Synthesis of five-membered heterocycles by indirect electrochemical approach in "Green" media

Radical cyclization continues to be a central methodology for the preparation of natural products containing heterocyclic rings. Hence, some electrochemical results obtained by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis in the study of electroreductive intramolecular cyclization of ethyl (2S, 3R)-2-bromo-3-propargyloxy-3-(2’,3’,4’,6’-tetra-O-acetyl-beta-D-glucopyranosyloxy) propanoate (1a), 2-bromo-3-allyloxy-3-(2’,3’,4’,6’-tetra-O-acetyl-beta-D-glucopyranosyloxy)propanoate (1b), 2-bromo-[1-(prop-2-yn-1-yloxy)propyl]benzene (1c) and [1-bromo-2-methoxy-2-(prop-2’-yn-1-yloxy)ethyl]benzene (1d) promoted by (1,4,8,11-tetramethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane)nickel(I), [Ni(tmc)]+, electrogenerated at glassy carbon cathodes in ethanol and ethanol:water mixtures containing tetraalkylammonium salts, are presented. During controlled-potential electrolyses of solutions containing [Ni(tmc)]2+ and bromoalkoxylated compounds (1) catalytic reduction of the latter proceeds via one-electron cleavage of the carbon–bromine bond to form a radical intermediate that undergoes cyclization to afford the substituted tetrahydrofurans.

Imidazo-benzocrown ether functionalised amino acids: synthesis and fluorimetric chemosensing studies with metal cations

Comunicação em painel - P59

Synthesis, antiangiogenesis evaluation and molecular docking studies of 1-Aryl-3-[(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas: Discovery of a new substitution pattern for type II VEGFR-2 Tyr kinase inhibitors

The synthesis and biological evaluation of novel 1-aryl-3-[2-, 3- or 4-(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas 3, 4 and 5 as VEGFR-2 tyrosine kinase inhibitors, are reported. The 1-aryl-3-[3-(thieno[3,2-b]pyridin-7-ylthio)phenyl]ureas 4a-4h, with the arylurea in the meta position to the thioether, showed the lowest IC50 values in enzymatic assays (10-206 nM), the most potent compounds 4d-4h (IC50 10-28 nM) bearing hydrophobic groups (Me, F, CF3 and Cl) in the terminal phenyl ring. A convincing rationalization was achieved for the highest potent compounds 4 as type II VEGFR-2 inhibitors, based on the simultaneous presence of: (1) the thioether linker and (2) the arylurea moiety in the meta position. For compounds 4, significant inhibition of Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) proliferation (BrdU assay), migration (wound-healing assay) and tube formation were observed at low concentrations. These compounds have also shown to increase apoptosis using the TUNEL assay. Immunostaining for total and phosphorylated (active) VEGFR-2 was performed by Western blotting. The phosphorylation of the receptor was significantly inhibited at 1.0 and 2.5 microM for the most promising compounds. Altogether, these findings point to an antiangiogenic effect in HUVECs.

Laccase-catalyzed synthesis of conducting polyaniline-lignosulfonate composite

Enzymatic polymerization of aniline was first performed in lignosulfonate (LGS) template system. High-redox-potential catalyst laccase, isolated from Aspergillus, was used as a biocatalyst in the synthesis of conducting polyaniline/lignosulfonate (PANI-ES-LGS) complex using atmospheric oxygen as the oxidizing agent. The linear templates (LGS), also serving as the dopants, could facilitate the directional alignment of the monomer and improve the solubility of the conducting polymer. The process of the polymerization was monitored using UV-Vis spectroscopy, by which the conditions for laccase-catalyzed synthesis of PANI-ES-LGS complex were also optimized. The structure characterizations and solubility of the complex were carried out using corresponding characterization techniques respectively. The PANI-ES-LGS suspensions obtained was used as coating for cotton with a conventional padder to explore the applications of the complex. The variable optoelectronic properties of the coated cotton were confirmed by cyclic voltammetry and color strength test. The molecular weight changes of LGS treated by laccase were also studied to discuss the mechanism of laccase catalyzed aniline polymerization in LGS template system.

