Principles of sequence-recognition in aromatic polyimides

Pyrene-based molecular tweezers show sequence-specific binding to aromatic polyimides through sterically-controlled donor-acceptor pi-stacking and hydrogen bonding; H-1 NMR spectra of tweezer-complexes with polyimides having different sequence-restrictions show conclusively that the detection of long range sequence-information results from multiple tweezer-binding at adjacent imide residues.

Nanosized polymetallic resorcinarene-based host assemblies that strongly bind fullerenes

Polymetallic nanodimensional assemblies have been prepared via metal directed assembly of dithiocarbamate functionalized cavitand structural frameworks with late transition metals (Ni, Pd, Cu, Au, Zn, and Cd). The coordination geometry about the metal centers is shown to dictate the architecture adopted. X-ray crystallographic studies confirm that square planar coordination geometries result in "cagelike" octanuclear complexes, whereas square-based pyramidal metal geometries favor hexanuclear "molecular loop" structures. Both classes of complex are sterically and electronically complementary to the fullerenes (C-60 and C-70). The strong binding of these guests occurred via favorable interactions with the sulfur atoms of multiple dithiocarbamate moieties of the hosts. In the case of the tetrameric copper(II) complexes, the lability of the copper(II)-dithiocarbamate bond enabled the fullerene guests to be encapsulated in the electron-rich cavity of the host, over time. The examination of the binding of fullerenes has been undertaken using spectroscopic and electrochemical methods, electrospray mass spectrometry, and molecular modeling.

Morpholinone mediated oxazolone-free C-terminus amide coupling permitting a convergent strategy for peptide synthesis

3-Substituted-5-phenylmorpholinones have been demonstrated to act as N-protected C-terminus activated alpha-amino acids capable of undergoing solution phase N-terminus peptide extension following standard coupling procedures. The N-acylated morpholinones do not undergo epimerisation of the stereocentre of the C-terminus amino acid residue as oxazolone formation is sterically prevented, although C-terminus peptide coupling is still possible. This convergent approach to peptide synthesis is exemplified by the preparation of L-ala-L-ala-L-ala and L-ala-D-ala-L-ala. Copyright (c) 2008 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.

On the relationships between molecular conformations and intermolecular contacts toward crystal self-assembly of mono-, di-, tri-, and tetra-oxygenated xanthone derivatives

Oxygenated xanthones have been extensively investigated over the years, but there are few reports concerning their crystal structure. Our chemical investigations of Brazilian plants resulted in the isolation of four natural products named 1-hydroxyxanthone (I), 1-hydroxy-7-methoxyxanthone (II), 1,5-dihydroxy-3-methoxyxanthone (III), and 1,7-dihydroxy-3,8-dimethoxyxanthone (IV). The structures of these compounds were established on the basis of single crystal X-ray diffraction. The xanthone nucleus conformation is essentially planar with the substituents adopting the orientations less sterically hindered. In addition, classical intermolecular hydrogen bonds (O-H center dot center dot center dot O) present in III and IV give rise to infinite ribbons. However, the xanthone I does not present any intermolecular hydrogen bonds, meanwhile the xanthone II presents only a non-classical one (C-H center dot center dot center dot O). The crystal packing of all xanthone structures is also stabilized by pi-pi interactions. The fingerprint plots, derived from the Hirshfeld surfaces, exhibited significant features of each crystal structures.

Chemoselective cross-coupling Suzuki-Miyaura reaction of (Z)-(2-chlorovinyl)tellurides and potassium aryltrifluoroborate salts

An ultrasound-assisted synthesis of functionalized vinylic chlorides is described by palladium-catalyzed cross-coupling reaction of potassium aryltrifluoroborate salts and (Z)-2-chloro vinylic tellurides. This procedure offers easy access to vinylic chlorides architecture that contains sterically demanding groups in good yields. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Molecular Modeling Suggests Cruzain Specificity for Peptide Primaquine Prodrugs

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Alkene epoxidation with iodosylbenzene catalysed by polyionic manganese porphyrins electrostatically bound to counter-charged supports

