Noves aproximacions a la síntesi i caracterització de poliglicols al·lílics, polihidrosiloxans i surfactants copolimèrics. Avaluació d'aquests surfactants en formulacions de poliuretà

Els polímers són una sèrie de compostos que troben un ampli ventall d'aplicacions en la indústria actual. Un exemple són les espumes de poliuretà, estructures de tipus cel·lular obtingudes mitjançant la reacció química entre compostos de tipus isocianat i compostos de tipus poliol (polièters amb diferent nombre de grups hidroxil). És imprescindible l'ús d'additius d'estructura tensioactiva (surfactants de silicona) per estabilitzar el procés d'espumació i per proporcionar una estructura cel·lular ordenada i homogènia en mida i distribució. La síntesis i caracterització de les molècules precursores (polihidrosiloxans i polièters al·lílics), l'estudi de la reacció d'hidrosililació com a via d'obtenció dels diferents surfactants per reacció d'addició entre els polihidrosiloxans i els polièters al·lílics i la caracterització i avaluació en formulacions comercials de poliuretà dels surfactants sintetitzats han constituït els objectius del present treball. MEMÒRIA La Tesi Doctoral ha estat presentada seguint el següent esquema: CAPÍTOL I. INTRODUCCIÓ A LA QUÍMICA DEL POLIURETÀ. Es presenten els principis de la química del poliuretà, fent esment dels recents avenços en la síntesis i caracterització d'aquests compostos polimèrics, així com un apartat concret centrat en els surfactants de silicona. Es presenten les estructures habituals d'aquests compostos comercials i es detallen les reaccions de síntesi i les característiques físiques que aquests compostos proporcionen a les espumes de poliuretà. CAPÍTOL II. OBJECTIUS. 1.- Síntesis y caracterització d'una àmplia gamma de poliglicols al·lílics i de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, ambdós precursors d'estructures polimèriques de tipus surfactant. 2.- Estudi de la reacció d'hidrosililació com a via de formació d'enllaços Si-C no hidrolitzables, mitjançant la reacció d'addició entre els substrats al·lílics insaturats i els polisiloxans amb grups hidrur reactius. 3.- Caracterització de les estructures polimèriques de tipus surfactant sintetitzades i avaluació d'aquestes en formulacions de poliuretà, a fi de relacionar l'estructura química d'aquests oligómers amb els efectes físics que originen en l'espuma de poliuretà. CAPÍTOL III. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE SUBSTRATS AL·LÍLICS INSATURATS DE TIPUS POLIGLICOL. S'han caracteritzat per HPLC-UV una sèrie de polietilenglicols comercials. S'ha estudiat la reacció de derivatització al·lílica sobre els grups hidroxil dels polièters comercials (PEG, PPG i copolímers PEG-PPG) i s'han caracteritzat exhaustivament els productes sintetitzats (1H,13C-RMN, GC, GC-MS, FTIR, ESI-MS, HPLC-UV). S'ha iniciat un estudi de polimerització aniònica sobre nous epòxids amb un punt de diversitat molecular, sintetitzant-se i caracteritzant-se els corresponents nous polièters obtinguts. CAPÍTOL IV. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE POLIHIDROSILOXANS REACTIUS. S'estudia la síntesis de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, mitjançant la reacció de polimerització aniònica d'obertura d'anell ("AROP, anionic ring opening polimerization") i mitjançant la reacció de polimerització per equilibració catiònica. Es presenta una caracterització exhaustiva dels productes sintetitzats i es descriu la naturalesa de la microestructura polimèrica a partir de la distribució bivariant dels copolímers PDMS-co-PHMS (poli(dimetilsiloxà)-co-poli(hidrometilsiloxà)). CAPÍTOL V. ESTUDI SISTEMÀTIC DE LA REACCIÓ D'HIDROSILILACIÓ. S'ha estudiat la reacció d'hidrosililació amb la finalitat de sintetitzar estructures copolimèriques poliglicol-polisiloxà a partir de la reacció de polisiloxans hidrur reactius i polièters al·lílics. S'han provat diferents catalitzadors (Pt/C 5%, cat. de Speier i cat. de Karstedt), s'han sintetitzat diferents estructures tensoactives (lineals i ramificades) i s'ha modelitzat les diferents reaccions secundàries observades, per presentar un estudi mecanístic de la reacció d'hidrosililació aplicada a la síntesis de molècules d'elevat PM a partir de la reacció entre substrats al·lílics insaturats i polihidrosiloxans. CAPÍTOL VI. AVALUACIÓ DELS SURFACTANTS EN FORMULACIONS DE POLIURETÀ. S'ha estudiat la idoneïtat dels surfactants de silicona sintetitzats en diferents formulacions de poliuretà comercials. S'ha relacionat el comportament físic d'aquests surfactants en les espumes de poliuretà amb la seva estructura química a partir de l'anàlisi per microscòpia electrònica de rastreig. CAPÍTOL VII. CONCLUSIONS. S'han esposat les conclusions extretes de cada capítol.

