Nucleoside Azide-Alkyne Cycloaddition Reactions Under Solvothermal Conditions or Using Copper Vials in a Ball Mill

Novel nucleoside analogues containing photoswitchable moieties were prepared using 'click' cycloaddition reactions between 5 '-azido-5 '-deoxythymidine and mono- or bis-N-propargylamide-substituted azobenzenes. In solution, high to quantitative yields were achieved using 5mol% Cu(I) in the presence of a stabilizing ligand. 'Click' reactions using the monopropargylamides were also effected in the absence of added cuprous salts by the application of liquid assisted grinding (LAG) in metallic copper reaction vials. Specifically, high speed vibration ball milling (HSVBM) using a 3/32('') (2.38mm) diameter copper ball (62mg) at 60Hz overnight in the presence of ethyl acetate lead to complete consumption of the 5 '-azido nucleoside with clean conversion to the corresponding 1,3-triazole.

Density functional theory study on the activation of molecular oxygen on a stepped gold surface in an aqueous environment: a new approach for simulating reactions in solution

The activation of oxygen molecules is an important issue in the gold-catalyzed partial oxidation of alcohols in aqueous solution. The complexity of the solution arising from a large number of solvent molecules makes it difficult to study the reaction in the system. In this work, O-2 activation on an Au catalyst is investigated using an effective approach to estimate the reaction barriers in the presence of solvent. Our calculations show that O-2 can be activated, undergoing OOH* in the presence of water molecules. The OOH* can readily be formed on Au(211) via four possible pathways with almost equivalent free energy barriers at the aqueous-solid interface: the direct or indirect activation of O-2 by surface hydrogen or the hydrolysis of O-2 following a Langmuir-Hinshelwood mechanism or an Eley-Rideal mechanism. Among them, the Eley-Rideal mechanism may be slightly more favorable due to the restriction of the low coverage of surface H on Au(211) in the other mechanisms. The results shed light on the importance of water molecules on the activation of oxygen in gold-catalyzed systems. Solvent is found to facilitate the oxygen activation process mainly by offering extra electrons and stabilizing the transition states. A correlation between the energy barrier and the negative charge of the reaction center is found. The activation barrier is substantially reduced by the aqueous environment, in which the first solvation shell plays the most important role in the barrier reduction. Our approach may be useful for estimating the reaction barriers in aqueous systems.

Riots and Reactions: Hypocrisy and Disaffiliation?

The August 2011 riots in England occasioned widespread condemnation from government and the media. Here, we apply the concepts of hypocrisy and affiliation to explore reactions to these riots. Initially acknowledging that politics necessitates a degree of hypocrisy, we note that some forms of hypocrisy are indefensible: they compromise injavascript:void(0);tegrity. With rioters condemned as thugs and members of a feral underclass, some reactions exemplified forms of corrosive hypocrisy that deflected attention away from economic, social and cultural problems. Moreover, such reactions omitted to attend to the concept of [dis]affiliation amongst young rioters. Accordingly, we look to the role that education might play in re-affiliating those who do not feel they belong to, or have a sufficient stake in, society. Whilst our focus is on the riots in England, the exploration of hypocrisy and affiliation, and discussion of education for re-affiliation, transcends that national context.

Accounting for clean, fast and high yielding reactions under microwave conditions

Thermal reactions proceed optimally when they are rapidly heated to the highest tolerable temperature, held there for the shortest possible time and then quenched. This is explained through assessments of reaction kinetics in literature examples and models. Although presently available microwave equipment is better suited to rapid heating than resistance-heated systems, the findings do not depend upon the method of heating. Claims that microwave heated reactions proceed faster and more cleanly than their conventionally heated counterparts are valid only when comparably rapid heating and cooling cannot be obtained by conventional heating. These findings suggest that rigid adherence to the sixth principle of green chemistry, relating to the use of ambient temperature and pressure, may not always afford optimal results. © 2010 The Royal Society of Chemistry.