Manganese(III) complexes of tetra-anionic and tetra-cationic porphyrins have been immobilised on counter-charged, surface-modified silica supports and on organic ion-exchange resins. The reactions of these supported manganese(III) porphyrin systems and analogous uncharged homogeneous systems have been examined using cyclooctene and (E)- and (Z)-4- methylpent-2-ene epoxidations, with iodosylbenzene (PhIO) as the oxygen donor.Comparisons using the manganese porphyrin systems as catalysts for the epoxidation of cyclooctene in acetonitrile reveal that, in low turnover reactions (maximum 136 turnovers), they all give an essentially quantitative yield of epoxide although the heterogeneous reactions are significantly slower than the homogeneous analogues. In large scale repeat-use experiments, however, the supported catalysts are clearly superior, giving markedly better yields.The epoxidations of (E)- and (Z)-4- methylpent-2-ene with all the catalysts show a very high stereoretention, with the (Z)-alkene reacting faster than the (E)-isomer. The sterically hindered manganese(III) 5,10,15,20-tetrakis(2,6-dichloro-3-sulfonatophenyl)porphyrin (MnTDCSPP) shows the highest selectivity for the (Z)-isomer; by contrast the supported manganese(III) 5,10,15,20-tetrakis[2,3,5,6-tetrafluoro-4-(trimethylammonio)phenyl]porphyrin on Dowex (MnTF(4)TMAPP-Dowex) reacts with the two alkenes at effectively the same rate.The mechanism of the epoxidations and the influence of the porphyrin ligand and support on the substrate selectivity are discussed.

Solvent free esterification reactions using Lewis acids in solid phase catalysis

A clean, efficient and fast method for esterification reactions for sterically (biodiesels) or otherwise inactive (aromatic) precursors was developed, using catalysts supported in a solid phase under solvent free conditions, and whose reactions can be promoted by MW irradiation. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Contribuiçã ao estudo de caracterizaçã de depó formados no papel

Deposits formed on the surface of. paper were analysed in order to identify the sources of the defects, as well as to solve the problems associated with performance and adjustments at the wet end of the paper forming process. Standard paper samples containing deposits were collected and analysed by comparing the microstructure and composition of the deposit with paper regions adjacent to it. Optical microscopy (OM). energy dispersive X-ray microanalysis (EDX) X-ray powder diffraction (XRD). thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM) were the techniques used in this study. The results obtained from the EDX, XRD. and TG techniques allowed concluding that the calcium carbonate content in the farm of calcite is 1.6 times higher in the formed deposit them the quantity expected in the standard paper composition. The paper sample microstructure revealed by the SEM images indicates the presence of irregular spherical aggregates up to 20μm in diameter in the deposit region. containing larger amount of calcium carbonate as well as in the regions adjacent to the deposit. These spherical aggregates seem to be absorbed and integrated into the pulp fibres and present characteristics similar to those of partially cooked cationic starch. The analysed deposits are characterised by a dense and thick substance, forming a plate with highly adhesive property. This adhesive substance has a characteristic similar to glue with a large amount of organic matter due to the high weight loss shown by the TG curve. The results are consistent with the interaction ofparticles of negatively charged calcium carbonate and cationic starch, forming sterically stabilized deposits, which firmly adhere to the paper microstructure.

