Propriétés supramoléculaires des cations diimidazolium disubstitués : des complexes d’inclusion en solution aux interactions à l’état cristallin et cristal liquide

Les sels d’imidazolium ont un rôle important dans certaines protéines et acides nucléiques et ont été utilisés à de nombreuses reprises dans des assemblages supramoléculaires en raison de leurs propriétés uniques. Les sels de diimidazolium dérivés sont toutefois moins connus. Ils ont pour l’instant uniquement été utilisés comme des précurseurs de carbènes N-hétérocycliques. Ils sont donc à la base de plusieurs catalyseurs utilisés pour des réactions de couplage croisés mais leurs propriétés sont toutefois méconnues dans le cadre de la chimie supramoléculaire. Cette classe de composés a nottament attiré notre attention en raison de la facilité de modification de leurs propriétés physico-chimiques par modification de leur structure chimique. L’objectif général des travaux présentés dans cette thèse est l’étude des propriétés supramoléculaires des sels de diimidazolium disubstitués en solution (aqueuse ou organique), ainsi qu’en phase solide ou cristal-liquide. L’influence de l’espaceur entre les deux noyaux imidazolium ainsi que l’influence des substituants latéraux et des contre-ions a été étudiée. Dans un premier temps, les propriétés de complexation des sels de diimidazolium à des macrocycles sont étudiées. Les sels bromure sont étudiés en solution aqueuse avec plusieurs cyclodextrines et le cucurbit[7]uril, et les sels hexafluorophosphate sont étudiés en solution organique pour leur complexation avec l’éther couronne DB24C8 et un calix[4]arène. Cette nouvelle classe de composés a montré de très bonnes propriétés de complexation à ces différents macrocycles en solution et a également permis de contrôler différents assemblages supramoléculaires à l’interface air-eau. Dans un deuxième temps, l’étude des sels de phénylènediimidazolium a permis de modifier les propriétés de complexation en solution pour obtenir la formation de complexes multiples avec le cucurbit[7]util en solution aqueuse. Cette même famille de composés a également permis la formation de cristaux liquides ioniques lorsque les substituants sont des chaînes alkyles plus longues. La résolution de plusieurs structures cristallines de différents sels de diimidazolium a finalement permis de comprendre la nature des interactions intermoléculaires à l’état cristallin. La recherche présentée dans cette thèse a donc permis une étude détaillée des propriétés supramoléculaires des sels de diimidazolium dans tous les états de la matière qui leur sont accessibles.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.

Development of a Phase Separation Strategy in Macrocyclization Reactions

La réaction de macrocyclisation est une transformation fondamentale en chimie organique de synthèse. Le principal défi associcé à la formation de macrocycles est la compétition inhérente avec la réaction d’oligomérisation qui mène à la formation de sousproduits indésirables. De plus, l’utilisation de conditions de dilutions élevées qui sont nécessaires afin d’obtenir une cyclisation “sélective”, sont souvent décourageantes pour les applications à l’échelle industrielle. Malgré cet intérêt pour les macrocycles, la recherche visant à développer des stratégies environnementalement bénignes, qui permettent d’utiliser des concentrations normales pour leur synthèse, sont encore rares. Cette thèse décrit le développement d’une nouvelle approche générale visant à améliorer l’efficacité des réactions de macrocyclisation en utilisant le contrôle des effets de dilution. Une stratégie de “séparation de phase” qui permet de réaliser des réactions à des concentrations plus élevées a été developpée. Elle se base sur un mélange de solvant aggrégé contrôlé par les propriétés du poly(éthylène glycol) (PEG). Des études de tension de surface, spectroscopie UV et tagging chimique ont été réalisées afin d’élucider le mécanisme de “séparation de phase”. Il est proposé que celui-ci fonctionne par diffusion lente du substrat organique vers la phase ou le catalyseur est actif. La nature du polymère co-solvant joue donc un rôle crutial dans le contrôle de l’aggrégation et de la catalyse La stratégie de “séparation de phase” a initiallement été étudiée en utilisant le couplage oxidatif d’alcynes de type Glaser-Hay co-catalysé par un complexe de cuivre et de nickel puis a été transposée à la chimie en flux continu. Elle fut ensuite appliquée à la cycloaddition d’alcynes et d’azotures catalysée par un complexe de cuivre en “batch” ainsi qu’en flux continu.

