Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Coordination of phosphido-boratabenzene ligands to transition metals

Environ 90% des composés produits industriellement sont fabriqués à l’aide de catalyseurs. C’est pourquoi la conception de catalyseurs toujours plus performants pour améliorer les procédés industriels actuels est toujours d’intérêt. De la grande variété de complexes avec des métaux de transition rapportés jusqu’à présent, les complexes zwitterioniques attirent notre attention par leurs activités catalytiques souvent supérieures aux complexes cationiques normaux. Un complexe métallique zwitterionique est un fragment métal-ligand neutre où la charge positive est située sur le centre métallique et où la charge négative est délocalisée sur un des ligands liés au métal. Nous proposons la synthèse de ligands anioniques phosphine comportant des groupements borates et boratabenzènes. Cette dernière espèce est un cycle à 6 membres où l’un des atomes de carbone est remplacé par un atome de bore et qui est négativement chargé. La capacité de ces phosphines anioniques à se lier à un centre métallique à l’aide de la paire libre du phosphore est due à la nature du lien P-B qui défavorise l’interaction entre la paire libre du phosphore et l’orbitale p vide du bore. Les propriétés de di-tert-butylphosphido-boratabenzène (DTBB) comme ligand phosphine anionique hautement donneur et encombré ainsi que la découverte de ses modes de coordination inhabituels pour stabiliser les métaux de transition insaturés ont été étudiés au cours de ce travail. De nouvelles perspectives sur les modes de coordination de phosphido-boratabenzène et la force de l’interaction du lien P-B seront discutées ainsi que les applications catalytiques. Nous avons d’abord étudié la coordination η1 avec des complexes de fer, ce qui nous a fourni des données quantitatives précieuses sur la capacité du DTBB d’agir comme ligand très donneur par rapport aux autres ligands donneurs bien connus. La capacité du DTBB à changer de mode de coordination pour soutenir les besoins électroniques du métal a été démontrée par la découverte d’une nouvelle espèce ferrocenyl phosphido-boratabenzène et sa nucléophilie a été étudiée. Au meilleur de notre connaissance, aucun exemple d’un ligand boratabenzène coordonné aux métaux du groupe 11 n’existe dans la littérature. Voilà pourquoi nous avons décidé d’explorer les modes de coordination du ligand DTBB avec Cu(I), Ag(I) et Au(I). A notre grande surprise, le ligand DTBB est capable de stabiliser les métaux du groupe 11 aux états d’oxydation faibles par une liaison MP qui est une coordination du type η1, un mode de coordination guère observé pour les ligands boratabenzène. Pendant nos travaux, notre attention s’est tournée vers la synthèse d’un complexe de rhodium(I) afin de tester son utilité en catalyse. A notre grande satisfaction, le complexe Rh-DTBB agit comme un précatalyseur pour l’hydrogénation des alcènes et alcynes à la température ambiante et à pression atmosphérique et son activité est comparable à celle du catalyseur de Wilkinson. Dans un désir d’élargir les applications de notre recherche, notre attention se tourna vers l’utilisation des composés du bore autres que le boratabenzène. Nous avons décidé de synthétiser une nouvelle espèce phosphido-borate encombrée. Lorsqu’elle réagit avec des métaux, l’espèce phosphido-borate subit un clivage de la liaison P-B. Toutefois, cette observation met en évidence la singularité et les avantages de la stabilité de la liaison P-B lors de l’utilisation du fragment boratabenzène. Ces observations enrichissent notre compréhension des conditions dans lesquelles la liaison P-B du ligand DTBB peut être clivée. Ces travaux ont mené à la découverte d’un nouveau ligand ansa-boratabenzène avec une chimie de coordination prometteuse.

