Chiral dienamides-substrates for asymmetric synthesis of amido cyclohexenes

Chiral dienamides, derived from chiral amines and oxazolidinones, react with electron deficient dienophiles Eo give amino-cyclohexanes with good to excellent de's.

Structural and electrical anisotropy of (001)-, (116)-, and (103)-oriented epitaxial SrBi2Ta2O9 thin films on SrTiO3 substrates grown by pulsed laser deposition

Epitaxial SrBi2Ta2O9 (SBT) thin films with well-defined (001), (116), and (103) orientations have been grown by pulsed laser deposition on (001)-, (011)-, and (111)-oriented Nb-doped SrTiO3 substrates. X-ray diffraction pole figure and phi -scan measurements revealed that the three-dimensional epitaxial orientation relation SBT(001)parallel to SrTiO3(001), and SBT[1(1) over bar 0]parallel to SrTiO3[100] is valid for all cases of SET thin films on SrTiO3 substrates, irrespective of their orientations. Atomic force microscopy images of the c-axis-oriented SET revealed polyhedron-shaped grains showing spiral growth around screw dislocations. The terrace steps of the c-axis-oriented SET films were integral multiples of a quarter of the lattice parameter c of SBT (similar to 0.6 nm). The grains of (103)-oriented SET films were arranged in a triple-domain configuration consistent with the symmetry of the SrTiO3(111) substrate. The measured remanent polarization (2P(r)) and coercive field (2E(c)) of (116)-oriented SBT films were 9.6 muC/cm(2) and 168 kV/cm, respectively, for a maximum applied electric field of 320 kV/cm. Higher remanent polarization (2P(r)=10.4 muC/cm(2)) and lower coercive field (2E(c)=104 kV/cm) than those of SBT(116) films were observed in (103)-oriented SET thin films, and (001)-oriented SET revealed no ferroelectricity along the [001] axis. The dielectric constants of (001)-, (116)-, and (103)-oriented SBT were 133, 155, and 189, respectively. (C) 2000 American Institute of Physics.

Epitaxial growth of non-c-oriented ferroelectric SrBi2Ta2O9 thin films on Si(100) substrates

Epitaxial SrBi2Ta2O9 (SBT) thin films with well-defined (116) orientation have been grown by pulsed laser deposition on Si(100) substrates covered with an yttria-stabilized ZrO2 (YSZ) buffer layer and an epitaxial layer of electrically conductive SrRuO3. Studies on the in-plane crystallographic relations between SrRuO3 and YSZ revealed a rectangle-on-cube epitaxy with respect to the substrate. X-ray diffraction pole figure measurements revealed well defined orientation relations, viz. SBT(116)\\ SrRuO3(110)\\ YSZ(100)\\ Si(100), SBT[110]\\ SrRuO3[001], and SrRuO3[111]\\ YSZ[110]\\ Si[110].

Formation of epitaxial BaTiO3/SrTiO3 multilayers grown on Nb-doped SrTiO3 (001) substrates

The formation of epitaxial BaTiO3/SrTiO3 multilayers; is studied in terms of the growth mechanism by investigating surface morphologies, crystalline orientations, microstructures, and structures of the interfaces, as well as by determining the dielectric properties. Under specific conditions, the epitaxial BaTiO3 films follow a layer-then-island (Stranski-Krastanov) mechanism on SrTiO3 (001)-oriented substrates. In view of actual efforts made to grow epitaxial superlattices involving very thin individual layers of BaTiO3 and/or SrTiO3, we have determined that the BaTiO3 films Of up to 6,nm thickness do not show any defects and have a sharp BaTiO3-on-SrTiO3 interface. On the contrary, SrTiO3-on-BaTiO3 interfaces within multilayers are rough, probably due to the different growth mechanisms of the two different materials, or due to a difference in the morphological stability of the growth surfaces caused by different surface energies of BaTiO3 and SrTiO3 and by different mobilities of the Ba and Sr atoms reaching the SrTi3 and BaTiO3 layers, respectively.

