A simple halide-to-anion exchange method for heteroaromatic salts and ionic liquids

A broad and simple method permitted halide ions in quaternary heteroaromatic and ammonium salts to be exchanged for a variety of anions using an anion exchange resin (A− form) in non-aqueous media. The anion loading of the AER (OH− form) was examined using two different anion sources, acids or ammonium salts, and changing the polarity of the solvents. The AER (A− form) method in organic solvents was then applied to several quaternary heteroaromatic salts and ILs, and the anion exchange proceeded in excellent to quantitative yields, concomitantly removing halide impurities. Relying on the hydrophobicity of the targeted ion pair for the counteranion swap, organic solvents with variable polarity were used, such as CH3OH, CH3CN and the dipolar nonhydroxylic solvent mixture CH3CN:CH2Cl2 (3:7) and the anion exchange was equally successful with both lipophilic cations and anions.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

Supramolecular Gold Metallogelators: The Key Role of Metallophilic Interactions

Gold metallogelators is an emerging area of research. The number of results published in the literature is still scarce. The majority of these gels is observed in organic solvents, and the potential applications are still to be explored. In this work, we present an overview about gold metallogelators divided in two different groups depending on the type of solvent used in the gelation process (organogelators and hydrogelators). A careful analysis of the data shows that aurophilic interactions are a common motif directly involved in gelation involving Au(I) complexes. There are also some Au(III) derivatives able to produce gels but in this case the organic ligands determine the aggregation process. A last section is included about the potential applications that have been reported until now with this new and amazing class of supramolecular assemblies.

Nuclear magnetic resonance investigation of structure and dynamics of some electrolyte solutions

Electrolyte solutions are of importance in a wide range of scientific contexts and as such have attracted considerable theoretical and experimental effort over many years. Nuclear Magnetic resonance provides a precise and versatile tool for investigation of electrolyte solutions, both in water and in organic solvents. Many structural and dynamic properties can be obtained through NMR experiments. The solution of aluminum chloride in water was studied. Different concentrations were taken for investigation. Independence of maximum line shift from concentration and acidity was shown. Six-coordinated structure of solvation shell was confirmed by experiments on 'H and 27A1 nuclei. Diffusion coefficients were studied. The solution of nickel chloride in methanol was studied. Lines, corresponding to coordinated and bulk methanol were found. Four-, five- and six-coordinated structures were found in different temperatures. The line for coordinated -OD group of deuterated methanol was observed on 2H spectrum for the first time. Partial deuteration of CH3 group was detected. Inability to observe coordinated -OH group was explained.

O emprego de lipases como agentes de resolução cinética de enantiômeros em síntese orgânica: aspectos gerais sobre a influência do solvente

In organic synthesis, lipases are the most frequently used biocatalysts. They are efficient stereoselective catalysts in the kinetic resolution of a wide variety of chiral compounds. The discovery that enzymes possess catalytic activity in organic solvents has made it possible to address the question of reaction medium influence on enzymatic specificity. Perhaps the most exciting and significant development in this emerging area is the discovery that enzyme specificity, in particular enantioselectivity, can be affected by changing from one organic solvent to another. This article discusses the scope and possible mechanistic models of this phenomenon in hydrolases, specially lipases, as well as directions of future research in the area.

Líquido iônico [bmim.PF6] como solvente: um meio conveniente para estudos por fotólise por pulso de laser

The spectroscopic behavior of thioxanthone and benzil (diphenylethanedione or dibenzoyl) in the ionic liquid [bmim.PF6] has been investigated employing the laser flash photolysis technique. Triplet-triplet absorption spectra for these carbonyl compounds in [bmim.PF6] are similar to those observed in organic solvents. The triplet lifetime for thioxanthone in desogygenated samples is very long (71 μs), whereas in oxygen-saturated solution is 500 ns, which indicates the low oxygen solubility in this solvent. For benzil, lifetimes of 10 μs in [bmim.PF6] and 3.8 μs in acetonitrile were obtained. The decay for triplet thioxanthone and benzil follows a clear first order kinetics in [bmim.PF6], from which one can conclude that triplet-triplet annihilation is not an important decay process in this solvent.