Preparació de nous catalitzadors basats en complexos de Ru i Pd, i el seu ancorament a polímers conductors per a la fabricació de materials multifuncionals

Aquesta tesi doctoral es basa en l'estudi de l'aplicació en catàlisi de dos tipus de complexos organometallics basats en dos metalls de tansició diferents. Concretament s'estudien complexos macrocíclics triolefínics de pal·ladi(0) com a catalitzadors per a les reaccions de Suzuki i Heck, i oxocomplexos carbènics de ruteni(II) com a espècies catalítiques en oxidacions de compostos orgànics. En el cas dels complexos de ruteni s'ha vist que en augmentar el nombre de lligands carbènics en l'esfera de coordinació del metall s'aconseguiex afavorir els processos bielectrònics, obtenint-se catalitzadors més actius i més selectius. En un segon pas, els dos tipus de catalitzadors homogenis s'han immobilitzat sobre la superfície d'un elèctrode mitjançant l'estratègia d'electropolimerització del grup pirrol. Els elèctodes modificats resultants s'han aplicat com a catalitzadors heterogenis. En ambdós casos els catalitzadors heterogenis han mostrat una activitat equiparable o superior a la del sistema homogeni corresponent. Finalment, s'ha assajat una reacció de catàlisi tàndem en què els dos catalitzadors (immobilitzats sobre el mateix elèctrode) actuen en cooperació. S'ha aconseguit realitzar dues transformacions consecutives d'un substat orgànic.

Molecular genetic differentiation in earthworms inhabiting a heterogeneous Pb-polluted landscape

A Pb-mine site situated on acidic soil, but comprising of Ca-enriched islands around derelict buildings was used to study the spatial pattern of genetic diversity in Lumbricus rubellus. Two distinct genetic lineages ('A' and 'B'), differentiated at both the mitochondrial (mtDNA COII) and nuclear level (AFLPs) were revealed with a mean inter-lineage mtDNA sequence divergence of approximately 13%, indicative of a cryptic species complex. AFLP analysis indicates that lineage A individuals within one central 'ecological island' site are uniquely clustered, with little genetic overlap with lineage A individuals at the two peripheral sites. FTIR microspectroscopy of Pb-sequestering chloragocytes revealed different phosphate profiles in residents of adjacent acidic and calcareous islands. Bioinformatics found over-representation of Ca pathway genes in ESTPb libraries. Subsequent sequencing of a Ca-transport gene, SERCA, revealed mutations in the protein's cytosolic domain. We recommend the mandatory genotyping of all individuals prior to field-based ecotoxicological assays, particularly those using discriminating genomic technologies.

Proliferative and anti-proliferative effects of titanium- and iron-based metallocene anti-cancer drugs

In previous work we have found that Cp2TiCl2 and its corresponding deriv. of tamoxifen, Titanocene tamoxifen, show an unexpected proliferative effect on hormone dependent breast cancer cells MCF-7. In order to check if this behavior is a general trend for titanocene derivs. we have tested two other titanocene derivs., Titanocene Y and Titanocene K, on this cell line. Interestingly, these two titanocene complexes behave in a totally different manner. Titanocene K is highly proliferative on MCF-7 cells even at low concns. (0.5 .mu.M), thus behave almost similarly to Cp2TiCl2. This proliferative effect is also obsd. in the presence of bovine serum albumin (BSA). In contrast, Titanocene Y alone has almost no effect on MCF-7 at a concn. of 10 .mu.M, but exhibits a significant dose dependent cytotoxic effect of up to 50% when incubated with BSA (20-50 .mu.g/mL). This confirms the crucial role played by the binding to serum proteins in the expression of the in vivo, cytotoxicity of the titanocene complexes. From the hydridolithiation reaction of 6-p-anisylfulvene with LiBEt3H followed by transmetallation with iron dichloride [bis-[(p-methoxy-benzyl)cyclopentadienyl]iron(II)] (Ferrocene Y) was synthesized. This complex, which was characterized by single crystal X-ray diffraction, contains the robust ferrocenyl unit instead of Ti assocd. with easily leaving groups such as chlorine and shows only a modest cytotoxicity against MCF-7 or MDA-MB-231 cells.

