Synthesis, structure and reactivity of novel CuI, CuII and CuIII complexes containing triaza and hexaaza macrocyclic ligands

El treball de tesi s'emmarca dins del camp de la bioinorgànica, disciplina que estudia les propietats estructurals i de reactivitat dels centres actius dels enzims, servint-se de models síntètics de baix pes molecular per tal d'intentar reproduïr la reactivitat presentada per l'enzim i conèixer els mecanismes de reacció a nivell molecular que tenen lloc en els processos biològics.1 Més concretament el treball posa especial èmfasi en els processos d'activació d'oxigen molecular que tenen lloc en les metaloproteïnes de Coure del Tipus 3, com són l'hemocianina i la tirosinasa, ambdues presentant un complex dinuclear de Cu(I)) en el centre actiu de la forma reduïda, capaç d'activar l'O2 cap a espècies de tipus peròxid.2 Un altre camp d'interès ha estat l'estudi dels processos d'activació d'enllaços C-H no activats en hidrocarburs, tant per la seva importàcia a nivell industrial com per comprendre els mecanismes intrínsecs d'aquesta activació a través de metalls de trancisió.3,4 Durant el treball de tesi presentat s'ha desenvolupat la síntesi de nous complexes de Coure(I), Coure(II) y Cu(III) utilitzant lligands macrocíclics de tipus triaza i hexaaza, i s'han estudiat la seves propietats estructurals així com la seva reactivitat. La reacció dels lligands triazacíclics H32m, H2Me33m i H33m amb sals de coure(II) dóna lloc a una reacció de desproporció de Cu(II) per obtenir-se en quantitats equimolars un complex organometàl·lic de Cu(III) i un complex de Cu(I). La caracterizació estructural exhaustiva dels complexes del tipus aryl-Cu(III) evidencia la formació d'un enllaç organometàl·lic entre l'àtom de Cu(III) i el carboni més próxim de l'anell aromàtic del lligand. Aquesta reacció, a més de representar una nova forma de desproporció en la química del Cu, suposa l'activació d'un enllaç C-H aromàtic a temperatura ambient que, mitjançant l'estudi cinètic d'aquesta desproporció per espectroscòpia UV-Vis, dels càlcul de l'efecte cinètic isotòpic utilitzant el lligand deuterat en el C-H de l'anell, juntament amb el recolzament teòrics dels càlculs DFT per a la optimització de geometries d'intermedis de reacció, ens permeten proposar un mecanisme de reacció pel nostre sistema, on l'activació de l'enllaç C-H aromàtic transcorre per la formació d'un enllaç de tipus agòstic C-H ? Cu(II),5 seguit de la desprotonació del C-H aromàtic per acció d'una base i posterior transferència electrònica per obtenir el complex organometàlic de Cu(III) i el complex de de Cu(I). En quant a la reactivitat d'aquests complexes organometàl·lics aryl-Cu(III) s'ha observat que una base en medi aquós causa la inestabilitat d'aquests compostos, evolucionant cap a la inserció d'un àtom d'oxigen sobre la posició activada de l'anell aromàtic, per a donar lloc a un complex dinuclear de Cu(II) amb dos grups fenoxo actuant de pont entre els àtoms metàl·lics. La reacció transcorre per un intermedi colorejat, caracteritzat com el complex ayl-Cu(III) monodesprotonat en una de les seves amines benzíliques, els quals s'observen igualment en la reacció dels correponents complexos de Cu(I) amb oxigen molecular (O2). És en els nostres sistemes en els quals es descriu per primera vegada la participació d'intermedis organometàl·lics Cu(III)-C en processos d'hidroxilació aromàtica, tals com el desenvolupat per l'enzim tirosinasa o per alguns dels seus models químics de síntesi.6,7,8 S'han estudiat les propietats magnètiques dels quatre bis(fenoxo)complexes de Cu(II) descrits, obtenint-se uns acoplaments de tipus antiferromagnètic o ferromagnètic de diversa magnitud, depenent del solapament orbitalari a l'enllaç Cu-O, a través del qual es produeix el superintercanvi. Nous complexos de Cu(I) sintetitzats amb lligands hexaazamacrocíclics han estat estudiats, i posant especial èmfasi a la seva reactivitat respecta a l'activació d'oxigen molecular (O2). S'ha observat una reactivitat diferenciada segons la concentració de complex de Cu(I) utilitzada, de manera que a altes concentracions s'obté un carbonato complex tetranuclear de Cu(II) per fixació de CO2 atmosfèric, mentre que a baixes concentracions s'observa la hidroxilació aromàtica intramolecular d'un dels anells benzílics del lligand, reacció que presumiblement transcorre per atac electrofílic d'un peroxo complex intermedi sobre el sistema ? de l'anell.6 Els resultats obtinguts en aquest treball ens mostren la facilitat per activar enllaços C-H aromàtics per metalls de transició de la primera sèrie (Cu, Ni) quan aquests estan suficientment pròxims a l'enllaç C-H, en unes condicions de reacció molt suaus (1atm., temperatura ambient). Els nous complexos organometàl·lics Aryl-Cu(III) són el producte d'una nova reacció de desproporció de Cu(II), així com un posició aromàtica activada que podria ser el punt de partida per l'estudi de funcionalització selectiva d'aquests grups aromàtics.

