Síntese de tetrahidroquinolinas a partir da D-eritrose

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Turning sunlight into stone: the oxalate-carbonate pathway in a tropical tree ecosystem.

An African oxalogenic tree, the iroko tree (Milicia excelsa), has the property to enhance carbonate precipitation in tropical oxisols, where such accumulations are not expected due to the acidic conditions in these types of soils. This uncommon process is linked to the oxalate-carbonate pathway, which increases soil pH through oxalate oxidation. In order to investigate the oxalate-carbonate pathway in the iroko system, fluxes of matter have been identified, described, and evaluated from field to microscopic scales. In the first centimeters of the soil profile, decaying of the organic matter allows the release of whewellite crystals, mainly due to the action of termites and saprophytic fungi. In addition, a concomitant flux of carbonate formed in wood tissues contributes to the carbonate flux and is identified as a direct consequence of wood feeding by termites. Nevertheless, calcite biomineralization of the tree is not a consequence of in situ oxalate consumption, but rather related to the oxalate oxidation inside the upper part of the soil. The consequence of this oxidation is the presence of carbonate ions in the soil solution pumped through the roots, leading to preferential mineralization of the roots and the trunk base. An ideal scenario for the iroko biomineralization and soil carbonate accumulation starts with oxalatization: as the iroko tree grows, the organic matter flux to the soil constitutes the litter, and an oxalate pool is formed on the forest ground. Then, wood rotting agents (mainly termites, saprophytic fungi, and bacteria) release significant amounts of oxalate crystals from decaying plant tissues. In addition, some of these agents are themselves producers of oxalate (e.g. fungi). Both processes contribute to a soil pool of "available" oxalate crystals. Oxalate consumption by oxalotrophic bacteria can then start. Carbonate and calcium ions present in the soil solution represent the end products of the oxalate-carbonate pathway. The solution is pumped through the roots, leading to carbonate precipitation. The main pools of carbon are clearly identified as the organic matter (the tree and its organic products), the oxalate crystals, and the various carbonate features. A functional model based on field observations and diagenetic investigations with δ13C signatures of the various compartments involved in the local carbon cycle is proposed. It suggests that the iroko ecosystem can act as a long-term carbon sink, as long as the calcium source is related to non-carbonate rocks. Consequently, this carbon sink, driven by the oxalate carbonate pathway around an iroko tree, constitutes a true carbon trapping ecosystem as defined by ecological theory.

A minimal i-motif stabilized by minor groove G:T:G:T tetrads

The repetitive DNA sequences found at telomeres and centromeres play a crucial role in the structure and function of eukaryotic chromosomes. This role may be related to the tendency observed in many repetitive DNAs to adopt non-canonical structures. Although there is an increasing recognition of the importance of DNA quadruplexes in chromosome biology, the co-existence of different quadruplex-forming elements in the same DNA structure is still a matter of debate. Here we report the structural study of the oligonucleotide d(TCGTTTCGT) and its cyclic analog d. Both sequences form dimeric quadruplex structures consisting of a minimal i-motif capped, at both ends, by a slipped minor groove-aligned G:T:G:T tetrad. These mini i-motifs, which do not exhibit the characteristic CD spectra of other i-motif structures, can be observed at neutral pH, although they are more stable under acidic conditions. This finding is particularly relevant since these oligonucleotide sequences do not contain contiguous cytosines. Importantly, these structures resemble the loop moiety adopted by an 11-nucleotide fragment of the conserved centromeric protein B (CENP-B) box motif, which is the binding site for the CENP-B.