Lipase-catalyzed Approaches towards Secondary Alcohols: Intermediates for Enantiopure Drugs

The use of enantiopure intermediates for drug synthesis is a trend in pharmaceutical industry. Different physiological effects are associated with the enantiomers of chiral molecules. Thus, the safety profile of a drug based on an enantiopure active pharmaceutical ingredient is more reliable. Biocatalysis is an important tool to access enantiopure molecules. In biocatalysis, the advantage of selectivity (chemo-, regio- and stereoselectivity) is combined with the benefits of a green synthesis strategy. Chemoenzymatic syntheses of drug molecules, obtained by combining biocatalysis with modern chemical synthesis steps usually consists of fewer reaction steps, reduced waste production and improved overall synthetic efficiency both in yields and enantio- and/or diastereoselectivities compared with classical chemical synthesis. The experimental work together with the literature review clearly indicates that lipase catalysis is highly applicable in the synthesis of enantiopure intermediates of drug molecules as the basis to infer the correct stereochemistry. By lipase catalysis, enantiopure secondary alcohols used as intermediates in the synthesis of Dorzolamide, an antiglaucoma drug, were obtained. Enantiopure _-hydroxy nitriles as potential intermediates for the synthesis of antidepressant drugs with 1-aryl-3- methylaminopropan-1-ol structure were also obtained with lipases. Kinetic resolution of racemates was the main biocatalytic approach applied. Candida Antarctica lipase B, Burkholderia cepacia lipase and Thermomyces lanuginosus lipase were applied for the acylation of alcohols and the alcoholysis of their esters in organic solvents, such as in diisopropyl ether and tert-butyl methyl ether. Candida Antarctica lipase B was used under solvent free conditions for the acylation of ethyl 3-hydroxybutanoate.

Síntesi i Reactivitat de nous Macrocicles Nitrogenats Poliinsaturats

En aquesta tesi s'han sintetitzat macrocicles nitrogenats poliinsaturats de diferents mides i s'ha estudiat la seva reactivitat. S'han preparat macrocicles de quinze i setze baules triacetilènics i de quinze baules contenint dos triples i un doble enllaç a l'estructura. S'ha estudiat la ciclotrimerització [2+2+2] d'aquests macrocicles catalitzada per metalls de transició en dissolvents orgànics convencionals o en sals foses. S'han sintetitzat complexos de rodi contenint un lligand carbènic N-heterocíclic per tal d'utilitzar-los com a catalitzadors alternatius al complex de Wilkinson en les reaccions de ciclotrimerització dels macrocicles poliinsaturats i d'altres anàlegs oberts. Els complexos carbènics sintetitzats han presentat una eficiència lleugerament superior a la del catalitzador de Wilkinson. També s'ha iniciat un estudi mecanístic de la cicloisomerització d'aquests macrocicles induïda tèrmicament. Finalment, s'han preparat macrocicles de catorze i dinou baules contenint un nucli endiínic a més d'altres insaturacions i s'ha estudiat la corresponent ciclació de Bergman en estat sòlid.

Solvent Effects on the Formation of Nanoparticles and Multilayered Coatings Based on Hydrogen-Bonded Interpolymer Complexes of Poly(acrylic acid) with Homo- and Copolymers of N-Vinyl Pyrrolidone

The formation of hydrogen-bonded interpolymer complexes between poly(acrylic acid) and poly(N-vinyl pyrrolidone) as well as amphiphilic copolymers of N-vinyl pyrrolidone with vinyl propyl ether has been studied in aqueous and organic solutions. It was demonstrated that introduction of vinyl propyl ether units into the macromolecules of the nonionic polymer enhances their ability to form complexes in aqueous solutions due to more significant contribution of hydrophobic effects. The complexation was found to be a multistage process that involves the formation of primary polycomplex particles, which further aggregate to form spherical nanoparticles. Depending on the environmental factors (pH, solvent nature), these nanoparticles may either form stable colloidal solutions or undergo further aggregation, resulting in precipitation of interpolymer complexes. In organic solvents, the intensity of complex formation increases in the following order: methanol < ethanol < isopropanol < dioxane. The multilayered coatings were developed using layer-by-layer deposition of interpolymer complexes on glass surfaces. It was demonstrated that the solvent nature affects the efficiency of coating deposition.