The economics of chemical industry in kerala

The main purpose of the present study is to examine the growth and development problems of a new industry ,the chemical industry in the state of kerala. Problems of productivity and efficiency are studied with respect to the different branches of the industry such as fertilizers and insecticides basic inorganic and organic chemicals drugs and pharmaceuticals and miscellaneous chemicals. A study of partial input output linkages between the different chemical units is also attempted. The chemical industry is generally characterized by high linkage effects .These linkages could be used to generate subsidiary industries and thereby help in the growth and diversification of the industry. The efficiency of the working of individual units is also studied to understand the problems involved and to suggest remedial measures.

Smallholder group certification in Uganda - Analysis of internal control systems in two organic export companies

The organic agricultural sector of Uganda is among the most developed in Africa in terms of its professional institutional network and high growth rates of number of certified farmers and land area. Smallholder farmers are certified organic through contract production for export companies using a group certification scheme (internal control system - ICS). The ICS is a viable and well-accepted tool to certify small-scale producers in developing countries all over the world. Difficulties in certification are still stated to be among the main constraints for Uganda’s organic sector development. Therefore, this paper reports a qualitative case study comprising 34 expert interviews in two organic fresh-produce export companies in central Uganda, aiming to explore the challenges which underlie organic certification with ICS. The study shows that farmers cannot be labelled as ‘organic by default’ but deliberately engage in organic production as a marketing strategy. The small quantities purchased by the organic companies lead to a difficult marketing situation for the farmers, causing production and infiltration risks on the farm level. These risks require increased control that challenges the companies organizationally. The risks and control needs are a reason to involve farmers in ICS procedures and innovatively adapt the ICS by means of a bypass around formal perspective restrictions. The paper discusses different perspectives on risks, risk control and certification.

Effects of activated charcoal and quebracho tannins on the turnover of goat manure in irrigated organic agriculture of the subtropics

Agriculture in semi-arid and arid regions is constantly gaining importance for the security of the nutrition of humankind because of the rapid population growth. At the same time, especially these regions are more and more endangered by soil degradation, limited resources and extreme climatic conditions. One way to retain soil fertility under these conditions in the long run is to increase the soil organic matter. Thus, a two-year field experiment was conducted to test the efficiency of activated charcoal and quebracho tannin extract as stabilizers of soil organic matter on a sandy soil low in nutrients in Northern Oman. Both activated charcoal and quebracho tannin extract were either fed to goats and after defecation applied to the soil or directly applied to the soil in combination with dried goat manure. Regardless of the application method, both additives reduced decomposition of soil-applied organic matter and thus stabilized and increased soil organic carbon. The nutrient release from goat manure was altered by the application of activated charcoal and quebracho tannin extract as well, however, nutrient release was not always slowed down. While activated charcoal fed to goats, was more effective in stabilising soil organic matter and in reducing nutrient release than mixing it, for quebracho tannin extract the opposite was the case. Moreover, the efficiency of the additives was influenced by the cultivated crop (sweet corn and radish), leading to unexplained interactions. The reduced nutrient release caused by the stabilization of the organic matter might be the reason for the reduced yields for sweet corn caused by the application of manure amended with activated charcoal and quebracho tannin extract. Radish, on the other hand, was only inhibited by the presence of quebracho tannin extract but not by activated charcoal. This might be caused by a possible allelopathic effect of tannins on crops. To understand the mechanisms behind the changes in manure, in the soil, in the mineralisation and the plant development and to resolve detrimental effects, further research as recommended in this dissertation is necessary. Particularly in developing countries poor in resources and capital, feeding charcoal or tannins to animals and using their faeces as manure may be promising to increase soil fertility, sequester carbon and reduce nutrient losses, when yield reductions can be resolved.

Fabrication of Controlled Release Devices Using Supercritical Antisolvent Method

In this study, the supercritical antisolvent with enhanced mass transfer method (SASEM) is used to fabricate micro and nanoparticles of biocompatible and biodegradable polymer PLGA (poly DL lactide co glycolic acid). This process may be extended to the encapsulation of drugs in these micro and nanoparticles for controlled release purposes. Conventional supercritical antisolvent (SAS) process involves spraying a solution (organic solvent + dissolved polymer) into supercritical fluid (CO[subscript 2]), which acts as an antisolvent. The high rate of mass transfer between organic solvent and supercritical CO[subscript 2] results in supersaturation of the polymer in the spray droplet and precipitation of the polymer as micro or nanoparticles occurs. In the SASEM method, ultrasonic vibration is used to atomize the solution entering the high pressure with supercritical CO[subscript 2]. At the same time, the ultrasonic vibration generated turbulence in the high pressure vessel, leading to better mass transfer between the organic solvent and the supercritical CO₂. In this study, two organic solvents, acetone and dichloromethane (DCM) were used in the SASEM process. Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) was used to study the ultrasonic atomization of liquid using the ultrasonic probe for the SASEM process. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to study the size and morphology of the polymer particles collected at the end of the process.