A minimal i-motif stabilized by minor groove G:T:G:T tetrads

The repetitive DNA sequences found at telomeres and centromeres play a crucial role in the structure and function of eukaryotic chromosomes. This role may be related to the tendency observed in many repetitive DNAs to adopt non-canonical structures. Although there is an increasing recognition of the importance of DNA quadruplexes in chromosome biology, the co-existence of different quadruplex-forming elements in the same DNA structure is still a matter of debate. Here we report the structural study of the oligonucleotide d(TCGTTTCGT) and its cyclic analog d. Both sequences form dimeric quadruplex structures consisting of a minimal i-motif capped, at both ends, by a slipped minor groove-aligned G:T:G:T tetrad. These mini i-motifs, which do not exhibit the characteristic CD spectra of other i-motif structures, can be observed at neutral pH, although they are more stable under acidic conditions. This finding is particularly relevant since these oligonucleotide sequences do not contain contiguous cytosines. Importantly, these structures resemble the loop moiety adopted by an 11-nucleotide fragment of the conserved centromeric protein B (CENP-B) box motif, which is the binding site for the CENP-B.

ACID-SENSING ION CHANNELS: functional and molecular characterization in putative nociceptors, and modulation by nerve injury and serine protease

Résumé Les canaux ioniques ASICs (acid-sensing ion channels) appartiennent à la famille des canaux ENaC/Degenerin. Pour l'instant, quatre gènes (1 à 4) ont été clonés dont certains présentent des variants d'épissage. Leur activation par une acidification rapide du milieu extracellulaire génère un courant entrant transitoire essentiellement sodique accompagné pour certains types d'ASICs d'une phase soutenue. Les ASICs sont exprimés dans le système nerveux, central (SNC) et périphérique (SNP). On leur attribue un rôle dans l'apprentissage, la mémoire et l'ischémie cérébrale au niveau central ainsi que dans la nociception (douleur aiguë et inflammatoire) et la méchanotransduction au niveau périphérique. Toutefois, les données sont parfois contradictoires. Certaines études suggèrent qu'ils sont des senseurs primordiaux impliqués dans la détection de l'acidification et la douleur. D'autres études suggèrent plutôt qu'ils ont un rôle modulateur inhibiteur dans la douleur. De plus, le fait que leur activation génère majoritairement un courant transitoire alors que les fibres nerveuses impliquées dans la douleur répondent à un stimulus nocif avec une adaptation lente suggère que leurs propriétés doivent être modulés par des molécules endogènes. Dans une première partie de ma thèse, nous avons abordé la question de l'expression fonctionnelle des ASICs dans les neurones sensoriels primaires afférents du rat adulte pour clarifier le rôle des ASICs dans les neurones sensoriels. Nous avons caractérisé leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques par la technique du patch-clamp en configuration « whole-cell ». Nous avons pu démontrer que près de 60% des neurones sensoriels de petit diamètre expriment des courants ASICs. Nous avons mis en évidence trois types de courant ASIC dans ces neurones. Les types 1 et 3 ont des propriétés compatibles avec un rôle de senseur du pH alors que le type 2 est majoritairement activé par des pH inférieurs à pH6. Le type 1 est médié par des homomers de la sous-unité ASIC1 a qui sont perméables aux Ca2+. Nous avons étudié leur co-expression avec des marqueurs des nocicepteurs ainsi que la possibilité d'induire une activité neuronale suite à une acidification qui soit dépendante des ASICs. Le but était d'associer un type de courant ASIC avec une fonction potentielle dans les neurones sensoriels. Une majorité des neurones exprimant les courants ASIC co-expriment des marqueurs des nocicepteurs. Toutefois, une plus grande proportion des neurones exprimant le type 1 n'est pas associée à la nociception par rapport aux types 2 et 3. Nous avons montré qu'il est possible d'induire des potentiels d'actions suite à une acidification. La probabilité d'induction est proportionnelle à la densité des courants ASIC et à l'acidité de la stimulation. Puis, nous avons utilisé cette classification comme un outil pour appréhender les potentielles modulations fonctionnelles des ASICs dans un model de neuropathie (spared nerve injury). Cette approche fut complétée par des expériences de «quantitative RT-PCR ». En situation de neuropathie, les courants ASIC sont dramatiquement changés au niveau de leur expression fonctionnelle et transcriptionnelle dans les neurones lésés ainsi que non-lésés. Dans une deuxième partie de ma thèse, suite au test de différentes substances sécrétées lors de l'inflammation et l'ischémie sur les propriétés des ASICs, nous avons caractérisé en détail la modulation des propriétés des courants ASICs notamment ASIC1 par les sérines protéases dans des systèmes d'expression recombinants ainsi que dans des neurones d'hippocampe. Nous avons montré que l'exposition aux sérine-protéases décale la dépendance au pH de l'activation ainsi que la « steady-state inactivation »des ASICs -1a et -1b vers des valeurs plus acidiques. Ainsi, l'exposition aux serine protéases conduit à une diminution du courant quand l'acidification a lieu à partir d'un pH7.4 et conduit à une augmentation du courant quand l'acidification alleu à partir d'un pH7. Nous avons aussi montré que cette régulation a lieu des les neurones d'hippocampe. Nos résultats dans les neurones sensoriels suggèrent que certains courants ASICs sont impliqués dans la transduction de l'acidification et de la douleur ainsi que dans une des phases du processus conduisant à la neuropathie. Une partie des courants de type 1 perméables au Ca 2+ peuvent être impliqués dans la neurosécrétion. La modulation par les sérines protéases pourrait expliquer qu'en situation d'acidose les canaux ASICs soient toujours activables. Résumé grand publique Les neurones sont les principales cellules du système nerveux. Le système nerveux est formé par le système nerveux central - principalement le cerveau, le cervelet et la moelle épinière - et le système nerveux périphérique -principalement les nerfs et les neurones sensoriels. Grâce à leur nombreux "bras" (les neurites), les neurones sont connectés entre eux, formant un véritable réseau de communication qui s'étend dans tout le corps. L'information se propage sous forme d'un phénomène électrique, l'influx nerveux (ou potentiels d'actions). A la base des phénomènes électriques dans les neurones il y a ce que l'on appelle les canaux ioniques. Un canal ionique est une sorte de tunnel qui traverse l'enveloppe qui entoure les cellules (la membrane) et par lequel passent les ions. La plupart de ces canaux sont normalement fermés et nécessitent d'être activés pour s'ouvrire et générer un influx nerveux. Les canaux ASICs sont activés par l'acidification et sont exprimés dans tout le système nerveux. Cette acidification a lieu notamment lors d'une attaque cérébrale (ischémie cérébrale) ou lors de l'inflammation. Les expériences sur les animaux ont montré que les canaux ASICs avaient entre autre un rôle dans la mort des neurones lors d'une attaque cérébrale et dans la douleur inflammatoire. Lors de ma thèse je me suis intéressé au rôle des ASICs dans la douleur et à l'influence des substances produites pendant l'inflammation sur leur activation par l'acidification. J'ai ainsi pu montrer chez le rat que la majorité des neurones sensoriels impliqués dans la douleur ont des canaux ASICs et que l'activation de ces canaux induit des potentiels d'action. Nous avons opéré des rats pour qu'ils présentent les symptômes d'une maladie chronique appelée neuropathie. La neuropathie se caractérise par une plus grande sensibilité à la douleur. Les rats neuropathiques présentent des changements de leurs canaux ASICs suggérant que ces canaux ont une peut-être un rôle dans la genèse ou les symptômes de cette maladie. J'ai aussi montré in vitro qu'un type d'enryme produit lors de l'inflammation et l'ischémie change les propriétés des ASICs. Ces résultats confirment un rôle des ASICs dans la douleur suggérant notamment un rôle jusque là encore non étudié dans la douleur neuropathique. De plus, ces résultats mettent en évidence une régulation des ASICs qui pourrait être importante si elle se confirmait in vivo de part les différents rôles des ASICs. Abstract Acid-sensing ion channels (ASICs) are members of the ENaC/Degenerin superfamily of ion channels. Their activation by a rapid extracellular acidification generates a transient and for some ASIC types also a sustained current mainly mediated by Na+. ASICs are expressed in the central (CNS) and in the peripheral (PNS) nervous system. In the CNS, ASICs have a putative role in learning, memory and in neuronal death after cerebral ischemia. In the PNS, ASICs have a putative role in nociception (acute and inflammatory pain) and in mechanotransduction. However, studies on ASIC function are somewhat controversial. Some studies suggest a crucial role of ASICs in transduction of acidification and in pain whereas other studies suggest rather a modulatory inhibitory role of ASICs in pain. Moreover, the basic property of ASICs, that they are activated only transiently is irreconcilable with the well-known property of nociception that the firing of nociceptive fibers demonstrated very little adaptation. Endogenous molecules may exist that can modulate ASIC properties. In a first part of my thesis, we addressed the question of the functional expression of ASICs in adult rat dorsal root ganglion (DRG) neurons. Our goal was to elucidate ASIC roles in DRG neurons. We characterized biophysical and pharmacological properties of ASIC currents using the patch-clamp technique in the whole-cell configuration. We observed that around 60% of small-diameter sensory neurons express ASICs currents. We described in these neurons three ASIC current types. Types 1 and 3 have properties compatible with a role of pH-sensor whereas type 2 is mainly activated by pH lower than pH6. Type 1 is mediated by ASIC1a homomultimers which are permeable to Ca 2+. We studied ASIC co-expression with nociceptor markers. The goal was to associate an ASIC current type with a potential function in sensory neurons. Most neurons expressing ASIC currents co-expressed nociceptor markers. However, a higher proportion of the neurons expressing type 1 was not associated with nociception compared to type 2 and -3. We completed this approach with current-clamp measurements of acidification-induced action potentials (APs). We showed that activation of ASICs in small-diameter neurons can induce APs. The probability of AP induction is positively correlated with the ASIC current density and the acidity of stimulation. Then, we used this classification as a tool to characterize the potential functional modulation of ASICs in the spared nerve injury model of neuropathy. This approach was completed by quantitative RT-PCR experiments. ASICs current expression was dramatically changed at the functional and transcriptional level in injured and non-injured small-diameter DRG neurons. In a second part of my thesis, following an initial screening of the effect of various substances secreted during inflammation and ischemia on ASIC current properties, we characterized in detail the modulation of ASICs, in particular of ASIC1 by serine proteases in a recombinant expression system as well as in hippocampal neurons. We showed that protease exposure shifts the pH dependence of ASIC1 activation and steady-state inactivation to more acidic pH. As a consequence, protease exposure leads to a decrease in the current response if ASIC1 is activated by a pH drop from pH 7.4. If, however, acidification occurs from a basal pH of 7, protease-exposed ASIC1a shows higher activity than untreated ASIC1a. We provided evidence that this bi-directional regulation of ASIC1a function also occurs in hippocampal neurons. Our results in DRG neurons suggest that some ASIC currents are involved in the transduction of peripheral acidification and pain. Furthermore, ASICs may participate to the processes leading to neuropathy. Some Ca 2+-permeable type 1 currents may be involved in neurosecretion. ASIC modulation by serine proteases may be physiologically relevant, allowing ASIC activation under sustained slightly acidic conditions.

