren Ortsauflösung dieser Methode für NEXAFS Imaging eingesetzt wurden, binden die Moleküle dann in allen Domänen. Die diamagnetischen Moleküle werden nach dieser Interpretation aus dem inhomogenen Magnetfeld über der Probenoberfläche heraus gedrängt und verhalten sich analog makroskopischer Diamagnete. Die eindeutige Detektion der Moleküle auf den magnetisch strukturierten Substraten konnte bisher nur für die diamagnetischen Subphthalocyanine 2b erfolgen. Um die Interpretation ihres Verhaltens bei der Selbstassemblierung in einem inhomogenen Magnetfeld weiter voranzutreiben, wurde das Subphthalocyanin 37b dargestellt, welches ein stabiles organisches TEMPO-Radikal in seinem axialen Liganden enthält. Das paramagnetische Subphthalocyanin 37b sollte auf den magnetisch strukturierten Substraten in Regionen starker magnetischer Streufelder binden und damit das entgegengesetzte Verhalten zu den diamagnetischen Subphthalocyaninen 2b zeigen. Aus Zeitgründen konnte dieser Nachweis im Rahmen dieser Arbeit noch nicht erbracht werden.

A New Class of Nonionic Photosensitive Surfactants: Some Insights Concerning Conformations

We report on a new class of nonionic, photosensitive surfactants consisting of a polar di(ethylene oxide) head group attached to an alkyl spacer of between two and eight methylene groups, coupled through an ether linkage to an azobenzene moiety. Structural changes associated with the interconversion of the azobenzene group between its cis and trans forms as mediated by the wavelength of an irradiating light source cause changes in the surface tension and self-assembly properties. Differences in saturated surface tensions (surface tension at concentrations above the CMC) were as high as 14.4 mN/m under radiation of different wavelengths. The qualitative behavior of the surfactants changed as the spacer length changed, attributed to the different orientations adopted by the different surfactants depending on their isomerization states, as revealed by neutron reflection studies. The self-assembly of these photosensitive surfactants has been investigated by light scattering, small angle neutron scattering, and cryo-TEM under different illuminations. The significant change in the self-assembly in response to different illumination conditions was attributed to the sign change in Gaussian rigidity, which originated from the azobenzene photoisomerization.

Síntesi en dissolució i fase sòlida de nous derivats primidínics amb una alta diversitat molecular

En aquest treball s'ha desenvolupat una metodologia eficaç envers la síntesi de diferents derivats pirimidínics amb un alt grau de diversitat molecular. Aquesta metodologia es basa en la S-alquilació selectiva dels 2-tiouracils (2) utilitzats com a material de partida. Aquesta reacció es realitza amb bromur de benzil quan es treballa en dissolució, o bé amb la reïna de Merrifield quan la química és sobre suport sòlid. Seguidament, s'alquila selectivament l'àtom d'oxigen de les benzilsulfanilpirimidinones (3) mitjançant la reacció de Mitsunobu, o bé utilitzant diferents halurs d'alquil en presència d'una base. Amb les 4-alcoxipirimidines (4) es realitzen diverses transformacions químiques, per exemple, addicions de Grignard, reducció i posterior metilació del grup carbonil (quan R2 = CH2COPh), etc. Posteriorment, s'oxida el grup sulfanil a sulfona utilitzant m-CPBA. Finalment es desplaça la funció sulfona amb diversos nucleòfils. Gràcies a aquesta metodologia s'han preparat diferents 2-amino-4-alcoxipirimidines (7, Nu = RR'N) en dissolució i sobre suport sòlid. Mitjançant algunes variacions s'han pogut obtenir altres derivats pirimidínics: - 4(3H)-pirimidinones 2,6-disubstituïdes (8, Nu = RR'N, ArO, RR'R''C), preparades a partir de la hidròlisi del grup alcòxid (OR5) dels compostos (7) en medi àcid. - imidazo[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 1) i pirimido[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 2). Els compostos (9) s'han obtingut selectivament a través d'una ciclació intramolecular de les pirimidines (7, Nu = aminoalcohols) utilitzant àcid sulfúric. Quan s'han ciclat els compostos (8, Nu = aminoalcohols) mitjançant una reacció de Mitsunobu intramolecular, s'han obtingut els regioisòmers (9) i (10) en diferents proporcions en funció dels grups presents en l'anell. - pirimidines funcionalitzades amb restes d'-arilglina (11). La funció arilglicina s'ha preparat mitjançant la condensació d'amines (4, R2 = CH2CHR3NHR4) amb àcid glioxàlic i àcids arilborònics (reacció de Petasis). L'oxidació del grup sulfanil dels compostos (11) a sulfona utilitzant m-CPBA ha provocat també l'oxidació de l'àtom de nitrogen de l'arilglicina. Alguns d'aquests derivats pirimidínics han mostrat ser inhibidors del Mycobacterium tuberculosis.