Evaluation of the Toxic Effect from Eupatorium Microphyllum L.F. (Asteraceae) Extracts on Aedes Aegypti Larvae (Diptera: Culicidae) in Laboratory Conditions

In the present work the toxic activity of extracts of Eupatorium microphyllum L.F. was evaluated on 4th instar larvae of the mosquito Aedes aegypti (Linneaus), under laboratory conditions. Aqueous extracts were utilized in concentrations of 500 mg L-1, 1,500 mg L-1 and 2,500 mg L-1 and acetone in concentrations of 10 mg L-1, 20 mg L-1, 30 mg L-1, 40 mg L-1and 50 mg L-1. The bioassays were carried out for triplicate each one with 20 larvae, exposed for 24 hours to 150 mL of solution. In all the bioassays were employed control groups. In the evaluation of the acetone extracts, a negative control was employed to avoid that the mortality of the larvae to occur on account of the solvent. The Aqueous extracts showed low moderate action in the mortality of larvae, less than 20%. On the contrary, the action of the acetone extracts was observed to 10 and 20 mg L-1with 15% of mortality, while to 30 and 40 mg L-1 were registered 22 to 38% of mortality. However, to 50 mg L-1 the mortality was of 95.4% with highly significant statistical results. The concentrations of the acetone extracts showed to be the most efficient for the control of the mosquitoes selected. Both types of extracts showed toxic effect in larvae of A. aegypti, nevertheless, greater effect in the acetone extracts was observed relating to the aqueous extracts of E. microphyllum, which constitutes a viable alternative in the search of new larvicides from composed natural.

The role of fungi and bacteria on the organic matter decomposition process in streams: interaction and relevance in biofilms

L'objectiu d'aquest estudi és el d'investigar sobre l'ús de matèria orgànica per part dels fongs i bacteris que colonitzen diferents substrats bentònics en rius Mediterranis i analitzar l'efecte dels factors ambientals i antròpics sobre l'estabilitat estructural i funcional de les comunitats del biofilm. La metodologia emprada en aquest estudi consisteix en: i) anàlisi de la biomassa bacteriana i fúngica, ii) anàlisi de la composició de les comunitats bentòniques (identificació d'hifomicets aquàtics i anàlisi del 16S rDNA bacterià), i iii) anàlisi de l'activitat enzimàtica extracel·lular relacionada amb el reciclatge de matèria orgànica en rius.

Transport and distribution of lindane and simazine in a riverine environment: measurements in bed sediments and modelling

Aquatic sediments often remove hydrophobic contaminants from fresh waters. The subsequent distribution and concentration of contaminants in bed sediments determines their effect on benthic organisms and the risk of re-entry into the water and/or leaching to groundwater. This study examines the transport of simazine and lindane in aquatic bed sediments with the aim of understanding the processes that determine their depth distribution. Experiments in flume channels (water flow of 10 cm s(-1)) determined the persistence of the compounds in the absence of sediment with (a) de-ionised water and (b) a solution that had been in contact with river sediment. In further experiments with river bed sediments in light and dark conditions, measurements were made of the concentration of the compounds in the overlying water and the development of bacterial/algal biofilms and bioturbation activity. At the end of the experiments, concentrations in sediments and associated pore waters were determined in sections of the sediment at 1 mm resolution down to 5 mm and then at 10 mm resolution to 50 mm depth and these distributions analysed using a sorption-diffusion-degradation model. The fine resolution in the depth profile permitted the detection of a maximum in the concentration of the compounds in the pore water near the surface, whereas concentrations in the sediment increased to a maximum at the surface itself. Experimental distribution coefficients determined from the pore water and sediment concentrations indicated a gradient with depth that was partly explained by an increase in organic matter content and specific surface area of the solids near the interface. The modelling showed that degradation of lindane within the sediment was necessary to explain the concentration profiles, with the optimum agreement between the measured and theoretical profiles obtained with differential degradation in the oxic and anoxic zones. The compounds penetrated to a depth of 40-50 rum over a period of 42 days. (C) 2004 Society of Chemical Industry.

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.