Mangaani mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Mangaanilla on havaittu olevan haitallisia vaikutuksia mekaanisen massan peroksidivalkaisussa. Suurin ongelma on mangaanin katalyyttisen aktiivisuuden aiheuttama peroksidin hajoaminen. On havaittu, että mangaanin hapetusasteella voisi olla merkittävä vaikutus mangaanin kelatoitumiseen sekä sen katalysoimaan peroksidin hajoamiseen valkaisun aikana. Työssä selvitettiin, miten massan mangaanipitoisuus ja mangaanin hapetusasteen muutos vaikuttavat valkaisuun ja mangaanin kelatoitumiseen. Laboratoriokokeiden tulokset osoittavat, että mangaani kelatoituu hapetusasteilla +II ja +III happamissa oloissa yhtä hyvin. pH:n nousu heikentää enemmän hapetusasteella +III olevan mangaanin kelatoitumista. Mangaani ei kelatoidu hapetusasteella +IV lainkaan. Valkaisukokeiden perusteella mangaani katalysoi peroksidin hajoamista hapetusasteilla +II ja +III yhtä voimakkaasti, mikä näkyy samalla vaaleuden nousun heikkenemisenä peroksidin määrän vähetessä. Mn(IV) ei katalysoi peroksidin hajoamista ollenkaan ja sen vaikutus vaaleuteen on selvästi pienempi kuin hapetusasteilla +II ja +III. Laboratoriokokeiden tulokset osoittavat myös, että kompleksinmuodostajalla on valkaisussa selvä positiivinen vaikutus. DTPA estää hapetusasteen +II katalyyttistä aktiivisuutta voimakkaammin kuin hapetusasteen +III. Valkaisusakeuden nosto pienensi mangaanin katalyyttistä aktiivisuutta, minkä oletettiin johtuvan stabilointikemikaalien konsentraation noususta.