Synthesis of iminosugars through diastereo/enantioselective diels-alder cycloaddition

Tese de Doutoramento em Ciências (Especialidade em Química)

Systems biology approaches for the design of novel Saccharomyces cerevisiae winemaking strains for enhanced flavour compounds synthesis

Tese de Doutoramento em Biologia Ambiental e Molecular

Ultrasound enhances lipase-catalyzed synthesis of poly (ethylene glutarate)

The present work explores the best conditions for the enzymatic synthesis of poly (ethylene glutarate) for the first time. The start-up materials are the liquids; diethyl glutarate and ethylene glycol diacetate, without the need of addition of extra solvent. The reactions are catalyzed by lipase B from Candida antarctica immobilized on glycidyl methacrylate-ter-divinylbenzene-ter-ethylene glycol dimethacrylate at 40 °C during 18 h in water bath with mechanical stirring or 1 h in ultrasonic bath followed by 6 h in vacuum in both the cases for evaporation of ethyl acetate. The application of ultrasound significantly intensified the polyesterification reaction with reduction of the processing time from 24 to 7 h. The same degree of polymerization was obtained for the same enzyme loading in less time of reaction when using the ultrasound treatment. The degree of polymerization for long-term polyesterification was improved approximately 8-fold due to the presence of sonication during the reaction. The highest degree of polymerization achieved was 31, with a monomer conversion of 96.77%. The ultrasound treatment demonstrated to be an effective green approach to intensify the polyesterification reaction with enhanced initial kinetics and high degree of polymerization.

Synthesis of new peptide derivatives that self-assemble into nanostructured hydrogels for biomedical applications

Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Química)

Myocardial repair with long-term and low-dose administration of a nitric oxide synthesis inhibitor. Myofibroblasts, type III collagen and fibronectin

OBJECTIVE: To study the healing process of the myocardium in hypertensive rats undergoing inhibition of nitric oxide synthesis. METHODS: Two groups of animals were studied: one received L-NAME, 12mg/kg/day, and the other was a control group. The presence of type III collagen, fibronectin, and alpha-smooth muscle actin-positive cells was assessed by immunohistochemistry. RESULTS: Fibronectin was seen in both early and late lesions, while type III collagen was seen mainly in areas of incomplete healing, situated among myocytes and around the intramyocardial branches of the coronary arteries. Areas representing early and late lesions showed a population of spindle-shaped cells. Immunohistochemistry showed that these cells were positive for alpha-smooth muscle actin. CONCLUSION: In the myocardium of hypertensive rats, the alpha-smooth muscle actin-positive cells are related to the accumulation of type III collagen and fibronectin in the areas of myocardial damage.

Quantitative study of myocardial microcirculation in arterial hypertension due to progressive inhibition of NO synthesis

OBJECTIVE: To study the quantitative changes in intramyocardial blood vessels in rats in whom nitric oxide synthesis was inhibited. METHODS: Four groups of 10 rats were studied: control (C25 and C40) and L-NAME (L25 and L40). The animals L25 and L40 received L-NAME in the dosage of 50mg/kg/day for 25 and 40 days, respectively. On days 26 and 41 the animals in groups 25 and 40 were sacrificed. Analysis of the myocardium was performed using light microscopy and stereology. RESULTS: Arterial blood pressure and heart weight increased 74.5 and 57.8% after 25 days and 90.2 and 34.6% after 40 days, respectively. Comparing the L-NAME rats with the respective controls revealed that vessel volume density decreased 31.3% after 40 days, and the vessel length-density decreased 53.5% after 25 days and 25.7% after 40 days. The mean cross-sectional area of the vessels showed an important reduction of 154.6% after 25 days. The intramyocardial vessels decreased significantly in length- density in the L-NAME animals. The mean cross-sectional area of the vessels, which normally increases during heart growth between 25 and 40 days, showed a precocious increase by the 25th day in the L-NAME rats. This suggests an increase of the size of the heart, including blood vessels. CONCLUSION: The inhibition of the NO synthesis provokes rarefaction in the intramyocardial vessels that progresses with the time of administration of L-NAME.