Untersuchungen zur Verfestigungskinetik in Suspensionen kolloidaler Partikel

Kolloidale Suspensionen, bei denen man die kolloidalen Teilchen als "Makroatome" in einem Kontinuum aus Lösungsmittelmolekülen auffaßt, stellen ein geeignetes Modellsystem zur Untersuchung von Verfestigungsvorgängen dar. Auf Grund der typischen beteiligten Längen- und Zeitskalen können Phasenübergänge bequem mit optischen Verfahren studiert werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Kinetik der Kristallisation in drei kolloidalen Systemen unterschiedlicher Teilchen-Teilchen-Wechselwirkung mit Lichtstreu- und mikroskopischen Methoden untersucht. Zur Untersuchung von Suspensionen aus sterisch stabilisierten PMMA-Teilchen, die in guter Näherung wie harte Kugeln wechselwirken, wurde ein neuartiges Laserlichtstreuexperiment aufgebaut, das die gleichzeitige Detektion von Bragg- und Kleinwinkelstreuung an einer Probe erlaubt. Damit konnte der zeitliche Verlauf der Kristallisation verfolgt sowie u.a. Nukleationsraten und erstmals auch Wachstumsgeschwindigkeiten bestimmt werden; diese wurden mit klassischer Nukleationstheorie sowie Wilson-Frenkel-Wachstum verglichen. In beiden Fällen konnte sehr gute Übereinstimmung mit der Theorie festgestellt werden. In Systemen geladener Partikel wurden mit Bragg-Mikroskopie die Wachstumsgeschwindigkeiten heterogener, an der Wand der Probenzelle aufwachsender Kristalle untersucht. Die Anpassung eines Wilson-Frenkel-Wachstumsgesetzes gelingt auch hier, wenn man die dazu eingeführte reskalierte Energiedichte auf den Schmelzpunkt bezieht. Geeignete Reskalierung der Daten erlaubt den Vergleich mit den Hartkugelsystemen. Zum ersten Mal wurde die Kristallisationskinetik in zwei verschiedenen kolloidalen binären Mischungen bestimmt und ausgewertet: In Beimischungen einer nichtkristallisierenden Teilchensorte zu einer kristallisierenden Suspension konnten die Daten mit einem modifizierten Wilson-Frenkel-Gesetz beschrieben werden, während in Mischungen aus zwei kristallisierenden Partikelsystemen eine unerwartet hohe Abnahme der Wachstumsgeschwindigkeiten beobachtet wurde. Kolloidale Suspensionen hartkugelähnlicher Mikrogel-Partikel konnten mit Hilfe des Lichtstreuaufbaues ebenfalls zum ersten Mal untersucht werden. Es wurde eine ähnliche Kristallisationskinetik wie in den PMMA-Systemen gefunden, jedoch auch einige wichtige Unterschiede, die insbesondere den Streumechanismus im Kleinwinkelbereich betrafen. Hier wurden verschiedene Interpretationsvorschläge diskutiert.

Asymmetric aminocatalysis: a modern strategy for molecules, challenges and life

The studies conducted during my Phd thesis were focused on two different directions: 1. In one case we tried to face some long standing problems of the asymmetric aminocatalysis as the activation of encumbered carbonyl compounds and the control of the diastereoisomeric ratio in the diastero- and enantioselective construction of all carbon substituted quaternary stereocenters adjacent a tertiary one. In this section (Challenges) was described the asymmetric aziridination of ,-unsaturated ketones, the activation of ,-unsaturated -branched aldehydes and the Michael addition of oxindoles to enals and enones. For the activation via iminium ion formation of sterically demanding substrates, as ,-unsaturated ketones and ,-unsaturated -branched aldehydes, we exploited a chiral primary amine in order to overcome the problem of the iminium ion formation between the catalyst and encumbered carbonylic componds. For the control of diastereoisomeric ratio in the diastero- and enantioselective construction of all carbon substituted quaternary stereocenters adjacent a tertiary one we envisaged that a suitable strategy was the Michael addition to 3 substituted oxindoles to enals activated via LUMO-lowering catalysis. In this synthetic protocol we designed a new bifunctional catalyst with an amine moiety for activate the aldehyde and a tioureidic fragment for direct the approach of the oxindole. This part of the thesis (Challenges) could be considered pure basic research, where the solution of the synthetic problem was the goal itself of the research. 2. In the other hand (Molecules) we applied our knowledge about the carbonylic compounds activation and about cascade reaction to the synthesis of three new classes of spirooxindole in enantiopure form. The construction of libraries of these bioactive compounds represented a scientific bridge between medicinal chemistry or biology and the asymmetric catalysis.