Koboltin ja nikkelin poisto sinkkisulfaattiliuoksesta ioninvaihdolla

Työssä tutkittiin kahden silikapohjaisen erotusmateriaalin soveltuvuutta nikkelin ja koboltin poistoon sinkkisulfaattiliuoksista. Suurin osa kokeista tehtiin ioninvaihtimella, jonka funktionaalinen ryhmä on iminodietikkahappo. Vertailuerotusmateriaalin toiminta perustui adsorptioon. Liuoksina käytettiin sekä autenttista prosessiliuosta että synteettistä ZnSO4-liousta. Ioninvaihtimen kestävyyskokeissa selvisi, että tutkittu ioninvaihdin kestää hyvin sekä 60 oC lämpötilan että happamia olosuhteita. Emäksisissä liuoksissa silikarunko ei kestä. Jo 0,1 M NaOH-liuos liuottaa merkittävästi hartsia vuorokauden aikana. Vaihtimen vetyionikapasiteetiksi saatiin titrauksella 2,3 mekv/g. Tasapainokokeilla saatiin selville, että ioninvaihdin on selektiivinen nikkelille sinkin suhteen ja että selektiivisyys kasvaa liuoksen pH:n laskiessa. Koboltille ioninvaihdin ei ole selektiivinen sinkin suhteen. Mikäli sinkin pitoisuus on tuhansia kertoja nikkelin pitoisuutta suurempi, ei ioninvaihtimen Ni-selektiivisyys riitä myöskään nikkelille. Synteettisillä ZnSO4-liuoksilla tehtyjen kolonnikokeiden perusteella havaittiin, että tutkitulla ioninvaihtimella voidaan laimeista ZnSO4-liuoksista poistaa nikkeliä selektiivisesti. Nikkelin eluointi onnistui helposti 1 M H2SO4:lla. Vertailukokeen perusteella oli ioninvaihtimen Ni/Zn-selektiivisyys referenssiadsorbentin Ni/Zn-selektiivisyyttä pienempi. Ioninvaihtokolonnin mallintaminen ei onnistunut riittävän hyvin kuvaamaan ioninvaihtimessa tapahtuvaa samanaikaista ioninvaihtoa ja adsorptiota. Sen sijaan kun kolonnissa oli vertailumateriaalina käytetty adsorbentti, saatiin kolonnikokeiden tulokset mallilla hyvin ennustettua.