Reversible, nondegradative conversion of crystalline aromatic poly(ether ketone)s into organo-soluble poly(ether dithioketal)s

Crystalline aromatic poly(ether ketone)s Such as PEEK and PEK may be cleanly and reversibly derivatized by dithioketalization of the carbonyl groups With 1,2-ethanedithiol or 1,3-propanedithiol under strong acid conditions. The resulting 1,3-dithiolane and 1,3-dithiane polymers are hydrolytically stable, amorphous, and readily soluble in organic solvents such as chloroform and THF and are thus (unlike their parent polymers) easily characterized by gel permeation chromatography (GPC). GPC analysis of a range of derivatized PEEK samples using light-scattering detection revealed, in some instances, a bimodal molecular weight distribution with a small but potentially significant (and previously undetected) very high-molecular-weight fraction.

Urea organogelators: synthesis and properties

A series of aromatic ureas have been synthesised and found to exhibit strong gelation or even supergelation characteristics in organic solvents to afford colourless or translucent gel materials. The synthesis of these materials, assessment of their gelation characteristics and rheological properties are reported in this paper.

Immobilization and stabilization of a bimolecular aggregate of the lipase from Pseudomonas fluorescens by multipoint covalent attachment

The soluble lipase from Pseudomonas fluorescens (PFL) forms bimolecular aggregates in which the hydrophobic active centers of the enzyme monomers are in close contact. This bimolecular aggregate could be immobilized by multipoint covalent linkages on glyoxyl supports at pH 8.5. The monomer of PFL obtained by incubation of the soluble enzyme in the presence of detergent (0.5% TRITON X-100) could not be immobilized under these conditions. The bimolecular aggregate has two amino terminal residues in the same plane. A further incubation of the immobilized derivative under more alkaline conditions (e.g., pH 10.5) allows a further multipoint attachment of lysine (Lys) residues located in the same plane as the amino terminal residues. Monomeric PFL was immobilized at pH 10.5 in the presence of 0.5% TRITON X-100. The properties of both PFL derivatives were compared. In general, the bimolecular derivatives were more active, more selective and more stable both in water and in organic solvents than the monomolecular ones. The bimolecular derivative showed twice the activity and a much higher selectivity (100 versus 20) for the hydrolysis of R,S-2-hydroxy-4-phenylbutyric acid ethyl ester (HPBEt) in aqueous media at pH 5.0 compared to the monomeric derivative. In experiments measuring thermal inactivation at 75 °C, the bimolecular derivative was 5-fold more stable than the monomeric derivative (and 50-fold more stable than a one-point covalently immobilized PFL derivative), and it had a half-life greater than 4 h. In organic solvents (cyclohexane and tert-amyl alcohol), the bimolecular derivative was much more stable and more active than the monomeric derivative in catalyzing the transesterification of olive oil with benzyl alcohol. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tensid- und Interpolyelektrolytkomplexe semiflexibler Polyelektrolyte