Initial growth stages of epitaxial BaTiO3 films on vicinal SrTiO3 : Nb (001) substrates

The growth mechanism of epitaxial BaTiO3 films on vicinal Nb-doped SrTiO3 (srTiO(3):Nb) (001) substrate surfaces was studied in terms of surface morphology, crystalline orientation, microstructure, and film/substrate interface. Well-oriented BaTiO3 thin films were grown on SrTiO3 substrates with well-defined terraces by pulsed laser deposition. The regularly terraced TiO2-terminated surfaces of vicinal SrTiO3:Nb (001) substrates were prepared by a definite chemical and thermal treatment. Under our conditions, BaTiO3 seems to grow with a layer-then-island (Stranski-Krastanov) growth mechanism. In order to investigate the orientation and crystallinity of the BaTiO3 films, x-ray diffraction and high-resolution transmission election microscopy were performed. Ferroelectricity of the BaTiO3 films was proved by electrical measurements performed on Pt/BaTiO3/SrTiO3:Nb heterostructures.

Using recycled aggregates in green roof substrates for plant diversity

Extensive green roofs are becoming a popular tool for restoring green infrastructure in urban areas, particularly biodiverse habitats such as post-industrial/brownfield sites. This study investigated the use of six recycled lightweight aggregates and combinations of them in green roof growing substrate, to determine their effectiveness for enhancing plant abundance and species diversity. In two separate experiments, we examined the roles of substrate type and depth on the establishment of a perennial wildflower mix over a 15-month period. We found that some of the alternative substrates are comparable to the widely used crushed red brick aggregate (predominantly found in commercial green roof growing substrate) for supporting plant establishment. For some materials such as clay pellets, there was increased plant coverage and a higher number of plant species than in any other substrate. Substrates that were produced from a blend of two or three aggregate types also supported higher plant abundance and diversity. Generally, increasing substrate depth improved plant establishment, however this effect was not consistent across substrates. We conclude that recycled materials may be viable constituents of growing substrate for green roofs and they may improve green roof resilience, through increased plant cover and diversity. The results could provide evidence to support the construction of mosaic habitat types on single roofs using various substrate blends.

Production of polyhydroxyalkanoates from oil-containing substrates

Different oil-containing substrates, namely, used cooking oil (UCO), fatty acids-byproduct from biodiesel production (FAB) and olive oil deodorizer distillate (OODD) were tested as inexpensive carbon sources for the production of polyhydroxyalkanoates (PHA) using twelve bacterial strains, in batch experiments. The OODD and FAB were exploited for the first time as alternative substrates for PHA production. Among the tested bacterial strains, Cupriavidus necator and Pseudomonas resinovorans exhibited the most promising results, producing poly-3-hydroxybutyrate, P(3HB), form UCO and OODD and mcl-PHA mainly composed of 3-hydroxyoctanoate (3HO) and 3-hydroxydecanoate (3HD) monomers from OODD, respectively. Afterwards, these bacterial strains were cultivated in bioreactor. C. necator were cultivated in bioreactor using UCO as carbon source. Different feeding strategies were tested for the bioreactor cultivation of C. necator, namely, batch, exponential feeding and DO-stat mode. The highest overall PHA productivity (12.6±0.78 g L-1 day-1) was obtained using DO-stat mode. Apparently, the different feeding regimes had no impact on polymer thermal properties. However, differences in polymer‟s molecular mass distribution were observed. C. necator was also tested in batch and fed-batch modes using a different type of oil-containing substrate, extracted from spent coffee grounds (SCG) by super critical carbon dioxide (sc-CO2). Under fed-batch mode (DO-stat), the overall PHA productivity were 4.7 g L-1 day-1 with a storage yield of 0.77 g g-1. Results showed that SCG can be a bioresource for production of PHA with interesting properties. Furthermore, P. resinovorans was cultivated using OODD as substrate in bioreactor under fed-batch mode (pulse feeding regime). The polymer was highly amorphous, as shown by its low crystallinity of 6±0.2%, with low melting and glass transition temperatures of 36±1.2 and -16±0.8 ºC, respectively. Due to its sticky behavior at room temperature, adhesiveness and mechanical properties were also studied. Its shear bond strength for wood (67±9.4 kPa) and glass (65±7.3 kPa) suggests it may be used for the development of biobased glues. Bioreactor operation and monitoring with oil-containing substrates is very challenging, since this substrate is water immiscible. Thus, near-infrared spectroscopy (NIR) was implemented for online monitoring of the C. necator cultivation with UCO, using a transflectance probe. Partial least squares (PLS) regression was applied to relate NIR spectra with biomass, UCO and PHA concentrations in the broth. The NIR predictions were compared with values obtained by offline reference methods. Prediction errors to these parameters were 1.18 g L-1, 2.37 g L-1 and 1.58 g L-1 for biomass, UCO and PHA, respectively, which indicates the suitability of the NIR spectroscopy method for online monitoring and as a method to assist bioreactor control. UCO and OODD are low cost substrates with potential to be used in PHA batch and fed-batch production. The use of NIR in this bioprocess also opened an opportunity for optimization and control of PHA production process.