Discotic materials for organic electronics

Die Kontrolle der ausgeprägten Aggregationsfähigkeit von alkylsubstituierten Hexa-peri-hexabenzocoronenen (HBC) wurde durch die Reduktion der intermolekularen Wechselwirkungen erreicht. Sterisch anspruchsvolle, verzweigte Alkylketten, mit einem Verzweigungspunkt naher des aromatischen Kerns, wurden in die Corona der aromatischen Scheiben eingebracht und verleihen den Derivaten Schmelzbarkeit ohne thermische Zersetzung. Dies erlaubte eine kostengünstige Verarbeitungstechniken direkt aus der Schmelze wie z.B. Zonenschmelzen, um uniaxial organisierte makroskopische Filme zu erhalten. Abhängig von dem sterischen Anspruch, der durch die Seitenkette erzeugt wird, wurden unterschiedliche molekulare Orientierungen auf Oberflächen erhalten, was eine wichtige Voraussetzung ist, um diskotische Materialien in elektronische Bauteile zu implementieren. Eine weitere Voraussetzung sind hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten und Ladungsträgerlebenszeiten in den Halbleitermaterialien, die mit time-resolved pulse-radiolysis microwave conductivity (TR-PRMC) und time-of-flight (TOF) auch für die synthetisieren Materialien bestimmt wurden. Die neuen Materialien zeigten bereits in organischen Solarzellen gute Leistungen. Den Einfluss des Perimeters auf die elektronischen Eigenschaften der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAKs) wurde theoretisch vorhergesagt und in dieser Arbeit durch die Synthese einer homologe Serie von PAKs experimentell bestätigt. Geht man von der „arm-chair“ Peripherie des HBC sukzessive zu einer partiellen „zickzack“ Peripherie, so findet man eine Abhängigkeit der elektronischen Banden von Symmetrie und Größe des aromatischen Systems. Die spontan ausgebildete Überstruktur dieser Derivate zeigte eine Abhängigkeit von Substitutionsmuster und der Natur der Alkylketten. Zusammenfassend wurden neben der Synthese von neuartigen Materialien für den Einsatz in der organischen Elektronik Synthesen entwickelt, die eine vereinfachte Funktionalisierung von ausgedehnten PAKs ermöglicht. Diese Konzepte erlauben eine Justierung der molekularen und supramolekularen Eigenschaften, eines der wichtigsten Voraussetzungen für den Einsatz von Materialien in elektronischen Bauelementen.

Liquid crystalline phases of anisotropic, polymer functionalized nanoparticles

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Polymerfunktionalisierung formanisotroperrnNanopartikel wie TiO2 Nanostäbchen oder Kohlenstoff Nanoröhren. Dies dient derrnSolubilisierung und sterischen Stabilisierung in organischen Medien, da diesernionenfrei hergestellt werden können, was eine Nutzung für nanoskopische,rnelektrische Schaltkreise ermöglicht. Die Polymere wurden mittels der RAFTrn(reversible addition-fragmentation chain transfer) Polymerisation mit engenrnMolekulargewichtsverteilungen hergestellt. Im Detail wurden Ankergruppen inrnBlockcopolymere und an der Alphaposition eingeführt, welche eine Anbindung an diernNanopartikeloberfläche ermöglichen. Die Polymere wurden durch Variation derrnverschiedenen Blocklängen für eine bestmögliche Adsorption optimiert. Die sorngewonnenen Polymer funktionalisierten Nanopartikel zeigten eine gute Löslichkeit inrnorganischen Medien und zeigten zudem eine lyotropes, flüssigkristallinesrnPhasenverhalten. Dies war aufgrund der Formanisotropie zu erwarten, zeigte jedochrnebenfalls ein unerwartetes thermotropes Verhalten, welches durch die Polymerhüllernerzeugt wurde. Die Flüssigkristalle wurden eingehend mittels polarisierterrnMikroskopie und Differential Scanning Calorimetry (DSC) untersucht. Diernflüssigkristallinen Phasen aus Nanostäbchen und –röhren wurde dann zurrnOrientierung der anisotropen Nanopartikel benutzt und es konnten makroskopischrngeordnete Proben hergestellt werden. Die Polymerhülle um die Nanopartikelrnermöglichte es ebenfalls diese in Polymerfilme einzuarbeiten und sornNanopartikelverstärkte Kunststoffe herzustellen.