Síntesi i estructura de lligands hexaazamacrocíclics i dels seus complexos de Zn. Estudis de catàlisi i de fenòmens de reconeixement molecular amb substrats aniònics

Es realitza una breu introducció a la Química Supramolecular, la qual estudia les estructures i funcions de les associacions que resulten de la unió d'espècies moleculars a través d'enllaços intermoleculars, no covalents. El reconeixement molecular, reactivitat i transport són les funcions bàsiques de les espècies supramoleculars. El present treball tracta de la química supramolecular d'anions i del potential efecte catalític de complexos de Zinc amb lligands hexaazamacrocilics en reaccions de hidròlisis d'esters de fosfat. Els lligands descrits en aquest treball són lligands macrocíclics hexadentats formats per amines secundàries o terciàries enllaçades a cadenes alquíliques de dos o tres àtoms de carbonis formant dos braços, que estan unides per un espaiador, El conjunt de lligands que s'estudien permeten estudiar els diferents factors, geomètrics, electrònics i estèrics que controlen els fenòmens de reconeixement molecular. El treball descriu en detall els procediments de síntesi i la caracterització d'aquest conjunt de lligands. S'ha realitzat un estudi sistemàtic dels diferents factors que afecten als fenòmens de reconeixement molecular entre lligands macrocíclics (L), descrits anteriorment i substrats aniònics (S): fosfats, polifosfats i dicarboxilats. Els estudis s'han realitzat tant en dissolució aquosa, a partir de mesures potenciomètriques, com en estat sòlid per difracció de Raig-X a partir de la obtenció de les estructures cristal·lines dels complexos. La força de l'enllaç en els complexos ternaris H:L:S es racionalitza en termes d'enllaç per pont d'hidrogen, interaccions electrostàtiques i interaccions per -Stacking. Així mateix es racionalitza la importància de les dimensions i forma de la cavitat en el grau d'interacció. Actualment hi ha un gran interès en l'estudi del paper que juguen els ions metàl·lics en el centre actiu dels metal·loenzims hidrolítics tal com la carboxipeptidasa, que catalitza la hidròlisi d'aminoàcids C-terminals de substrats polipeptídics, l'anhidrasa carbònica, que catalitza la reacció d'hidratació del CO2 per donar hidrogencarbonat, la fosfatasa alcalina, que actua catalitzant la hidròlisi no específica de monoesters de fosfats a pH alcalí. El Zn(II) és un metall que es troba sovint formant part dels centres actius dels metal·loenzims i és el segon element de transició més abundant en els organismes vius. Per aquest motiu són útils els models sintètics que puguin actuar com a mimetitzadors de reaccions bioinorgàniques en les que els metal·loenzims juguen un paper com a catalitzadors. Els models sintètics són complexos de metalls de transició formats per un lligand o lligands en el seu entorn de coordinació més immediat que tinguin efectes electrònics i estèrics els més similar possible als que es produeixen en el centre actiu dels enzims. Donat la importància dels complexos de Zn(II) com a models biomimètics de metal·loenzims hidrolítics, s'han sintetitzat i caracteritzat complexos dinuclears de Zn(II) amb lligands hexaazamacrocíclics descrits anteriorment. S'ha realitzat un estudi de la seva activitat catalítica en la hidròlisi d'un ester activat, l'acetat de p-nitrofenil, un substrat característic que s'utilitza per analitzar l'activitat catalítica dels models biomimètics.