Biotransformations of water insoluble substrates in aqueous, two-phase and encapsulated systems /

The biotransformation of water insoluble substrates by mammalian and bacterial cells has been problematic, since these whole cell reactions are primarily performed in an aqueous environment The implementation of a twophase or encapsulated system has the advantages of providing a low water system along with the physiological environment the cells require to sustain themselves. Encapsulation of mammalian cells by formation of polyamide capsules via interfacial polymerization illustrated that the cells could not survive this type of encapsulation process. Biotransformation of the steroid spironolactone [3] by human kidney carcinoma cells was performed in a substrate-encapsulated system, yielding canrenone [4] in 70% yield. Encapsulation of nitrile-metabolizing Rhodococcus rhodochrous cells using a polyamide membrane yielded leaky capsules, but biotransformation of 2-(4- chlorophenyl)-3-methylbutyronitrile (CPIN) [6] in a free cell system yielded CPIN amide [7] in 40% yield and 94% ee. A two-phase biotransformation of CPIN consisting of a 5:1 ratio of tris buffer, pH 7.2 to octane respectively, gave CPIN acid [8] in 30% yield and 97% ee. It was concluded that Rhodococcus rhodochrous ATCC 17895 contained a nonselective nitrile hydratase and a highly selective amidase enzyme.

Hydrogen sulphide as inhibitor and substrates for the cytochrome c-cytochrome c oxidase system /

It has previously been recognized that the major biochemical toxicity induced by sulphide is due to an inhibition of cytochrome ~ oxidase. Inhibition of this enzyme occurs at 30°C and pH 7.4 with a Ki of approximately 0.2 ~M, and a kon of 104 M-1 s-l, under catalytic conditions. However, the equimo1ar mixture of sulphide and the enzyme shows identical catalytic behaviour to that of the native enzyme. This cannot readily be attributed to rapid dissociation of sulphide, as both spectroscopic and plot analysis indicate the koff value is low. The addition of stoichiometric sulphide to the resting oxidized enzyme gives rise to the appearance of a low-spin ferric-type spectrum not identical with that seen on the addition of excess sulphide to the enzyme aerobically. Sulphide added to the enzyme anaerobically gives rise to another low-spin, probably largely ferric, form which upon admission of oxygen is then converted into a 607 nm species closely resembling Compound C. The 607 nm form is probably the precursor of oxyferricytochrome aa3. The addition of successive a1iquots of Na2S solution to the enzyme induces initial uptake of approximately 3 moles of oxygen per mole of the enzyme. Thus, it is concluded that: 1. the initial product of sulphide-cytochrome c oxidase interaction is not an inhibited form of the enzyme, but the low-spin (oxyferri) ~3+~+ species; 2. a subsequent step in which sulphide reduces cytochrome ~ occurs; 3. the final inhibitory step, in which a further molecule of sulphide binds to the cytochrome ~ iron centre in the cytochrome ~2+~+ species, gives the cytochrome a2+~+-H2S form which is a half-reduced fully inhibited species;4. a 607 run form of the enzyme is produced which may be converted into a catalytically active low-spin (oxyferri) state; and therefore 5. liganded sulphide may be able to reduce the cytochrome 33 -Cu centre without securing the prior reduction of the cytochrome a_ haem group or the Cud centre associated with it.