Puumassapesurin suotautumisolojen kartoitus ja simulointi

Työn tavoitteena oli tutkia sellumassan suotautumiseen liittyviä tekijöitä Ahlstrom Machineryn Drum Displacer™ -puumassapesurissa (DD-pesuri). Teoriaosassa tarkasteltiin aluksi suotautumisen teoriaa kuitu-vesi-suspensiossa, minkä jälkeen esiteltiin suotautumisnopeuteen vaikuttavia fysikaalisia ja kemiallisia vaikutusmekanismeja. Seuraavaksi kuvattiin massan pesun yleisiä perusteita sekä teoriaa puumassapesureissa. Lopuksi tarkasteltiin pesurien kytkeytymistä muuhun kuitulinjaan sekä prosessista johtuvia pesun toiminnan ulkoisia häiriötekijöitä. Kokeellisen osan aluksi tarkasteltiin paine- ja lämpötilamittauksien avulla massapesurissa vallitsevia prosessioloja. Mittaustulosten perusteella pumppausolot pesurin suodoslinjoissa ovat vaikeahkot ja häiriötilanteita voi esiintyä, mutta käytäntö on osoittanut tästä olevan vain harvoin haittaa prosessin toiminnalle. Pesureissa toteutuneet syrjäytysnopeudet laskettiin ja niitä verrattiin syrjäytystestien antamiin tuloksiin. Kuitulinjasta riippuen testin vastaavuus tehdasprosessiin vaihteli suuresti. Syrjäytystesteillä kokeiltiin myös tehdasprosesseissa usein esiintyvien muuttujien vaikutusta sellukakun syrjäytettävyyteen. Kakun paksuus ja syrjäytyslämpötila vaikuttivat syrjäytysnopeuteen Darcyn lain mukaisesti. Alipaineen massakakun alapuolella havaittiin huonontavan syrjäytysnopeutta verrattuna tilanteeseen, jossa kakun alla vallitsi ilmanpaine. Tämä havainto on selvästi ristiriidassa suotautumisen teorian kanssa. Massakakun muodostumis-pH osoittautui ratkaisevaksi lopulliselle syrjäytysnopeudelle, sillä alkalisissa oloissa muodostetun kuitukakun syrjäytysnopeus ei enää parantunut happamalla syrjäytysnesteellä. Happamissa oloissa muodostetun kakun syrjäytysnopeus oli alkalisista parempi, mutta se alkoi hitaasti alentua, kun syrjäytysneste vaihtui alkaliseen. Massan laimentaminen ennen syrjäytystä alkalisella tehdassuodoksella puhtaan veden sijasta alensi ligniinipitoisella massalla lopullista syrjäytysnopeutta. Shirato-Tillerin mallilla ja Jönssonin staattisella mallilla simuloitiin numeerisesti syrjäytystestiä kahdessa eri pH:ssa, ja simulointituloksia verrattiin vastaavissa oloissa tehtyihin syrjäytystesteihin. Shirato-Tillerin mallin antamien syrjäytysnopeuksien havaittiin olevan lähellä syrjäytystestien nopeuksia, kun Jönssonin mallin antamat tulokset jäivät huomattavasti testituloksia alemmiksi. Herkkyystarkastelussa havaittiin mallien olevan varsin herkkiä parametrien virheille. Hajonta vaadittavien kuituparametrien määrityksissä ja menetelmien työläys rajoittavat numeerisen simuloinnin käytettävyyttä, sillä kuituparametrien määrityksen vaatima työmäärä on ainakin toistaiseksi syrjäytystestiä suurempi. Lopuksi todettiin, että oikeiden syrjäytysolosuhteiden käyttö on ensiarvoisen tärkeää oikeiden tulosten saamiseksi sekä kokeellisessa että numeerisessa simuloinnissa. Nykyinen syrjäytystestilaitteisto on pienin muutoksin käyttökelpoinen, kun massan testaus prosessioloissa tulee rutiininomaiseksi.

Reações de Etanol com CO/H2 na Presença do Sistema Catalítico Ru(acac)3/I-

The hydrocarbonylation reaction of ethanol with a CO/H2 mixture assisted by Ru(acac)3/iodide was investigated. Bronsted and Lewis acids and iodides salt were used as homogeneous promoters. The etherification reaction was the main reaction under typical acidic conditions of the catalytic system. When a hydrocarbon solvent (toluene) was added to the initial reaction, the alcohol conversion and the carbonylation products were increased. The catalytic activity of the Bronsted acids (conv. EtOH = 71-92%) was higher than that of the Lewis acids promoters (conv. EtOH = 65-85%). The salt present the lower catalytic activity among the promoters used. The long time reaction carried out with ethanol showed an increase of the product selectivity of the homologation and carbonylation reactions while the etherification reaction selectivity decreased. The recycled ether led to 60-65% ethanol conversion to C5 and C6 products. The main catalytic species are H+[Ru(CO)3I3]-, [HRu3(CO)11]- and [HRu(CO)4]-. The first one is active in the carbonylation and homologation reactions of alcohols while the two others take part only in the homologation reaction.