Decomposition in soil and chemical characteristics of pollen

The input to soils made by pollen and its subsequent mineralization has rarely been investigated from a soil microbiological point of view even though the small but significant quantities of C and N in pollen may make an important contribution to nutrient cycling. The relative resistance to decomposition of pollen exines (outer layers) has led to much of the focus of pollen in soil being on its preservation for archaeological and palaeo-ecological purposes. We have examined aspects of the chemical composition and decomposition of pollen from birch (Betula alba) and maize (Zea mays) in soil. The relatively large N contents, small C-to-N ratios and large water-soluble contents of pollen from both species indicated that they would be readily mineralized in soil. When added to soil and incubated at 16 degrees C an amount of C equivalent to 22-26% of the added pollen C was lost as CO2 within 22 days, with the Z. mays pollen decomposing faster. For B. alba pollen, the water-soluble fraction decomposed faster than the whole pollen and the insoluble fraction decomposed more slowly over 22 days. By contrast, there were no significant differences in the decomposition rates of the different fractions from Z. mays pollen. Solid-state C-13 nuclear magnetic resonance (NMR) revealed no gross chemical differences between the pollen of these two species, with strong resonances in the alkyl- and methyl-C region (0-45 p.p.m.) indicative of aliphatic compounds, the O-alkyl-C (60-90 p.p.m.) and the acetal- and ketal-C region (90-110 p.p.m.) indicative of polysaccharides, and the carbonyl-C region indicative of peptides and carboxylic acids. In addition, both pollens gave a small but distinct resonance at 55 p.p.m. attributed to N-alkyl-C. The resonances attributed to polysaccharides were lost completely or substantially reduced after decomposition.

Liming upland grassland: the effects on earthworm communities and the chemical characteristics of carbon in casts

Different earthworm species have different tolerances of acid soil conditions, and the application of lime to upland grassland to improve the grazing quality may therefore alter the size and diversity of the earthworm community. Altering soil properties may also affect the chemical characteristics of organic C in earthworm casts. We surveyed the earthworm community of an upland grassland in southern Scotland at the outset of annual lime applications, and after 3 years, and used C-13 nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to assess the distribution of C between different functional groups in the organic matter. In addition, soil was incubated for 8 weeks with several earthworm species in the presence or absence of lime, and the earthworm casts were subsequently analysed by C-13 NMR spectroscopy. Liming did not significantly affect earthworm abundance or species diversity, but it did affect the chemical composition of the casts. Casts from earthworms incubated in unlimed soil had greater ratios of alkyl-C to O-alkyl-C, indicative of more decomposed, recalcitrant C, and spectra from litter-feeding species had the greatest intensities of O-alkyl-C signals. In limed soil, the largest O-alkyl-C signal intensities were not restricted to litter-feeding species, indicating an increase in the quality of organic matter ingested by geophagous species.

Decomposition in soil and chemical characteristics of pollen

The input to soils made by pollen and its subsequent mineralization has rarely been investigated from a soil microbiological point of view even though the small but significant quantities of C and N in pollen may make an important contribution to nutrient cycling. The relative resistance to decomposition of pollen exines (outer layers) has led to much of the focus of pollen in soil being on its preservation for archaeological and palaeo-ecological purposes. We have examined aspects of the chemical composition and decomposition of pollen from birch (Betula alba) and maize (Zea mays) in soil. The relatively large N contents, small C-to-N ratios and large water-soluble contents of pollen from both species indicated that they would be readily mineralized in soil. When added to soil and incubated at 16 degrees C an amount of C equivalent to 22-26% of the added pollen C was lost as CO2 within 22 days, with the Z. mays pollen decomposing faster. For B. alba pollen, the water-soluble fraction decomposed faster than the whole pollen and the insoluble fraction decomposed more slowly over 22 days. By contrast, there were no significant differences in the decomposition rates of the different fractions from Z. mays pollen. Solid-state C-13 nuclear magnetic resonance (NMR) revealed no gross chemical differences between the pollen of these two species, with strong resonances in the alkyl- and methyl-C region (0-45 p.p.m.) indicative of aliphatic compounds, the O-alkyl-C (60-90 p.p.m.) and the acetal- and ketal-C region (90-110 p.p.m.) indicative of polysaccharides, and the carbonyl-C region indicative of peptides and carboxylic acids. In addition, both pollens gave a small but distinct resonance at 55 p.p.m. attributed to N-alkyl-C. The resonances attributed to polysaccharides were lost completely or substantially reduced after decomposition.