Effect of mindfulness meditation on the neural substrates of emotion processing and resting state in experienced and beginner meditators

La méditation par le ‘mindfulness’ favorise la stabilité émotionelle, mais les mécanismes neuroneux qui sous-tendent ces effets sont peu connus. Ce projet investiga l’effet du ‘mindfulness’ sur les réponses cérébrales et subjectives à des images négatives, positives et neutres chez des méditants expérimentés et des débutants au moyen de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Le ‘mindfulness’ atténua l’intensité émotionelle via différents mécanismes cérébraux pour chaque groupe. Comparés aux méditants, les débutants manifestèrent une déactivation de l’amygdale en réponse aux stimuli émotifs durant le ‘mindfulness’. Comparés aux débutants, les méditants exhibèrent une déactivation de régions du réseau du mode par défaut (RMD) pendant le ‘mindfulness’ pour tous stimuli (cortex médian préfrontal [CMP], cortex cingulaire postérieur [CCP]). Le RMD est constitué de régions fonctionnellement connectées, activées au repos et déactivées lors de tâches explicites. Cependant, nous ne connaissons pas les impacts de l’entraînement par la méditation sur la connectivité entre régions du RMD et si ces effets persistent au-delà d’un état méditatif. La connectivité fonctionnelle entre régions du RMD chez les méditants et débutants au repos fut investiguée au moyen de l’IRMf. Comparés aux débutants, les méditants montrèrent une connectivité affaiblie entre subdivisions du CMP, et une connectivité accrue entre le lobule pariétal inférieur et trois regions du RMD. Ces résultats reflètent que les bienfaits immédiats du ‘mindfulness’ sur la psychopathologie pourraient être dûs à une déactivation de régions limbiques impliquées dans la réactivité émotionelle. De plus, les bienfaits à long-terme de la méditation sur la stabilité émotionelle pourrait être dûs à une déactivation de régions corticales et cingulaires impliquées dans l’évaluation de la signification émotive et une connectivité altérée entre régions du RMD à l’état de repos.

Investigating the neural substrates mediating visuomotor adaptation : from beginner to expert

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Neural substrates and functional connectivity associated with sleep-dependent and independent consolidation of new motor skills

La mémoire n’est pas un processus unitaire et est souvent divisée en deux catégories majeures: la mémoire déclarative (pour les faits) et procédurale (pour les habitudes et habiletés motrices). Pour perdurer, une trace mnésique doit passer par la consolidation, un processus par lequel elle devient plus robuste et moins susceptible à l’interférence. Le sommeil est connu comme jouant un rôle clé pour permettre le processus de consolidation, particulièrement pour la mémoire déclarative. Depuis plusieurs années cependant, son rôle est aussi reconnu pour la mémoire procédurale. Il est par contre intéressant de noter que ce ne sont pas tous les types de mémoire procédurale qui requiert le sommeil afin d’être consolidée. Entre autres, le sommeil semble nécessaire pour consolider un apprentissage de séquences motrices (s’apparentant à l’apprentissage du piano), mais pas un apprentissage d’adaptation visuomotrice (tel qu’apprendre à rouler à bicyclette). Parallèlement, l’apprentissage à long terme de ces deux types d’habiletés semble également sous-tendu par des circuits neuronaux distincts; c’est-à-dire un réseau cortico-striatal et cortico-cérébelleux respectivement. Toutefois, l’implication de ces réseaux dans le processus de consolidation comme tel demeure incertain. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle du sommeil, en contrôlant pour le simple passage du temps, dans la consolidation de ces deux types d’apprentissage, à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle et d’analyses de connectivité cérébrale. Nos résultats comportementaux supportent l’idée que seul l’apprentissage séquentiel requiert le sommeil pour déclencher le processus de consolidation. Nous suggérons de plus que le putamen est fortement associé à ce processus. En revanche, les performances d’un apprentissage visuomoteur s’améliorent indépendamment du sommeil et sont de plus corrélées à une plus grande activation du cervelet. Finalement, en explorant l’effet du sommeil sur la connectivité cérébrale, nos résultats démontrent qu’en fait, un système cortico-striatal semble être plus intégré suite à la consolidation. C’est-à-dire que l’interaction au sein des régions du système est plus forte lorsque la consolidation a eu lieu, après une nuit de sommeil. En opposition, le simple passage du temps semble nuire à l’intégration de ce réseau cortico-striatal. En somme, nous avons pu élargir les connaissances quant au rôle du sommeil pour la mémoire procédurale, notamment en démontrant que ce ne sont pas tous les types d’apprentissages qui requièrent le sommeil pour amorcer le processus de consolidation. D’ailleurs, nous avons également démontré que cette dissociation de l’effet du sommeil est également reflétée par l’implication de deux réseaux cérébraux distincts. À savoir, un réseau cortico-striatal et un réseau cortico-cérébelleux pour la consolidation respective de l’apprentissage de séquence et d’adaptation visuomotrice. Enfin, nous suggérons que la consolidation durant le sommeil permet de protéger et favoriser une meilleure cohésion au sein du réseau cortico-striatal associé à notre tâche; un phénomène qui, s’il est retrouvé avec d’autres types d’apprentissage, pourrait être considéré comme un nouveau marqueur de la consolidation.