Reactive uptake coefficients for heterogeneous reaction of N2O5 with submicron aerosols of NaCl and natural sea salt

The kinetics of uptake of gaseous N2O5 on submicron aerosols containing NaCl and natural sea salt have been investigated in a flow reactor as a function of relative humidity (RH) in the range 30-80% at 295±2K and a total pressure of 1bar. The measured uptake coefficients, γ, were larger on the aerosols containing sea salt compared to those of pure NaCl, and in both cases increased with increasing RH. These observations are explained in terms of the variation in the size of the salt droplets, which leads to a limitation in the uptake rate into small particles. After correction for this effect the uptake coefficients are independent of relative humidity, and agree with those measured previously on larger droplets. A value of γ=0.025 is recommended for the reactive uptake coefficient for N2O5 on deliquesced sea salt droplets at 298K and RH>40%.

Influence of adsorption geometry in the heterogeneous enantioselective catalytic hydrogenation of a prototypical enone

Asymmetric catalysis is of paramount importance in organic synthesis and, in current practice, is achieved by means of homogeneous catalysts. The ability to catalyze such reactions heterogeneously would have a major impact both in the research laboratory and in the production of fine chemicals and pharmaceuticals, yet heterogeneous asymmetric hydrogenation of C═C bonds remains hardly explored. Very recently, we demonstrated how chiral ligands that anchor robustly to the surface of Pd nanoparticles promote asymmetric catalytic hydrogenation: ligand rigidity and stereochemistry emerged as key factors. Here, we address a complementary question: how does the enone reactant adsorb on the metal surface, and what implications does this have for the enantiodifferentiating interaction with the surface-tethered chiral modifiers? A reaction model is proposed, which correctly predicts the identity of the enantiomer experimentally observed in excess.

Taxonomical vs. functional responses of bee communities to fire in two contrasting climatic regions

Valuable insights into mechanisms of community responses to environmental change can be gained by analysing in tandem the variation in functional and taxonomic composition along environmental gradients. We assess the changes in species and functional trait composition (i.e. dominant traits and functional diversity) of diverse bee communities in contrasting fire-driven systems in two climatic regions: Mediterranean (scrub habitats in Israel) and temperate (chestnut forests in southern Switzerland). In both climatic regions, there were shifts in species diversity and composition related to post-fire age. In the temperate region, functional composition responded markedly to fire; however, in the Mediterranean, the taxonomic response to fire was not matched by functional replacement. These results suggest that greater functional stability to fire in the Mediterranean is achieved by replacement of functionally similar species (i.e. functional redundancy) which dominate under different environmental conditions in the heterogeneous landscapes of the region. In contrast, the greater functional response in the temperate region was attributed to a more rapid post-fire vegetation recovery and shorter time-window when favourable habitat was available relative to the Mediterranean. Bee traits can be used to predict the functional responses of bee communities to environmental changes in habitats of conservation importance in different regions with distinct disturbance regimes. However, predictions cannot be generalized from one climatic region to another where distinct habitat configurations occur.

Structure and biogenesis of the capsular F1 antigen from Yersinia pestis: Preserved folding energy drives fiber formation

Most gram-negative pathogens express fibrous adhesive virulence organelles that mediate targeting to the sites of infection. The F1 capsular antigen from the plague pathogen Yersinia pestis consists of linear fibers of a single subunit (Caf1) and serves as a prototype for nonpilus organelles assembled via the chaperone/usher pathway. Genetic data together with high-resolution X-ray structures corresponding to snapshots of the assembly process reveal the structural basis of fiber formation. Comparison of chaperone bound Caf1 subunit with the subunit in the fiber reveals a novel type of conformational change involving the entire hydrophobic core of the protein. The observed conformational change suggests that the chaperone traps a high-energy folding intermediate of Caf1. A model is proposed in which release of the subunit allows folding to be completed, driving fiber formation.