Superconducting Transition-Edge Sensor Physics

Despite record-setting performance demonstrated by superconducting Transition Edge Sensors (TESs) and growing utilization of the technology, a theoretical model of the physics governing TES devices superconducting phase transition has proven elusive. Earlier attempts to describe TESs assumed them to be uniform superconductors. Sadleir et al. 2010 shows that TESs are weak links and that the superconducting order parameter strength has significant spatial variation. Measurements are presented of the temperature T and magnetic field B dependence of the critical current Ic measured over 7 orders of magnitude on square Mo/Au bilayers ranging in length from 8 to 290 microns. We find our measurements have a natural explanation in terms of a spatially varying order parameter that is enhanced in proximity to the higher transition temperature superconducting leads (the longitudinal proximity effect) and suppressed in proximity to the added normal metal structures (the lateral inverse proximity effect). These in-plane proximity effects and scaling relations are observed over unprecedentedly long lengths (in excess of 1000 times the mean free path) and explained in terms of a Ginzburg-Landau model. Our low temperature Ic(B) measurements are found to agree with a general derivation of a superconducting strip with an edge or geometric barrier to vortex entry and we also derive two conditions that lead to Ic rectification. At high temperatures the Ic(B) exhibits distinct Josephson effect behavior over long length scales and following functional dependences not previously reported. We also investigate how film stress changes the transition, explain some transition features in terms of a nonequilibrium superconductivity effect, and show that our measurements of the resistive transition are not consistent with a percolating resistor network model.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Transition Matters. Il ruolo del designer nella transizione sostenibile e circolare dei materiali polimerici

La ricerca indaga il ruolo del designer nella transizione sostenibile e circolare all’uso di materiali polimerici. Nel contesto contemporaneo la plastica è utilizzata in quasi ogni settore merceologico ma la sua futura applicazione è messa in forte discussione a causa dei visibili impatti ambientali del suo uso irresponsabile. Un passaggio netto dalla totale dipendenza alla liberazione dei polimeri è difficile; è necessario un periodo di transizione che permetta di coesistere responsabilmente con i polimeri in attesa di trovare dei validi sostituti. L’obiettivo della ricerca è lavorare su questo periodo ponendo il designer e le sue competenze come soggetti chiave del movimento. La tesi di ricerca propone un approccio per calare le pratiche del Transition Design nella progettazione di sistemi-prodotto, nutrendosi degli attributi anticipatori dell’Advanced Design e puntando agli obiettivi del Circular Design, lavorando a partire dalle merci più critiche nel contesto contemporaneo: quelle in polimero fossile non riciclabile. Contributo della tesi è la figura del Transition Matter Designer, un progettista di transizioni dei materiali che prevede metamorfosi di sistemi-prodotto nel tempo grazie alle sue competenze a diverse scale del progetto: forma l’utente agli atteggiamenti circolari e sostenibili, caratterizza i materiali per individuarne nuovi usi, seleziona i processi produttivi adatti a prevenire scarti e ne anticipa i cicli di vita nei prodotti. I Knitted Fasteners sono il risultato della simulazione del lavoro del Transition Matter Designer nel tessile: un sistema di elementi di fissaggio, personalizzabili dallo stilista e integrati negli abiti a maglia, che permettono di eliminare l’uso di fashion fasteners in plastica e metallo, elementi che rendono difficile il riciclo dei capi. Dalla sperimentazione è emerso il modello concettuale della Transindustrial Production: un lavoro di collaborazione fra Transition Matter Designer e creativo per dare identità ai materiali polimerici circolari attraverso l’ibridazione fra artigianato e industria, tipico del Made in Italy.

The Cratylia Mollis Seed Lectin Induces Membrane Permeability Transition In Isolated Rat Liver Mitochondria And A Cyclosporine A-insensitive Permeability Transition In Trypanosoma Cruzi Mitochondria.

Previous results provided evidence that Cratylia mollis seed lectin (Cramoll 1,4) promotes Trypanosoma cruzi epimastigotes death by necrosis via a mechanism involving plasma membrane permeabilization to Ca(2+) and mitochondrial dysfunction due to matrix Ca(2+) overload. In order to investigate the mechanism of Ca(2+) -induced mitochondrial impairment, experiments were performed analyzing the effects of this lectin on T. cruzi mitochondrial fraction and in isolated rat liver mitochondria (RLM), as a control. Confocal microscopy of T. cruzi whole cell revealed that Cramoll 1,4 binding to the plasma membrane glycoconjugates is followed by its internalization and binding to the mitochondrion. Electrical membrane potential (∆Ψm ) of T. cruzi mitochondrial fraction suspended in a reaction medium containing 10 μM Ca(2+) was significantly decreased by 50 μg/ml Cramoll 1,4 via a mechanism insensitive to cyclosporine A (CsA, membrane permeability transition (MPT) inhibitor), but sensitive to catalase or 125 mM glucose. In RLM suspended in a medium containing 10 μM Ca(2+) this lectin, at 50 μg/ml, induced increase in the rate of hydrogen peroxide release, mitochondrial swelling, and ∆Ψm disruption. All these mitochondrial alterations were sensitive to CsA, catalase, and EGTA. These results indicate that Cramoll 1, 4 leads to inner mitochondrial membrane permeabilization through Ca(2+) dependent mechanisms in both mitochondria. The sensitivity to CsA in RLM characterizes this lectin as a MPT inducer and the lack of CsA effect identifies a CsA-insensitive MPT in T. cruzi mitochondria.

