Synthesis and structural characterization of a new molecule-based complex constructed from dodecamolybdophosphoric acid and imidazole

A new compound, (CH5N2)(3)(PMo12O40CH4N23H2O)-C-.-H-. (1), was synthesized and structurally characterized by elemental analyses, IR spectra, UV spectra, NMR spectra and ESR spectra. This is, to our knowledge, the first example of an imidazole-polyoxometalate species. The compound was recrystallized from N,N-dimethylformamide (DMF), and then black block-like crystals of (C3H5N2)(4)((PMoMo11O40)-Mo-V-O-VI)(.)4C(3)H(7)NO(.) 2H(2)O (2), were obtained. It crystallizes in a triclinic space group P (1) over bar with n=12.423(3) Angstrom, b=12.666(3) Angstrom, c=13.341(3) Angstrom, alpha=70.56(3)degrees, beta=71.16(3)degrees, gamma=64.18(3)degrees, V= 1742.3(6) Angstrom(3), Z=1, R1 = 0.0585, wR2 = 0.1885. An X-ray crystallographic study showed that the crystal structure is constructed by electrostatic attractions and hydrogen bonds between a dodecamolybdophosphoric anion and an imidazole. The imidazole and DMF molecules occupy cavities in a polyoxometalate lattice ordered along a c-axis. The structure of (2) is similar to that of (1) from a comparison of both IR spectra and TGA Curves.

Synthesis and characterization of a new layered zinc phosphate: (C3H4N2)(3)Zn-4(HPO4)(PO4)(2) with imidazole coordinating to Zn atoms

A new two-dimensional hybrid zinc phosphate with electro-neutral open-framework has been hydrothermally synthesized by using imidazole as a structure-directing agent, whose structure is characterized with 3-, 4-, 5, and 12-ring layers and coordination bonds between imidazole groups and zinc atoms, resulting in primary building units of ZnO2N2 and ZnO3N.

The synthesis and biological evaluation of lanostane and cholestane-type natural products

The main objective of this thesis is to outline the synthetic chemistry involved in the preparation of a range of novel lanostane and cholestane derivatives, and subsequent investigation into their biological activity in cancer cells. The biological results obtained throughout the project have driven the strategic synthesis of new compounds, in an effort to optimise the anti cancer potential of lanostane and cholestane derivatives. The first chapter begins with an overview of steroidal compounds and details a literature review of the natural sources of these moieties, as well as their biosynthesis and reported synthetic derivatives. The biological activity of interesting natural and synthetic analogues is also discussed. In addition, an insight into some currently prescribed pharmaceutical compounds, with functional groups relevant to this project, is presented. The second chapter discusses the methods employed for the synthesis of these novel lanostane and cholestane derivatives, and comprises three main sections. Firstly, various oxidation products of lanosterol are synthesised, mainly via epoxidations of the C-8,9 and C- 24,25 alkenes, and also allylic oxidations at these positions. Secondly, amine derivatives of lanosterol are formed by cleaving the lanostane side chain, thereby yielding a new cholestane nucleus, and performing several reductive aminations on the resulting key aldehyde intermediates. Various amines such as piperidine, morpholine, diethylamine and aniline are employed in the reductive amination reactions to yield novel cholestane steroids with amine side chains. Finally, starting from stigmasterol and proceeding with the same methodology of cleaving the steroidal side chain and subsequently performing reductive aminations, novel cholestane derivatives of the biologically active amines are synthesised. The cytotoxicity of these compounds against CaCo-2 and U937 cell lines is presented in terms of percentage viability of cells, IC50 value and apoptosis. The MTT assay is used to determine the percentage viability of cells, and the IC50 data is generated from the MTT results. Apoptosis is measured in terms of fold increase relative to a carrier control. In summary, the compounds formed are discussed in terms of chemical synthesis, spectroscopic interpretation and biological activity. The main reaction pathways involved in the chemistry within this project are various oxidations and reductive amination. The final chapter is a detailed account of the full experimental procedures for the compounds synthesised during this work, including characterisation using spectroscopic and analytical data.