TAP Reactor Development and Application in the Kinetic Characterization of Catalysts for Heterogeneously Catalyzed Gas Phase Reactions

This manuscript describes the application and further development of the TAP technique in kinetic characterization of heterogeneous catalysis. The major application of TAP systems is to study mechanisms, kinetics and transport phenomena in heterogeneous catalysis, all of which is made possible by the sub-millisecond time resolution. Furthermore, the kinetic information obtained can be used to gain an insight into the mechanism occurring over the catalyst system. This is advantageous as heterogeneous catalysts with an improved efficiency can be developed as a result. TAP kinetic studies are carried out at low pressure (~1x10-7 mbar) and TAP pulses are sufficiently small (1013-1015 molecules) so as to maintain this low pressure. The use of a small number of molecules in comparison to the total number of active sites means the state of the catalyst remains relatively unchanged. The use of the low intensity pulses also makes the pressure gradient negligible and so allows the TAP reactor system to operate in the Knudsen Diffusion regime, where gas-gas reactions are eliminated. Hence only gas-catalyst reactions are investigated and, by the use of moment analysis of observed exit flow, rate constants of elementary steps of the reaction can be obtained.

In this manuscript, two attempts to further the TAP technique are reported. Firstly, the work undertaken at QUB to attempt to control the number of molecules of condensable reagents that can be pulsed during a TAP pulse experiment is disclosed. Secondly, a collaborative project with SAI Ltd Manchester is discussed in a separate chapter, where technical details and validation of a customised time of flight mass spectrometer (ToF MS) for the QUB TAP-1 system are reported. A collaborative project with Cardiff Catalysis Institute focusing on the study of CO oxidation over hopcalite catalysts is also reported. The analysis of the experimental results has provided an insight into the possible mechanism of the oxidation of CO over these catalysts. A correction function has also been derived which accounts for the adsorption of reactant molecules over inert materials that are used for the reactor packing in TAP experiments. This function was then applied to the selective reduction of O2 in a H2 rich ethene feed, so that more accurate TAP moment based analysis could be conducted.

Evolution and Enabling Capabilities of Spatially Resolved Techniques for the Characterization of Heterogeneously Catalyzed Reactions

The development and optimization of catalysts and catalytic processes requires knowledge of reaction kinetics and mechanisms. In traditional catalyst kinetic characterization, the gas composition is known at the inlet, and the exit flow is measured to determine changes in concentration. As such, the progression of the chemistry within the catalyst is not known. Technological advances in electromagnetic and physical probes have made visualizing the evolution of the chemistry within catalyst samples a reality, as part of a methodology commonly known as spatial resolution. Herein, we discuss and evaluate the development of spatially resolved techniques, including the evolutions and achievements of this growing area of catalytic research. The impact of such techniques is discussed in terms of the invasiveness of physical probes on catalytic systems, as well as how experimentally obtained spatial profiles can be used in conjunction with kinetic modelling. Furthermore, some aims and aspirations for further evolution of spatially resolved techniques are considered.

Síntese e potencialidades de aplicação de novos derivados porfirínicos

A presente dissertação colige os resultados obtidos em estudos de funcionalização de porfirinas, nomeadamente de derivados da 5,10,15,20- tetrafenilporfirina. Nestes estudos foram estabelecidas novas rotas sintéticas para a preparação de moléculas adequadamente funcionalizadas e com possíveis aplicações em química medicinal ou em sistemas supramoleculares. Esta dissertação encontra-se dividida em quatro partes: Após uma breve introdução às porfirinas, descrita na primeira parte, segue-se uma segunda parte centrada em reacções em dominó envolvendo 2-aminomeso- tetra-arilporfirinas, meso-(p-aminofenil)porfirinas e éteres enólicos cíclicos. Os resultados obtidos demonstram que porfirinas reagem como heterodienos com dienófilos ricos em electrões tais como os éteres enólicos cíclicos 3,4-di-hidro-2H-pirano e 2,3-di-hidrofurano na presença de triflato de lantânio. Os produtos formados são pirido[2,3-b] porfirinas e meso-quinolin-6- ilporfirinas com dois grupos hidroxilos terminais. A terceira parte desta dissertação é dedicada a estudos de funcionalização da posição β-pirrólica da 5,10,15,20-tetrafenilporfirina com um éter coroa segundo reacções de metátese, reacções de Heck e reacções de ciclo-adição 1,3- dipolar. Nas reacções de ciclo-adição obtiveram-se apenas produtos resultantes do acoplamento de porfirinas ao aminoácido. Para culminar estes estudos usou-se a 2-formil-5,10,15,20-tetra-arilporfirina e diversos aminoácidos como precursores de iletos de azometino porfirínicos. Segundo esta abordagem, verificou-se que a cadeia lateral do aminoácido influencia o tipo de produto formado, tendo-se obtido novas clorinas, β-imidoporfirinas e porfirinas funcionalizadas na posição β-pirrólica com grupos amino. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), Espectrometria de Massa em MALDI, UV-Vis e, em alguns casos, Difractometria de raios-X. Já na quarta parte desta dissertação, o leitor é introduzido ao conceito de química supramolecular e à utilização de meso-(p-carboxifenil)porfirinas em sistemas auto-organizados. É descrita a formação de agregados J distintos a partir dos isómeros 5,10-bis-(4-carboxifenil)-15,20-difenilporfirina e 5,15-bis-(4- carboxifenil)-10,20-difenilporfirina e comprova-se que o tipo de arquitectura e a extensão deste sistema são impostas pela estrutura do cromóforo. A avaliação da formação destes sistemas foi efectuada recorrendo a técnicas de UV-vis, Fluorescência, CD, RLS e FLIM.