Hochgeladene semiflexible kationische und anionische Polyelektrolyte wurden mit niedermolekularen Tensiden zu Polyelektrolyt-Tensid-Komplexen (PETK) umgesetzt und in organischen Lösungsmitteln mit Streumethoden und Rasterkraftmikroskopie charakterisiert. Die synthetisierten PETK wurden anschließend, mit dem Ziel einer strukturkontrollierten Komplexbildung, für die Bildung von Interpolyelektrolytkomplexen (IPEK) in organischen Lösungsmitteln verwendet und anhand ihres Komplexbildungsverhaltens mit wässrigen Systemen verglichen. Die Umsetzung von zylindrischen Polymerbürsten mit Poly(styrolsulfonat)-, bzw. Poly(2-vinylpyridinium)-Seitenketten mit entgegengesetzt geladenen Tensiden verlief, trotz einer Graftingdichte von eins, quantitativ. Mit Streumethoden konnte gezeigt werden, dass die gebildeten PETK in Lösung als molekulare Zylinder vorliegen. Die Synthese von pUC19-DNA-Tensidkomplexen (DNA-TK), die sich in Alkoholen gut lösen, ist nur in stark basischer Lösung gelungen. Während der Charakterisierung der DNA-TK mit Streumethoden zeigte sich eine starke Abhängigkeit des Trägheitsradius von dem Verhältnis DNA-/Salz+. Die Bildung von IPEK aus hochgeladenen Polyelektrolyt-Bürsten bzw. PETK-Bürsten wurde an verschiedenen Beispielen in Wasser und DMF durchgeführt und mit Streumethoden verfolgt. Alle Systeme zeigten ein zu der IPEK-Bildung von linearen Polyelektrolyten analoges Komplexbildungsverhalten. Bei der Komplexierung von Poly(styrolsulfonat)-Bürsten-Tensidkomplexen mit kommerziellen Polyamidoamin-G5-Dendrimeren (PAMAM) oder Poly(ethylenoxid) modifizierten Poly(ethylenimin)-Bürsten hingegen wurden über den gesamten Gewichtsbruchbereich mit Streumethoden und AFM zylindrische Aggregate gefunden, die den Dimensionen der Poly(styrolsulfonat)-Bürsten-Tensidkomplexe entsprechen. Durch statistische Höhenanalyse der AFM-Bilder wurde ein linearer Zusammenhang zwischen der Komplexhöhe und dem Gewichtsbruch an PAMAM, bzw. PEI-PEO gefunden, der auf die Zunahme der Molmasse der Komplexe durch Wachstum entlang des Zylinderdurchmessers hindeutet. Die Bildung von Aggregaten, mit mehr als einem Polyanion, wurde nicht beobachtet.

Terrylendiimide als Biolabel und funktionelle Farbstoffe

In dieser Arbeit werden neue Rylenimide und Anwendungsmöglichkeiten für diese Farbstoffklasse beschrieben, die sich durch hohe Photostabilitäten und hohe Fluoreszenzquantenausbeute auszeichnet. Ziel dieser Arbeit war es, durch systematische Wahl der Substituenten in den Imidstrukturen und/oder den bay-Regionen von Rylendiimidfarbstoffen vollkommen neue Produkteigenschaften zu verwirklichen, Reaktionen bzw. Anwendungen zu ermöglichen und den Aufbau von komplexeren Chromophorarchitekturen zu gestatten. Das Strukturmotiv des Terrylendiimids nahm dabei die zentrale Rolle ein. Die Arbeit wurde in vier Kapitel aufgeteilt. Das Ziel des ersten Kapitels war es, wasserlösliche Terrylendiimide zur Untersuchung von biologischen Proben im Wellenlängenbereich über 600 nm einzusetzen. Ein wasserlösliches Terrylendiimid erwies sich dabei als deutlich photostabiler als zwei weitverbreitete Fluoreszenzfarbstoffe. Eine erste Proteinmarkierung mit monofunktionellem Farbstoff wurde an Proteinmolekülen erfolgreich durchgeführt. Durch gezielte Modifikationen konnten zwei Terrylendiimide hergestellt werden, die sich noch deutlich besser zum Abbilden von Zellstrukturen eignen. In dem zweiten Kapitel spielte die Löslichkeit von Rylendiimiden in organischen Lösungsmitteln eine zentrale Rolle. Es wurde eine Rylendiimidserie hergestellt, deren löslichkeitssteigernde Gruppen eine Organisation der Moleküle in ausgedehnten Stapelstrukturen nicht verhindern. Mit dieser Serie konnte das flüssigkristalline Verhalten und die Selbstorganisation in der Rylendiimidreihe untersucht werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde die Selbstorganisation der Diimide in Donor-Akzeptor Gemischen untersucht. In STM-Experimenten konnten für alle drei Diimide selbstorganisierte Monoschichten mit dem Rastertunnelmikroskop mit molekularer Auflösung abgebildet werden. Darüber hinaus wurden in diesem Kapitel die ersten organischen Feldeffekttransistoren (OFET) auf der Basis des synthetisierten Terrylendiimids beschrieben. Im Rahmen eines Projektes in dem die elektronische Energieübertragung in Donor-Akzeptor-Diaden mit Hilfe von Einzelmolekülspektroskopie untersucht wird, wurde eine Perylendiimid-Terrylediimid Diade hergestellt. Die geringere Photostabilität des Donors ermöglichte zeitaufgelöste Einzelmolekül-messungen der Akzeptoremission mit und ohne Energietransfer vom Donor auf den Akzeptor. Durch diese Messungen konnten die Zeitkonstanten des Energietransfers für einzelne Diaden ermittelt werden. Ein weiterer Chromophor aus diesem Donor-Akzeptor-Paar soll die Möglichkeit eröffnen, den Energiefluß im Molekül gezielt zu manipulieren. Dazu wurde ein Donorchromophor mit zwei Akzeptoren in einem Multichromophor kombiniert. Im Rahmen der Synthesen dieser Arbeit wurden Terrylendiimide hergestellt, die in einer Imidstruktur eine Halogenfunktion trugen. Diese waren wichtige Synthesebausteine zum Aufbau von komplexen Chromophorarchitekturen. Ziel eines weiteren Kapitels war es, ein Terrylendiimid herzustellen, das als Sensibilisatorfarbstoff gemeinsam mit dem Haupt-Antennenkomplex von höheren Pflanzen LHCII in einer photoelektrochemischen Farbstoff-Solarzelle integriert werden konnte. Das hergestellte Terrylendiimid mit Carbonsäuregruppe eignete sich für Farbstoffsolarzellen auf Zinndioxidbasis.