Synthesis and biological evaluation of mono and bis-naphthalimide derivatives against SH-SY5Y, human brain cancer cells

Dissertação de mestrado em Medicinal Chemistry

Desarrollo de interfases con transferencia controlada de especies moviles. Síntesis, caracterizacion y aplicaciones. Development of Interphases with Controlled Transference of Mobile Species. Synthesis, Characterization and Applications.

Se propone sintetizar nuevos materiales como bloques de construcción de estructuras en escala nanometrica o micrométrica: nanotubos de carbono funcionalizados; nanopartículas metálicas; hidrogeles inteligentes; carbones mesoporosos. Con ellos se construiran interfaces solido/liquido estructuradas: multicapas autoensambladas, patrones micrométricos con heterogeneidad tridimensional y estructuras jerárquicas. Se estudiara el intercambio de especies móviles en las interfaces usando técnicas electroquímicas, espectroelectroquimicas, ópticas y de microscopia. De esta manera se podran controlar el intercambio en esa interface. En base a este conocimientos se desarrollaran aplicaciones tecnológicas tales como sensores de oligonucletidos, microceldas de combustible, arreglos de microelectrodos y supercapacitores.

Estudios de sistemas organizados con aplicaciones en nanoquímica, síntesis orgánica y en reactividad. Studies of organized systems with applications in nanochemistry, organic synthesis and reactivity.

El objetivo general de este proyecto es el estudio de distintos tipos de sistemas organizados, conocer los factores que determinan la forma de organización y las consecuencias que ésta tiene sobre la reactividad de moléculas que se encuentran en ese entorno organizado. Se pretende realizar, desde la fisicoquímica y la síntesis orgánica, aportes a áreas multidisciplinarias como la nanociencia y la nanotecnología. Se sintetizarán ciclodextrinas anfifílicas y se estudiará su comportamiento en solución y en interfases, sus propiedades de agregación y morfología. Se estudiará también la termodinámica de los procesos y la capacidad catalítica de estas ciclodextrinas anfifílicas en superficies bidimensionales en reacciones de hidrólisis de ésteres. Las ciclodextrinas anfifílicas sintetizadas en el laboratorio se utilizarán también en mezclas con otros surfactantes, con el objetivo de generar medios eficientes respecto a la solubilización y extracción de contaminantes orgánicos desde suelos. Se espera encontrar sistemas que presenten efectos sinérgicos. Se determinará el efecto de la formación de complejos con ciclodextrina sobre las propiedades fisicoquímicas y la reactividad de pesticidas de amplio uso en agricultura, en particular de compuestos organofosforados. Se investigarán ciclodextrinas que permitan controlar la liberación del agroquímico y se realizarán estudios de la reactividad de los pesticidas en solución y en medios que simulen el suelo determinando si la inclusión en las ciclodextrinas modifica la velocidad de descomposición. En la búsqueda de nuevos sistemas microheterogéneos se sintetizarán surfactantes gémini con una cadena hidrocarbonada y una perfluorada y se determinarán sus propiedades. Luego de su caracterización, estos surfactantes se aplicarán en estudios de reactividad de compuestos insolubles en agua.Se estudiará la formación de complejos de ciclodextrina con metales de transición y los mismos se utilizarán como catalizadores en reacciones de oxidación de sulfuros y de alquenos en medios acuosos y no acuosos buscando condiciones donde se logre inducción quiral. Se sintetizarán compuestos azufrados polifuncionales con los cuales se modificarán superficies de nanopartículas por quimioadsorción de los mismos. Dado que se pretende obtener compuestos con propiedades específicas que dependen de su estructura, se llevará a cabo el modelado computacional de las distintas moléculas en estudio, ya que esto podría aportar datos relevantes acerca de qué modificaciones estructurales podrían intensificar la propiedad o propiedades buscadas. En una etapa posterior se correlacionarán las propiedades predichas a través de cálculos teóricos con las observadas experimentalmente, lo que intrínsecamente conlleva a un mayor conocimiento del sistema.Los estudios propuestos en este proyecto permitirán avanzar en la comprensión de los factores supramoleculares que controlan y modulan la interacción de ligandos con sus receptores en interfases y la ocurrencia de reacciones hidrolíticas en interfases autoorganizadas.