Estudo da influência da natureza de reticulantes e aditivos orgânicos sobre o comportamento de géis de quitosana

The physical-chemical process of swelling in water-based gel of natural polymers is investigated with the purpose of applying these systems to biomedical materials for controlled release of drugs. In this work we develop a study about the sol-gel transition of solutions of chitosan in the presence of formaldehyde and glutaraldehyde like crosslinking agents and we have determined the effect of many aditives in the time of gelification from the elaborated sistems. The phisical-chemistry process of swelling of the formed gels was evaluated in function of the degree of crosslinking of the incorporated aditives and the pH. Gelling times of chitosan solutions were obtained using viscosimetric measurement, in the pre-gel state, as well as condutivity ones.The results obtained suggest that component concentration modifies the kinetic profile of the transition and the swelling behavior. Regarding H+ content, the gels were highly susceptible to swelling in acidic conditions, which characterize this system as pH - sensitive.

Adsorção do corante Reativo Azul 19 em solução aquosa por lama vermelha tratada quimicamente com peróxido de hidrogênio

Adsorption of Reactive Blue 19 dye onto activated red mud was investigated. Red mud was treated with hydrogen peroxide (LVQ) and heated at both 400 ºC (LVQ400) and 500 ºC (LVQ500). These samples were characterized by pH, specific surface area, point of zero charge and mineralogical composition. Adsorption was found to be significantly dependent on solution pH, with acidic conditions proving to be the most favorable. The adsorption followed pseudo-second-order kinetics. The Langmuir isotherm was the most appropriate to describe the phenomenon of dye removal using LVQ, LVQ400 and LVQ500, with maximum adsorption capacity of 384.62, 357.14 and 454.54 mg g-1, respectively.

Investigations towards the synthesis of isotope labelled analogues of tocopherols and tocotrienols /

Vitamin E is considered as the most effective lipophilic chain breaking antioxidant. a-Tocopherol and its analogues have been studied thoroughly with regards to its biokinetics and bioavailabily. Deuterated tocopherols have been synthesized and utilized in such studies. Tocotrienols are arousing more and more interest because of their high efficiency as antioxidants. However, to date, there is no effective synthetic method reported for deuterated tocotrienols. This thesis is focused on the investigation of the synthetic methods of deuterated tocotrienols and their analogues: 5-trideuteromethyl-a-tocotrienol, 5- trideuteromethyl-p-tocotrienol, tocotrienol acetate, silyl tocotrienol ether, etc. Several synthetic procedures for the preparation of poly-deuterated tocopherols are known. Mainly the deuterium is introduced by use of labelled formaldehyde and deuterated hydrogen chloride under Lewis acid catalysis. However, these methods are not effective in tocotrienols due to exchange of protons for deuterium at other sites under the acidic conditions. We developed several different approaches to generate polydeuterated tocotrienols by using both morpholinomethylation followed by reduction with NaCNBDs as deuterated reducing reagents and transmetalation strategy. The 5-trideuteromethyl-a-tocotrienol was finally obtained in a satisfactory yield of 60%. In addition, this thesis also discussed the study of structural comparison and the chemical property difference of tocopherols and tocotrienols, which provides hints to explain the reactivity difference of them towards oxidation at the C3-C4 positions.Furthermore, the methodology of halogenation and dehydrohalogenation of tocotrienol was explored to prepare a hexaene tocotrienol derivative as a florescent reporter of tocopherol.