An analysis of four reading series at the third grade reading level

This paper discusses a study of four reading series at the third grade reading level for hearing impaired children.

Early linguistic development as seen in four young profoundly hearing impaired children

This paper studies the linguistic development of four profoundly hearing-impaired children, and how the children induced rules for developing linguistically.

Word level speech perception under four levels of simulated profound hearing loss

This paper discusses a study to determine average performance on word discrimination tests using the CID Early Speech Perception Test (ESP).

Four discourse level speech perception under four levels of simulated profound hearing loss

This paper reviews a study to determine the maximum discourse level speech perception capabilities of profoundly deaf children in four speech perception categories as defined by the Early Speech Perception Test (ESP).

Case study: acquisition of Japanese in aural language by the four year old child whose hearing loss was detected when he was visiting in U. S. with his family

Access to thesis is restricted. Contact Archives and Rare Books. This paper reports the results of language training for a newly diagnosed hearing impaired Japanese child using methods from the CID parent-infant program.

Weak constraints in four-dimensional variational data assimilation

The formulation of four-dimensional variational data assimilation allows the incorporation of constraints into the cost function which need only be weakly satisfied. In this paper we investigate the value of imposing conservation properties as weak constraints. Using the example of the two-body problem of celestial mechanics we compare weak constraints based on conservation laws with a constraint on the background state.We show how the imposition of conservation-based weak constraints changes the nature of the gradient equation. Assimilation experiments demonstrate how this can add extra information to the assimilation process, even when the underlying numerical model is conserving.

Four-dimensional variational assimilation of ozone profiles from the Microwave Limb Sounder on the Aura satellite

Ozone profiles from the Microwave Limb Sounder (MLS) onboard the Aura satellite of the NASA's Earth Observing System (EOS) were experimentally added to the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) four-dimensional variational (4D-var) data assimilation system of version CY30R1, in which total ozone columns from Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric CHartographY (SCIAMACHY) onboard the Envisat satellite and partial profiles from the Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV/2) instrument onboard the NOAA-16 satellite have been operationally assimilated. As shown by results for the autumn of 2005, additional constraints from MLS data significantly improved the agreement of the analyzed ozone fields with independent observations throughout most of the stratosphere, owing to the daily near-global coverage and good vertical resolution of MLS observations. The largest impacts were seen in the middle and lower stratosphere, where model deficiencies could not be effectively corrected by the operational observations without the additional information on the ozone vertical distribution provided by MLS. Even in the upper stratosphere, where ozone concentrations are mainly determined by rapid chemical processes, dense and vertically resolved MLS data helped reduce the biases related to model deficiencies. These improvements resulted in a more realistic and consistent description of spatial and temporal variations in stratospheric ozone, as demonstrated by cases in the dynamically and chemically active regions. However, combined assimilation of the often discrepant ozone observations might lead to underestimation of tropospheric ozone. In addition, model deficiencies induced large biases in the upper stratosphere in the medium-range (5-day) ozone forecasts.