Síntesis, caracterización y aplicaciones específicas de metalosilicatos cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de nanoestructuras. Synthesis, characterization and specific aplications of crystalline micro and mesoporous metallosilicates with nanostructures.

La síntesis de materiales cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de micro/nano partículas/clusters de especies formadas con entidades propias interaccionando con las redes, como óxidos de metales, cationes de neutralización, especies metálicas, etc., pueden potencialmente ser utilizados como "materiales hospedaje" en óptica, electrónica, sensores, como materiales magnéticos, en estrategias ambientales de control de la contaminación, catálisis en general y procesos de separación. Se sintetizaran y caracterizaran por diversas técnicas fisicoquímicas, zeolitas microporosas de poro medio (ZSM) y poro grande (Y), y materiales mesoporosos (MCM-41). La aplicación de los mismos se orientara, por una parte, a procesos catalíticos tecnológicamente innovadores relacionados con los siguientes campos: a)catálisis ambiental: transformación de desechos plásticos (polietileno, polipropileno, poliestireno o mezclas de los mismos) a hidrocarburos de mayor valor agregado (gasolinas, gasoil, gases licuados de petróleo, hidrocarburos aromáticos); b)química fina: oxidación parcial de hidrocarburos aromáticos hacia la obtención de commodities, fármacos, etc. Por otra parte, se evaluaran las propiedades magnéticas (ferromagnetismo, paramagnetismo, superparamagnetismo, diamagnetismo) que algunos de estos materiales presentan, en busca de su correlación con sus propiedades catalíticas, cuando sea factible. Se estudiaran las condiciones óptimas de síntesis de los materiales, aplicando técnicas hidrotermicas o sol gel, controlando variables como temperaturas y tiempos de síntesis, pH de geles iniciales-intermedios-finales, tipo de fuentes precursoras, etc. La modificación de las matrices con Co, Cr, Mn, H, o Zn, se realizara mediante diversos tratamientos químicos (intercambio, impregnación) a partir de las sales correspondientes, con el objeto de incorporar elementos activos al estado iónico, metálico, clusters, etc.; y la influencia de distintos tratamientos térmicos (oxidantes, inertes o reductores; atmósferas dinámicas o estáticas; temperaturas). La caracterización estructural de los materiales será por: AA (cuantificación elemental de bulk); XRD (determinacion de presencia de especies oxidos o metalicas de Zn, Co, Cr, o Mn; determinacion de cristalinidad y estructura); BET (determinacion de area superficial); DSC-TG-DTA (determinacion de estabilidad de las matrices sintetizadas); FTIR de piridina (determinacion de tipo-fuerza-cantidad de sitios activos); Raman y UV-reflectancia difusa (determinacion de especies ionicas interacturando o depositadas sobre las matrices); TPR (identificacion de especies reducibles); SEM-EDAX (determinacion de tamaño de particulas de especies activas y de las matrices y cuanfiticacion superficial); Magnetómetros SQUID y de muestra vibrante (medición de magnetización y susceptibilidad magnética a temperatura ambiente con variación de campo externo aplicado, y variación de temperaturas (4 a 300 K) con campo externo fijo). En síntesis, se plantean tres grandes áreas de trabajo: No1)Síntesis y caracterización de materiales micro y mesoporosos nanoestructurados; No2) Evaluación de las propiedades catalíticas; No3) Evaluación de las propiedades magnéticas. Estos lineamientos nos permitirán generar nuevos conocimientos científicos-tecnológicos, formando recursos humanos (dos becarios posdoctorales; un becario doctoral; tres becarios alumnos de investigación; aproximadamente 15 pasantes de grado al año) aptos para emprender tales desafíos. Los conocimientos originados son constantemente trabajados en las actividades docentes de grado y posgrado que los integrantes del proyecto poseen. Finalmente serán transmitidos y puestos a consideración de pares evaluadores en presentaciones a congresos nacionales e internacionales y revistas especializadas.