The influence of commercial film-forming polymers on reducing salt spray injury in evergreen oak (Quercus ilex L.) and laurel (Prunus laurocerasus L.)

A field trial was undertaken to determine the influence of four commercially available film-forming polymers (Bond [alkyl phenyl hydroxyl polyoxyethylene], Newman Crop Spray 11E™ [paraffinic oil], Nu-Film P [poly-1-p menthene], and Spray Gard [di-1-p menthene]) on reducing salt spray injury on two woody species, evergreen oak (Quercus ilex L.) and laurel (Prunus laurocerasus L.). Irrespective of species, the film-forming polymers Nu-Film-P and Spay Gard did not provide any significant degree of protection against salt spray damage irrespective of concentration (1% or 2%) applied as measured by leaf chlorophyll concentrations, photosynthetic efficiency, visual leaf necrosis, foliar sodium and chloride content, and growth (height, leaf area). The film-forming polymer Newman Crop Spray 11E™ provided only 1-week protection against salt spray injury. The film-forming polymer Bond provided a significant (P < 0.05) degree of protection against salt spray injury 3 months after application as manifest by higher leaf chlorophyll content, photosynthetic efficiency, height and leaf area, and lower visual leaf necrosis and foliar Na and Cl content compared with nontreated controls. In conclusion, results indicate that application of a suitable film-forming polymer can provide a significant degree of protection of up to 3 months against salt spray injury in evergreen oak and laurel. Results also indicate that when applied at 1% or 2% solutions, no problems associated with phytotoxicity and rapid degradation on the leaf surface exist.

Mechanism of the antioxidant to pro-oxidant switch in the behavior of dehydroascorbate during LDL oxidation by copper(II) ions

Oxidised low density lipoprotein (LDL) may be involved in the pathogenesis of atherosclerosis. We have therefore investigated the mechanisms underlying the antioxidant/pro-oxidant behavior of dehydroascorbate, the oxidation product of ascorbic acid, toward LDL incubated With Cu2+ ions. By monitoring lipid peroxidation through the formation of conjugated dienes and lipid hydroperoxides, we show that the pro-oxidant activity of dehydroascorbate is critically dependent on the presence of lipid hydroperoxides, which accumulate during the early stages of oxidation. Using electron paramagnetic resonance spectroscopy, we show that dehydroascorbate amplifies the generation of alkoxyl radicals during the interaction of copper ions with the model alkyl hydroperoxide, tert-butylhydroperoxide. Under continuous-flow conditions, a prominent doublet signal was detected, which we attribute to both the erythroascorbate and ascorbate free radicals. On this basis, we propose that the pro-oxidant activity of dehydroascorbate toward LDL is due to its known spontaneous interconversion to erythroascorbate and ascorbate, which reduce Cu2+ to Cu+ and thereby promote the decomposition of lipid hydroperoxides. Various mechanisms, including copper chelation and Cu+ oxidation, are suggested to underlie the antioxidant behavior of dehydroascorbate in LDL that is essentially free of lipid hydroperoxides. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Comparison of the global gene expression profiles produced by methylparaben, n-butylparaben and 17 beta-oestradiol in MCF7 human breast cancer cells

Since the alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid (parabens) can be measured intact in the human breast and possess oestrogenic properties, it has been suggested that they could contribute to an aberrant burden of oestrogen signalling in the human breast and so play a role in the rising incidence of breast cancer. However, although parabens have been shown to regulate a few single genes (reporter genes, pS2, progesterone receptor) in a manner similar to that of 17 beta-oestradiol, the question remains as to the full extent of the similarity in the overall gene profile induced in response to parabens compared with 17 beta-oestradiol. The GE-Amersham CodeLink 20 K human expression microarray system was used to profile the expression of 19881 genes in MCF7 human breast cancer cells following a 7-day exposure to 5 x 10(-4) m methylparaben, 10(-5) m n-butylparaben and 10(-8) m 17 beta-oestradiol. At these concentrations, the parabens gave growth responses in MCF7 cells of similar magnitude to 17 beta-oestradiol. The study identified genes which are upregulated or downregulated to a similar extent by methylparaben, n-butylparaben and 17 beta-oestradiol. However, the majority of genes were not regulated in the same way by all three treatments. Some genes responded differently to parabens from 17 beta-oestradiol, and furthermore, differences in expression of some genes could be detected even between the two individual parabens. Therefore, although parabens possess oestrogenic properties, their mimicry in terms of global gene expression patterns is not perfect and differences in gene expression profiles could result in consequences to the cells that are not identical to those following exposure to 17 beta-oestradiol. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Oestrogenic activity of p-hydroxybenzoic acid (common metabolite of paraben esters) and methylparaben in human breast cancer cell lines