1,1-enediamines and β-substituted enamines in heterocyclic synthesis

The work in this thesis mainly deals with l,l-enediamines and ~ -substituted enamines (push-pull olefines) and their reactions, leading to the formation of a number of heterocycles. Various ~-substituted enamines were prepared by a 'one pot synthesis' in which a l,l-enediamine presumably acts as an intermediate. These enamines, various substituted crotonamides and propenamides, were made by using two different orthoesters, various secondary and primary amines and cyanoacetamide. Their structures, mechanism of formation and geometry are discussed. A synthetic route to various unsymmetrically substituted pyridines was examined. Two substituted pyridinones were obtained by using two different ~-substituted enamines and cyanoacetamide. In one case a dihydropyridine was isolated. This dihydropyridine, on heating in acidic conditions, gave a pyridinone, which confirmed this dihydropyridine as an intermediate in this pyridine synthesis. A new synthetic method was used to make highly substituted pyridinones, which involved the reaction of l,l-enediamines with the ~-substituted enamines. A one pot synthesis and an interrupted one pot synthesis were used to make these pyridinones. Two different orthoesters and three different secondary amines were used. Serendipitous formation of a pyrimidinone was observed when pyrrolidine was used as the secondary amine and triethyl orthopropionate was used as the orthoester. In all cases cyanoacetamide was used as the carbon acid. This pyridine synthesis was designed with aI, l-enediamine as the Michael donor and the ~ -substituted enamines as Michael acceptors. Substituted ureas were obtained in two cases, which was a surprise. Some pyrimidines were made by reacting two substituted enamines with two different amidines. When benzamidine was used, the expected pyrimidines were obtained. But, when 2-benzyl-2-thiopseudourea (which is also an amidine) was used, of the two expected pyrimidines, only one was obtained. In the other case, an additional substitution reaction took place in which the S-benzyl group was lost. An approach to quinazolone and benzothiadiazine synthesis is discussed. Two compounds were made from 1, I-dimorpholinoethene

Synthèse d’un inhibiteur de la rénine, l’aliskiren et développement de méthodes catalytiques d’alkylation asymétrique

Une nouvelle approche pour la synthèse de l’aliskiren, un puissant inhibiteur de la rénine pour le traitement de l’hypertension chez l’homme, a été développée. De cette approche, des étapes clés tels qu’une allylation avec un des catalyseurs de MacMillan, une cyclisation par métathèse (RCM) pour la préparation d’une lactone à neuf membres et une séquence de réactions d’aziridination diastéréosélective/réarrangement de cycle par une catalyse acide donnant un produit aminohydroxylé ont permis de compléter la synthèse de l’aliskiren en 11 étapes. Durant l’élaboration de la séquence de réactions pour la préparation de l’aliksiren, il a été noté que la lactone à neuf membres avait une facilité à se réarranger via des intermédiaires quinonoïdaux et les produits issus de cette tendance ont été analysés. De plus, une étude sur la réaction de RCM, donnant la lactone à neuf membres, a montré une dépendance envers la nature diastéréomérique du substrat de départ. Une méthodologie d’alpha-allylation asymétrique de cétones catalysée au palladium, tirant avantage d’un ligand chiral PHOX, a été explorée et utilisée en vue de la synthèse de l’aliskiren. De cette méthode, une étude pour la synthèse de produits alpha-allylcétones acycliques a été démontrée et un effet d’additif sur la sélectivité et la vitesse de réaction a été découvert. De plus, la production d’un intermédiaire avancé d’un produit d’intérêts a été accomplie et la nature de la contribution de l’additif a été investiguée. Les produits obtenus depuis la méthodologie d’allylation catalysée au palladium et la formation d’intermédiaire cationique des certains dérivés de la synthèse de l’aliskiren ont inspirés une nouvelle approche faisant appel à des techniques d’alkylation en catalyse acide pour la formation de produits diaryliques. Il a été trouvé que le catalyseur de chlorure d’or(III) et de triflate de bismuth(III) étaient particulièrement efficaces, démontrant une différence de cinétique pour la réactivité d’un mélange diastéréoisomériques d’alcools alpha-substitués de départ.