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Avanços metodológicos na síntese de novos derivados de flavonas

As estirilflavonas poli-hidroxiladas são compostos heterocíclicos de natureza polifenólica que suscitam interesse devido à atividade biológica que possuem atuando, por exemplo, como antioxidantes. O desenvolvimento de novas rotas de síntese de estirilflavonas constitui um desafio e é neste contexto que se têm efetuado vários estudos sobre a aplicação de reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio, como a reação de Heck, na preparação deste tipo de compostos. Nesta dissertação reporta-se a síntese de (E)-8-estirilflavonas através da reação de Heck de 8-iodoflavonas com derivados de estireno com rendimentos excelentes, descrevendo-se um estudo no qual se optimizaram as condições experimentais desta reação. Adicionalmente, descrevem-se duas tentativas de desmetilação da (E)-8-[2-(4-metoxifenil)vinil]-4’,5,7-trimetoxiflavona. As 8- iodoflavonas foram preparadas com elevada regiosseletividade através da ciclização oxidativa/iodação das (E)-2’-hidroxicalconas correspondentes por aplicação do sistema de reagentes I2/DMSO. A propósito, descreve-se um estudo de ciclização oxidativa/iodação da (E)-2’-hidroxi-4,4’,6’- trimetoxicalcona, no qual se testou a aplicação do sistema de reagentes I2/DMSO na síntese de iodoflavonas em reações one-pot. As (E)-2’- hidroxicalconas foram sintetizadas através da condensação aldólica catalisada por base entre a 2’-hidroxi-4’,6’-dimetoxiacetofenona, previamente preparada, e derivados de benzaldeído. A caraterização estrutural da maioria dos compostos obtidos neste trabalho foi efetuada com base em estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), nomeadamente de 1H e 13C, e, sempre que possível, em estudos bidimensionais de correlação espetroscópica heteronuclear (HSQC e HMBC), bem como em estudos de espetrometria de massa (EM).

Boronic acids as partners in multicomponent reactions

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

The role of humor in television advertisement: A study regarding Portuguese consumers’ emotions and reactions

The purpose of this study is to explore the humorous side of television advertisement and its impact on Portuguese consumers’ hearts, minds and wallets. Both qualitative (through in-depth interviews) and quantitative (through an on-line survey and subsequent statistical data analysis) methods were used, guaranteeing a more consistent, strong and valid research. Twenty-five interviews with randomly chosen consumers were conducted face-to-face and three interviews via e-mail with marketers and television advertisers were performed in order to explore profoundly the subject. Moreover, 360 people have answered the on-line survey. Through the analysis of the data collected humor perception was found to be positively correlated with persuasion and intention to purchase the product; intention to share the advert; message comprehension; product liking and development of positive feelings towards the brand and brand credibility variables. The main implication of these findings relies on the fact that humor in advertising is able to boost its effectiveness.