Synthesis of polyelectrolyte brushes on silica-based substrates through surface-initiated polymerization : brush characterization and responsiveness to variation in pH and ionic strength

Les brosses de polyélectrolytes font l’objet d’une attention particulière pour de nombreuses applications car elles présentent la capacité de changer de conformation et, par conséquent, de propriétés de surface en réponse aux conditions environnementales appliquées. Le contrôle des principaux paramètres de ces brosses telles que l'épaisseur, la composition et l'architecture macromoléculaire, est essentiel pour obtenir des polymères greffés bien définis. Ceci est possible avec la Polymérisation Radicalaire par Transfert d’Atomes - Initiée à partir de la Surface (PRTA-IS), qui permet la synthèse de brosses polymériques de manière contrôlée à partir d’une couche d'amorceurs immobilisés de manière covalente sur une surface. Le premier exemple d’une synthèse directe de brosses de poly(acide acrylique) (PAA) par polymérisation radicalaire dans l’eau a été démontré. Par greffage d’un marqueur fluorescent aux brosses de PAA et via l’utilisation de la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne, le dégreffage du PAA en temps réel a pu être investigué. Des conditions environnementales de pH ≥ 9,5 en présence de sel, se sont avérées critiques pour la stabilité de la liaison substrat-amorceur, conduisant au dégreffage du polymère. Afin de protéger de l’hydrolyse cette liaison substrat-amorceur sensible et prévenir le dégreffage non souhaité du polymère, un espaceur hydrophobique de polystyrène (PS) a été inséré entre l'amorceur et le bloc de PAA stimuli-répondant. Les brosses de PS-PAA obtenues étaient stables pour des conditions extrêmes de pH et de force ionique. La réponse de ces brosses de copolymère bloc a été étudiée in situ par ellipsométrie, et le changement réversible de conformation collapsée à étirée, induit par les variations de pH a été démontré. De plus, des différences de conformation provenant des interactions du bloc de PAA avec des ions métalliques de valence variable ont été obtenues. Le copolymère bloc étudié semble donc prometteur pour la conception de matériaux répondant rapidement a divers stimuli. Par la suite, il a été démontré qu’un acide phosphonique pouvait être employé en tant qu’ amorceur PRTA-IS comme alternative aux organosilanes. Cet amorceur phosphonate a été greffé pour la première fois avec succès sur des substrats de silice et une PRTA-IS en milieux aqueux a permis la synthèse de brosses de PAA et de poly(sulfopropyl méthacrylate). La résistance accrue à l’hydrolyse de la liaison Sisubstrat-O- Pamorceur a été confirmée pour une large gamme de pH 7,5 à 10,5 et a permis l’étude des propriétés de friction des brosses de PAA sous différentes conditions expérimentales par mesure de forces de surface. Malgré la stabilité des brosses de PAA à haute charge appliquée, les études des propriétés de friction ne révèlent pas de changement significatif du coefficient de friction en fonction du pH et de la force ionique.

The Use of Carboxy Terminated Liquid Natural Rubber (CTNR) as an Adhesive in Bonding Rubber to Rigid and Non-rigid Substrates

Carboxy Terminated Liquid Natural Rubber (CTNR) was prepared by photochemical reaction using maleic anhydride and masticated natural rubber (NR). The use of CTNR as an adhesive in bonding rubber to rubber and rubber to metal was studied. The peel strengths and lap shear strengths of the adherends which were bonded using CTNR were determined. The effect of using a tri isocyanate with CTNR in rubber to metal bonding was also studied. It is found that CTNR can effectively be used in bonding rubber to rubber and rubber to mild steel.