This paper addresses the question of whether p-hydroxybenzoic acid, the common metabolite of parabens, possesses oestrogenic activity in human breast cancer cell lines. The alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid (parabens) are used widely as preservatives in consumer products to which the human population is exposed and have been shown previously to possess oestrogenic activity and to be present in human breast tumour tissue, which is an oestrogen-responsive tissue. Recent work has shown p-hydroxybenzoic acid to give an oestrogenic response in the rodent uterotrophic assay. We report here that p-hydroxybenzoic acid possesses oestrogenic activity in a panel of assays in human breast cancer cell lines. p-Hydroxybenzoic acid was able to displace [H-3]oestradiol from cytosolic oestrogen receptor of MCF7 human breast cancer cells by 54% at 5 x 10(6)-fold molar excess and by 99% at 10(7)-fold molar excess. It was able to increase the expression of a stably integrated oestrogen responsive reporter gene (ERE-CAT) at a concentration of 5 x 10(-4) M in MCF7 cells after 24 h and 7 days, which could be inhibited by the anti-oestrogen ICI 182 780 (Faslodex, fulvestrant). Proliferation of two human breast cancer cell lines (MCF7, ZR-75-1) could be increased by 10(-5) M p-hydroxybenzoic acid. Following on from previous studies showing a decrease in oestrogenic activity of parabens with shortening of the linear alkyl chain length, this study has compared the oestrogenic activity of p-hydroxybenzoic acid where the alkyl grouping is no longer present with methylparaben, which has the shortest alkyl group. Intrinsic oestrogenic activity of p-hydroxybenzoic acid was similar to that of methylparaben in terms of relative binding to the oestrogen receptor but its oestrogenic activity on gene expression and cell proliferation was lower than that of methylparaben. It can be concluded that removal of the ester group from parabens does not abrogate its oestrogenic activity and that p-hydroxybenzoic acid can give oestrogenic responses in human breast cancer cells. Copyright (C) 2005 John Wiley & Sons, Ltd.

Reversible phase variation in the phnE gene, which is required for phosphonate metabolism in Escherichia coli K-12

It is known that Escherichia coli K-12 is cryptic (Phn(-)) for utilization of methyl phosphonate (MePn) and that Phn(+) variants can be selected for growth on MePn as the sole P source. Variants arise from deletion via a possible slip strand mechanism of one of three direct 8-bp repeat sequences in phnE, which restores function to a component of a putative ABC type transporter. Here we show that Phn(+) variants are present at the surprisingly high frequency of >10(-2) in K-12 strains. Amplified-fragment length polymorphism analysis was used to monitor instability in phnE in various strains growing under different conditions. This revealed that, once selection for growth on MePn is removed, Phn(+) revertants reappear and accumulate at high levels through reinsertion of the 8-bp repeat element sequence. It appears that, in K-12, phnE contains a high-frequency reversible gene switch, producing phase variation which either allows ("on" form) or blocks ("off" form) MePn utilization. The switch can also block usage of other metabolizable alkyl phosphonates, including the naturally occurring 2-aminoethylphosphonate. All K-12 strains, obtained from collections, appear in the "off" form even when bearing mutations in mutS, mutD, or dnaQ which are known to enhance slip strand events between repetitive sequences. The ability to inactivate the phnE gene appears to be unique to K-12 strains since the B strain is naturally Phn(+) and lacks the inactivating 8-bp insertion in phnE, as do important pathogenic strains for which genome sequences are known and also strains isolated recently from environmental sources.