Pea-barley intercropping for efficient symbiotic N-2-fixation, soil N acquisition and use of other nutrients in European organic cropping systems

Complementarity in acquisition of nitrogen (N) from soil and N-2-fixation within pea and barley intercrops was studied in organic field experiments across Western Europe (Denmark, United Kingdom, France, Germany and Italy). Spring pea and barley were sown either as sole crops, at the recommended plant density (P100 and B100, respectively) or in replacement (P50B50) or additive (P100B50) intercropping designs, in each of three cropping seasons (2003-2005). Irrespective of site and intercrop design, Land Equivalent Ratios (LER) between 1.4 at flowering and 1.3 at maturity showed that total N recovery was greater in the pea-barley intercrops than in the sole Crops Suggesting a high degree of complementarity over a wide range of growing conditions. Complementarity was partly attributed to greater soil mineral N acquisition by barley, forcing pea to rely more on N-2-fixation. At all sites the proportion of total aboveground pea N that was derived from N-2-fixation was greater when intercropped with barley than when grown as a sole crop. No consistent differences were found between the two intercropping designs. Simultaneously, the accumulation Of Phosphorous (P), potassium (K) and sulphur (S) in Danish and German experiments was 20% higher in the intercrop (P50B50) than in the respective sole crops, possibly influencing general crop yields and thereby competitive ability for other resources. Comparing all sites and seasons, the benefits of organic pea-barley intercropping for N acquisition were highly resilient. It is concluded that pea-barley intercropping is a relevant cropping strategy to adopt when trying to optimize N-2-fixation inputs to the cropping system. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Design of a new foldamer turn-linker-turn in acyclic hexapeptides and formation of channels through self-assembly

Single crystal X-ray diffraction studies and solvent dependent NMR titration reveal that the designed pepticles I and 11, Boc-Xx(1)-Aib(2)-Yy(3)-NH(CH2)(2)NH-Yy(3)-Aib(2)-Xx(1)-Boc, where Xx and Yy are lie and Leu in peptide I and Leu and Val in peptide 11, respectively, fold into a turn-linker-turn (T-L-T) conformation both in the solid state and in solution. In the crystalline state the T-L-T foldamers; of peptide I and II self-assemble to form a three-dimensional framework of channels. The insides of the channels are hydrophilic and found to contain solvent CHCl3 hydrogen bonded to exposed C=O of Aib located at the turn regions. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

An overview and historical look back at the solvent extraction using nitrogen donor ligands to extract and separate An(III) from Ln(III)

The partitioning of minor trivalent actinides (An) from lanthanides (Ln) is one of the challenges in the chemical treatment of nuclear waste. The optimal ligand to carry out the separation of An(III) and Ln(III) using solvent extraction has to meet several important criteria: high selectivity towards the solute, chemical and radiolytic stability, stripping possibilities and recycling of the organic phase, high separation factors and good distribution ratio, to name just a few of them. A chronological line can be drawn along the development of each extraction ligand family and some milestones are emphasized in this overview. Further developments in organic synthesis of extracting ligands are expected.

Synthesis, structure, solution chemistry and the electronic effect of para substituents on the vanadium center in a family of mixed-ligand [(VO)-O-V(ONO)(ON)] compexes

Four tridentate dibasic ONO donor hydrazone ligands derived from the condensation of benzoylhydrazine with either 2-hydroxyacetophenone or its para substituted derivatives (H2L1-4, general abbreviation H2L) have been used as primary ligands and 8-hydroxyquinoline (Hhq, a bidentate monobasic ON donor species) has been used as auxiliary ligand. The reaction of [(VO)-O-IV(acac)21 with H2L in methanol followed by the addition of Hhq in equimolar ratio under aerobic condition afforded the mixed-ligand oxovanadium(V) complexes of the type [(VO)-O-V(L)(hq)] (1-4) in excellent yield. The X-ray structure of the compound [(VO)-O-V(L-4)(hq)] (4) indicates that the H2L4 ligand is bonded with vanadium meridionally in a tridentate dinegative fashion through its deprotonated phenolic-O, deprotonated enolic-O and imine-N atoms. The V-O bond length order is: oxo < phenolato < enolato. H-1 NMR spectra of 4 in CDCl3 solution indicates that it's solid-state structure is retained in solution. Complexes are diamagnetic and exhibit only ligand to metal charge transfer (LMCT) transition band near 530 nm in CH2Cl2 solution in addition to intra-ligand pi-pi* transition band near 335 rim and they display quasi-reversible one electron reduction peak near -0.10 V versus SCE in CH2Cl2 solution. lambda(max) (for LMCT transition) and the reduction peak potential (E-p(c)) values of the complexes are found to be linearly related with the Hammett (sigma) constants of the substituents in the aryloxy ring of the hydrazone ligands. lambda(max) and E-p(c) values show large dependence d lambda(max)/d sigma = 32.54 nm and dE(p)(c)/d sigma = 0.19 V, respectively, on the Hammett constant. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.