Thermodynamisches Verhalten von verzweigten im Vergleich zu linearen Polymeren

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Unterschieden zwischen linearen und verzweigten Oligomeren/Polymeren mit praktisch gleichem chemischem Bau. Untersucht wurden eine Reihe von ungeladenen Polymeren in Hinsicht auf deren Wechselwirkungsparameter mit Lö-sungsmitteln sowie peripher geladene Dendrimere im Hinblick auf deren Staudingerindices in Wasser. Bei den ungeladenen Oligomeren/Polymeren handelt es sich um Oligoisoprene, Polygly-cerine und Oligo-Dimetylsiloxane. Vor den thermodynamischen Messungen war es notwen-dig, die verzweigten Produkte durch diskontinuierliche Spinn-Fraktionierung von linearen Bestandteilen zu befreien. In diesem Zusammenhang wurden die Phasendiagramme der Aus-gangsproben und der fraktionierten Proben bestimmt und mit denen der entsprechenden linea-ren Polymeren verglichen. Die Ergebnisse zeigen deutliche Einflüsse der Molekularchitektur, wobei Mischungen aus linearen und verzweigten Polymeren plus niedermolekularen Flüssig-keiten infolge der Unverträglichkeit der hochmolekularen Komponenten ungewöhnliches Verhalten zeigen. Die Flory-Huggins Wechselwirkungsparameter von linearen und verzweigten Polyme-ren wurden mit Hilfe von Dampfdruckmessungen (Headspace-Gaschromatographie) und dampfdruckosmometrischen Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen bestimmt. Es zeigt sich, daß die -Werte in komplexer Weise von der Konzentration abhängen und mit einem Ansatz nach Wolf (Gleichung 26 und 31) quantitativ modellierbar sind. Allgemein gilt die folgende Ungleichung: bra > lin. Die Untersuchungen bezüglich der Staudingerindeces von Polyelektrolyten wurden an vier Generationen von peripher geladenen Dendrimeren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die [ ] Werte mit zunehmender Generation deutlich sinken. Bei der 1. Generation ver-hält sich das Dendrimer noch sehr ähnlich wie lineare Polyelektrolyte. Mit steigender Zahl der Generationen nimmt der Staudingerindex trotz zunehmendem Molekulargewicht deutlich ab, da der Polyelektrolyteffekt (Aufweitung der Knäuel durch elektrostatische Wechselwirkung) an Bedeutung verliert. Der Grund dafür liegt in einer Zunahme des Abstands der Ladungen zur Hauptkette und der Tatsache, dass der Zahl der Ladungen pro Molekül bei konstantem n entsprechend einer quadratischen Reihe zu (2, 4, 8, 16) zunimmt. Wie aus Messungen an der ETH Zürich bekannt ist, verhalten sich ungeladene Dendrimere in organischen Lösungsmit-teln wie die Lösungen von linearem Polystyrol.