The application of calcined natural dolomitic rock as a solid base catalyst in triglyceride transesterification for biodiesel synthesis

Natural dolomitic rock has been investigated in the transesterification of C-4 and C-8 triglycerides and olive oil with a view to determining its viability as a solid base catalyst for use in biodiesel synthesis. XRD reveals that the dolomitic rock comprised 77% dolomite and 23% magnesian calcite. The generation of basic sites requires calcination at 900 degrees C, which increases the surface area and transforms the mineral into MgO nanocrystallites dispersed over CaO particles. Calcined dolomitic rock exhibits high activity towards the liquid phase transesterification of glyceryl tributyrate and trioctanoate, and even olive oil, with methanol for biodiesel production.

Synthesis of isomeric polyacetylenes based on natural hydroxy matricaria esters

The construction of a library of natural and related polyacetylenes using a convergent synthetic strategy based on a palladium mediated cross-coupling reaction is described. The systematic synthetic study led to all possible alkene isomers of the hydroxy matricaria esters 29-32, and the corresponding tiglates 1-4. The synthesis of many of these compounds is described for the first time.

Synthesis of the alkaloid homaline in ( ) and natural (S,S)-(-) forms, using amination and transamidative ring expansion in liquid ammonia.

Crombie, Leslie; Haigh, David; Jones, Raymond C. F.; Mat-Zin, A.Rasid. Dep. Chem., Univ. Nottingham, Nottingham, UK. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1: Organic and Bio-Organic Chemistry (1972-1999) (1993), (17), 2047-54. CODEN: JCPRB4 ISSN: 0300-922X. Journal written in English. CAN 120:164608 AN 1994:164608 CAPLUS (Copyright (C) 2009 ACS on SciFinder (R)) Abstract The alkaloid homaline I was prepd. in (?) and natural (S,S)-(-) forms. Linking of 2-azacyclooctanone units either directly or successively using 1,4-dihalogenobutanes or 1,4-dihalogenobut-2-ynes is examd. (?)-5-Methyl-4-phenyl-1,5-diazacyclooctan-2-one is first made by a 2,2'-dithiodipyridine/triphenylphosphine-mediated cyclization, and then by amination and transamidative ring expansion from N-(3-chloropropyl)-4-phenylazetidin-2-one in liq. ammonia, followed by N-methylation. Coupling through a 1,4-dihalogenobutane of either the N-methylated azalactam, or the unmethylated azalactam followed by methylation, gave homaline in (?) and meso forms. (R)-(-)-phenylglycine was converted via (S)-?-phenyl-?-alanine into an (S)-?-lactam which was then alkylated with 1-bromo-3-chloropropane, and aminated and ring expanded in liq. ammonia. Coupling of the homochiral azalactam (2 mol) so formed with 1,4-dibromobutane, followed by N-methylation, gave (S,S)-(-)-homaline identical with the natural material.

Toluene Dioxygenase Catalysed synthesis and reactions of cis-diol metabolites derived from 2 and 3-methoxy phenols

Using toluene dioxygenase as biocatalyst, enantiopure cisdihydrodiol and cis-tetrahydrodiol metabolites, isolated as their ketone tautomers, were obtained from meta and ortho methoxyphenols. Although these isomeric phenol substrates are structurally similar, the major bioproducts from each of these biotransformations were found at different oxidation levels. The relatively stable cyclohexenone cis-diol metabolite from meta methoxyphenol was isolated, while the corresponding metabolite from ortho methoxyphenol was rapidly bioreduced to a cyclohexanone cis-diol. The chemistry of the 3-methoxycyclohexenone cis-diol product was investigated and elimination, aromatization, hydrogenation, regioselective O-exchange, Stork−Danheiser transposition and O-methylation reactions were observed. An offshoot of this technology provided a two-step chemoenzymatic synthesis, from meta methoxyphenol, of a recently reported chiral fungal metabolite; this synthesis also established the previously unassigned absolute configuration.

Regioselective synthesis of pyrroloquinolines - Approaches to martinelline.

Indium trichloride catalysed Diels-Alder reaction of imines derived from anilines with cyclic enamides regioselectively gave the biologically important pyrroloquinoline nucleus, with a cis ring junction, in moderate yield. Although the euo:endo selectivity was in most cases poor, these isomers are readily separated by flash chromatography. The functionality tolerated at both C2 and C7 should allow further elaboration to Martinelline (C) 1999 Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Enantiodivergent chemoenzymatic synthesis of codeine