Polymer-nanoparticle composites: from orientation phenomena to optoelectronic applications

Polymer-nanoparticle hybrids show synergistic effects, demonstrating both, the unique properties of nanosized structures and the good processability and functionalities of polymeric materials. This work shows the synthesis and application of block copolymers containing a soluble, functional block and a short anchor block, which efficiently binds to the surface of nanocrystals. We functionalized anisotropic, semiconducting nanoparticles, which can be dissolved in organic and polymeric matrices upon modification. The modified nanorods have the ability to form liquid crystalline phases, which behave similar to low molecular liquid crystals with a reversible clearing behaviour. These liquid crystalline phases could also be obtained in hole conducting matrices. For a macroscopic orientation of the nanorods, electric fields were applied and a switching (in analogy to known liquid crystals) to a homeotropic orientation was observed.rnBy introduction of dye molecules in the anchor block of a hole conducting block copolymer, all essential components of a solar cell can be combined in a single particle. Light absorption of the dye induces the injection of electrons into the particles, followed by a charging, that was monitored by a special AFM technique.rnLight emitting nanocrystals were functionalized analogously with a hole transporting polymer. The stability of the particles could be enhanced by the sterically stabilizing polymer corona and the particles showed improved properties in terms of processing. We applied these hybrid materials in light emitting devices, which showed better characteristics due to an improved hole injection and well dispersed emitting particles in the active device layer.rnThe work shows the broad spectrum of properties and applications based on the synergistic effects in hybrid and composite materials.

Metallkomplexe mit sterisch anspruchsvollen mono- und bifunktionellen Triazenidoliganden

Monoanionische, stickstoffhaltige Chelatliganden sind sehr populär und werden oft als Baueinheiten zur Synthese von Metallkomplexen eingesetzt. Im Gegensatz zu den bekannten Amidinat- und β-Diketiminatliganden wurde den Triazeniden bisher weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass wenige, sterisch anspruchsvolle Vertreter dieser Gruppe bekannt waren. Mit der Synthese neuer biphenyl- und terphenylsubstituierter Triazenide sind diese stärker in den Fokus der Forschung gerückt. Durch die Sperrigkeit der Liganden werden unerwünschte Ligandenumverteilungsreaktionen unterdrückt und der Weg zu neuen Metallkomplexen mit bemerkenswerten Eigenschaften geebnet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Triazenidokomplexen der Alkalimetalle, des Magnesiums, des Zinks und des Aluminiums. Zusätzlich zu den monofunktionellen wurden bifunktionelle Triazene, welche aus einer Biphenylgruppe aufgebaut sind und zwei terphenylsubstituierte Triazengruppen tragen, synthetisiert und deren Funktion als Komplexliganden untersucht. Durch das hohe Volumen der Liganden konnten Metallkomplexe hergestellt werden, die bemerkenswerte strukturelle Eigenschaften aufweisen. So bilden beispielsweise alle dargestellten Verbindungen Kristalle, die aus monomeren Baueinheiten aufgebaut sind. Eine homoleptische Magnesiumverbindung mit zwei Triazenidliganden weist eine ungewöhnliche, planare Koordinationssphäre auf, eine Triazenidodiphenylaluminiumverbindung zeigt eine interessante Ausrichtung der Phenylgruppen, die auf π-Stapeleffekte zurückgeführt wird und die Alkalimetalltriazenide weisen sekundäre Metall-π-Aren-Wechselwirkungen auf, womit eine bessere koordinative Absättigung des Koordinationszentrums erreicht wird. Zusätzlich zur strukturellen Charakterisierung mittels Röntgendiffraktometrie wurden, wo es möglich war 1H und 13C NMR-Messungen durchgeführt, Schmelzpunkte bestimmt sowie IR- und UV-VIS-Spektren aufgenommen. Durch die hohe Dichte an aromatischen Systemen innerhalb der Verbindungen, ist es bei einer dreikernigen Zinktriazenidverbindung gelungen mittels 1H NMR-Messungen die starken Einflüsse des Ringstroms nachzuweisen. Außerdem wurden DFT-Berechnungen durchgeführt, um herauszufinden, wie sehr die räumliche Ausrichtung der Bi- bzw. Terphenylsubstituenten gegenüber der N3-Baugruppe der Triazenide die Verteilung der negativen Ladung innerhalb eines monoanionischen Triazenids und somit dessen Koordinationseigenschaften beeinflusst. Diese Effekte konnten durch experimentelle Ergebnisse unterstützt werden.