Síntesis y Caracterización de Materiales Nanoestructurados para el Almacenamiento de Hidrógeno. Hidrogen storage: Synthesis and characterization of nanostructured materials.

El hidrógeno tiene, actualmente, una atención considerable por su posible uso como combustible limpio y otros usos industriales y se ha demostrado que es posible hacer funcionar motores de combustión interna, por lo tanto es una alternativa viable respecto de fuentes de energía no renovables como el petróleo y tal vez sea en el futuro la tecnología más prometedora para reducir la contaminación, conservando el suministro de combustibles fósiles. Uno de los principales problemas para la utilización del hidrógeno como combustible es el del almacenamiento para que pueda ser seguro y transportable con todos los riesgos que esto supone. En este sentido el estudio de la adsorción de polímeros conductores (tal como polianilina, PANI o polipirrol PPy) y su posterior polimerización sobre hospedajes como aluminosilicatos meso y microporosos y carbones mesoporosos, es de suma importancia por sus propiedades para el almacenamiento de H2. El objetivo general de este proyecto es Investigar el almacenamiento de hidrógeno en nuevos composites nano/microestructurados. La síntesis de materiales micro/mesoporosos (MFI, MEL, BEA, L, MS41, SBA-15, SBA-1, SBA-3, SBA-16, CMK-3) para usos como hospedaje se realizan por sol-gel o síntesis hidrotérmica y se modificarán con TiO2, CeO2, ZrO2 y eventualmente con Ir, Ni, Zr. Muestras de estos hospedajes serán expuestos a vapores del monómero puro (anilina o pirrol). Luego se polimerizarán por polimerización oxidativa. Los nanocomposites sintetizados se caracterizarán por XRD, FTIR, DSC, TGA, SEM, TEM, EXFAS, XANES, UV-Vis. La adsorción de hidrógeno sobre los composites se llevará a cabo en un Reactor Parr, desde presiones atmosféricas y a altas presiones y varias temperaturas de adsorción . Los estudios de desorción de hidrogeno se llevarán a cabo en un equipo Chemisorb Micrometrics y se realizarán estudios termogravimétricos y de capacidad de retención de Hidrogeno por el nanocomposite. La importancia del estudio de este proceso tiene importantes implicancias económicas y sociales que serán preponderantes en el futuro debido a las cada vez más exigentes regulaciones ambientales. Además se contribuirá al avance del conocimiento científico, ya que es posible diseñar nuevos materiales, los que además permitirán generar reservorios de H2 con alta eficiencia. Por lo consiguiente: - Se desarrollarán nuevos materiales nanoestructurados, micro y mesoporosos y nanoclusters de especies activas en los hospedajes como así también la inclusión de polímeros (PANI, PPy) dentro de los canales de estos materiales. - Se caracterizarán estos materiales por métodos espectroscópicos (fisicoquímica de superficie). - Se estudiará la adsorción /absorcion de H2 en los nuevos materiales desarrollados. -Se aplicarán métodos de diseño de experimento (RDS), para optimizar el proceso de almacenamiento de H2, nivel de interacción de variables sinérgicas o colinérgicas.