The present thesis describes our latest results in the chemistry of morphine alkaloids. An enantiodivergent synthesis of codeine utilizing a cis-cyclohexadiene diol derived from microbial whole cell oxidation of ~-bromoethylbenzene,as starting material is discussed. The total synthesis of (+)-codeine in 14 steps featuring a Mitsunobu inversion and two intramolecular Heck cyclizations is presented. Investigation of a regioselective nucleophilic opening of a homochiral vinyl oxirane, which led to a total synthesis of the natural isomer of codeine, is detailed. Furthermore, described herein are novel methodologies designed for the transformation of naturally occurring opiates into medicinally relevant derivatives. Two studies on the conversion of thebaine into the commercially available analgesic hydrocodone, two novel ·transition metal catalyzed N-demethylation procedures for opioids, and the development of a catalytic protocol for N-demethylation and Nacylation of morphine and tropane alkaloids are presented. In addition, reactions of a menthol-based version of the Burgess reagent with epoxides are discussed. The synthetic utility of this novel chiral derivative of the Burgess reagent was demonstrated by an enantiodivergent formal total synthesis of balanol. ii

The Synthesis of Imidazole Fatty Acid Conjugates as Inhibitors of Apoptosis

Ionizing radiation is known to initiate apoptosis in mammalian cells by causing the transformation of cytochrome c into a peroxidase, which results in the specific peroxidation of the mitochondrial phospholipid cardiolipin. Here we report the design and synthesis of 8 imidazole fatty acid derivatives that bind to the cyt c:CL complex and inhibit the peroxidase activity required for the initiation of apoptosis. We postulate that imidazole acts as a sixth ligand to the haem iron and stops the interaction with H2O2. Two mitochondrially directed analogues (3-hydroxypropyl)triphenylphosphonium esters) of 12-imidazole-stearic acid and 12-imidazole-oleic acid not only were demonstrated to be peroxidase inhibitors in vitro, but were also extraordinarily effective in protecting mice from lethal doses (9 Gy) of ionization radiation. We studied the structure activity relationship to a group of triphenyl phosphonium derivatives containing imidazole at different positions on the fatty acid chain, and observed that the C8-imidazole stearate analogue had marginally better activity than the others. But overall, the structure activity result were remarkable “flat” with all compounds prepared having rather similar inhibitory strength. We also synthesized carnitine mono and di-esters of 12-imidazole fatty acids but full biological data is not yet available for these compounds.

Studies toward the total synthesis of natural and unnatural aeruginosins

Nous avons démontré l’utilité du groupement protecteur tert-butylsulfonyle (N-Bus) pour la chimie des acides aminés et des peptides. Celui-ci est préparé en deux étapes, impliquant la réaction d’une amine avec le chlorure de tert-butylsulfinyle, suivie par l’oxydation par du m-CPBA, pour obtenir les tert-butylsulfonamides correspondants avec d’excellents rendements. Le groupement N-Bus peut être clivé par traitement avec 0.1 N TfOH/DCM/anisole à 0oC en 10h pour régénérer le sel d’ammonium. Une variété d’acides aminés N-Bus protégés ainsi que d’autres aminoacides peuvent alors être utilisés pour préparer divers dipeptides et tripeptides. A l’exception du groupe N-Fmoc, les conditions de déprotection du groupe N-Bus clivent également les groupements N-Boc, N-Cbz et O-Bn. Une déprotection sélective et orthogonale des groupes N-Boc, N-Cbz, N-Fmoc et O-Bn est également possible en présence du groupe protecteur N-Bus. Le nouvel acide aminé non-naturel (3R, 2R) 3–méthyl-D-leucine (β-Me-Leu) et son régioisomère 2-méthyle ont été synthétisés par ouverture d’une N-Ts aziridine en présence d’un excès de LiMe2Cu. Chacun des régioisomères du mélange (1:1,2) a été converti en la méthylleucine correspondante, puis couplé à l’acide D-phényllactique puis au motif 2-carboxyperhydroindole 4-amidinobenzamide en présence de DEPBT. Des élaborations ultérieures ont conduit à des analogues peptidiques non-naturels d’aeruginosines telles que la chlorodysinosine A. Les deux analogues ont ensuite été évalués pour leur activité inhibitrice de la thrombine et la trypsine. La présumée aeruginosine 3-sulfate 205B et son anomère β ont été synthétisés avec succès à partir de 5 sous-unités : la 3-chloroleucine, l’acide D-phényllactique, le D-xylose, le 2-carboxy-6-hydroxyoctahydroindole et l’agmatine. La comparaison des données RMN 1H et 13C reportées avec celles obtenues avec l’aeruginosine synthétique 205B révèle une différence majeure pour la position du groupe présumé 3'-sulfate sur l’unité D-xylopyranosyle. Nous avons alors synthétisés les dérivés méthyl-α-D-xylopyranosides avec un groupement sulfate à chacune des positions hydroxyles, afin de démontrer sans ambiguïté la présence du sulfate en position C-4' par comparaison des données spectroscopiques RMN 1H et 13C. La structure de l’aeruginosine 205B a alors été révisée. Une des étapes-clés de cette synthèse consiste en la formation du glycoside avec le groupe hydroxyle en C-6 orienté en axial sur la sous-unité Choi. Le 2-thiopyridylcarbonate s’est avéré une méthode efficace pour l’activation anomérique. Le traitement par AgOTf et la tétraméthylurée en solution dans un mélange éther-DCM permet d’obtenir l’anomère α désiré, qui peut alors être aisément séparé de l’anomère β par chromatographie

Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.

Synthesis and Characterization of Chlorinated Paraffin Wax-Bound Paraphenylenediamine Antioxidant and ItsApplication in Natural Rubber

ABSTRACT: p-Phenylenediamine was chemically attached to low molecular weight chlorinated paraffin wax. The polymer-bound p-phenylenediamine was characterized by vapor-phase osmometry (VPO), proton magnetic resonance spectroscopy ('H-NMR), infrared spectroscopy (IR), and thermogravimetric analysis (TGA). The efficiency and permanence of the polymer-bound p-phenylenediamine as an antioxidant was compared with a conventional amine-type antioxidant in natural rubber vulcanizates. The vulcanizates showed improved aging resistance in comparison to vulcanizates containing a conventional antioxidant. The presence of liquid polymer-bound p-phenylenediamine also reduces the amount of the plasticizer required for compounding.

Synthesis and Characterisation of Thermoplastic Ionomers based on Natural Rubber

Chemically modified novel thermo-reversible zinc sulphonated ionomers based on natural rubber (NR), radiation induced styrene grafted natural rubber (RI-SGNR), and chemically induced styrene grafted natural rubber (CI-SGNR) were synthesized using acetyl sulphate/zinc acetate reagent system. Evidence for the attachment of sulphonate groups has been furnished by FTIR spectra. which was supplanted by FTNMR results. Estimation of the zinc sulphonate group was done using spectroscopic techniques such as XRFS and ICPAES. The TGA results prove improvement in the therrno-oxidative stability of the modified natural rubber. Both DSC and DMTA studies show that the incorporation of the ionic groups affect the thermal transition of the base polymer. Retention of the improved physical properties of the novel ionomers even after three repeated cycles of mastication and molding at 120 degree C may be considered as the evidence for the reprocessabiJity of the ionomer. Effect of both particulate (carbon black. silica & zinc stearate) and fibrous fillers (nylon & glass) on the properties of the radiation induced styrene grafted natural rubber ionomer has been evaluated. Incorporation of HAF carbon black results in maximum improvement in physical properties. Silica reinforces the backbone chain and weakens the ionic associations. Zinc stearate plays the dual role of reinforcement and ptasticization. The nylon and glass filled lonorner compounds show good improvement in the physical properties in comparison with the neat ionomer. Dispersion and adhesion of the fillers in the ionomer matrix has been amply supported by their SEM micrographs. Microwave probing of the electrical behavior of the 26.5 ZnSRISGNR ionomer reveals that the maximum relative complex conductivity and the complex permittivity appear at the frequency of 2.6 GHz. The complex conductivity of the base polymer increases from 1.8x 10.12 S/cm to 3.3xlO·4 S/cm. Influence of fillers on the dielectric constant and conductivity of the new ionic thermoplastic elastomer has been studied. The ionomer I nylon compound shows the highest microwave conductivity. Use of the 26.5 ZnS-RISGNR ionomer as a compatibilizer for obtaining the technologically compatible blends from the immiscible SBR/NBR system has been verified. The heat fugitive ionic cross-linked natural rubber may be, therefore, useful as an alternative to vulcanized rubber and thermoplastic elastomer

A facile strategy for the synthesis of highly substituted imidazole using tetrabutyl ammoniumbromide as catalyst

A simple and facile strategy for the synthesis of highly substituted imidazoles has been developed by multi-component condensation of 1,2-diketone, aldehyde, amine, and ammonium acetate in presence of tetrabutyl ammonium bromide as catalyst