Geochemistry Of Acid Mine Drainage From A Coal Mining Area And Processes Controlling Metal Attenuation In Stream Waters, Southern Brazil.

Acid drainage influence on the water and sediment quality was investigated in a coal mining area (southern Brazil). Mine drainage showed pH between 3.2 and 4.6 and elevated concentrations of sulfate, As and metals, of which, Fe, Mn and Zn exceeded the limits for the emission of effluents stated in the Brazilian legislation. Arsenic also exceeded the limit, but only slightly. Groundwater monitoring wells from active mines and tailings piles showed pH interval and chemical concentrations similar to those of mine drainage. However, the river and ground water samples of municipal public water supplies revealed a pH range from 7.2 to 7.5 and low chemical concentrations, although Cd concentration slightly exceeded the limit adopted by Brazilian legislation for groundwater. In general, surface waters showed large pH range (6 to 10.8), and changes caused by acid drainage in the chemical composition of these waters were not very significant. Locally, acid drainage seemed to have dissolved carbonate rocks present in the local stratigraphic sequence, attenuating the dispersion of metals and As. Stream sediments presented anomalies of these elements, which were strongly dependent on the proximity of tailings piles and abandoned mines. We found that precipitation processes in sediments and the dilution of dissolved phases were responsible for the attenuation of the concentrations of the metals and As in the acid drainage and river water mixing zone. In general, a larger influence of mining activities on the chemical composition of the surface waters and sediments was observed when enrichment factors in relation to regional background levels were used.

Bipolar Tribocharging Signal During Friction Force Fluctuations At Metal-insulator Interfaces.

Friction and triboelectrification of materials show a strong correlation during sliding contacts. Friction force fluctuations are always accompanied by two tribocharging events at metal-insulator [e.g., polytetrafluoroethylene (PTFE)] interfaces: injection of charged species from the metal into PTFE followed by the flow of charges from PTFE to the metal surface. Adhesion maps that were obtained by atomic force microscopy (AFM) show that the region of contact increases the pull-off force from 10 to 150 nN, reflecting on a resilient electrostatic adhesion between PTFE and the metallic surface. The reported results suggest that friction and triboelectrification have a common origin that must be associated with the occurrence of strong electrostatic interactions at the interface.

Oxidative Stress And Susceptibility To Mitochondrial Permeability Transition Precedes The Onset Of Diabetes In Autoimmune Non-obese Diabetic Mice.

Beta cell destruction in type 1 diabetes (TID) is associated with cellular oxidative stress and mitochondrial pathway of cell death. The aim of this study was to determine whether oxidative stress and mitochondrial dysfunction are present in T1D model (non-obese diabetic mouse, NOD) and if they are related to the stages of disease development. NOD mice were studied at three stages: non-diabetic, pre-diabetic, and diabetic and compared with age-matched Balb/c mice. Mitochondria respiration rates measured at phosphorylating and resting states in liver and soleus biopsies and in isolated liver mitochondria were similar in NOD and Balb/c mice at the three disease stages. However, NOD liver mitochondria were more susceptible to calcium-induced mitochondrial permeability transition as determined by cyclosporine-A-sensitive swelling and by decreased calcium retention capacity in all three stages of diabetes development. Mitochondria H2O2 production rate was higher in non-diabetic, but unaltered in pre-diabetic and diabetic NOD mice. The global cell reactive oxygen species (ROS), but not specific mitochondria ROS production, was significantly increased in NOD lymphomononuclear and stem cells in all disease stages. In addition, marked elevated rates of 2',7'-dichlorodihydrofluorescein (H2DCF) oxidation were observed in pancreatic islets from non-diabetic NOD mice. Using matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry (MS) and lipidomic approach, we identified oxidized lipid markers in NOD liver mitochondria for each disease stage, most of them being derivatives of diacylglycerols and phospholipids. These results suggest that the cellular oxidative stress precedes the establishment of diabetes and may be the cause of mitochondrial dysfunction that is involved in beta cell death.

Seven-membered Rings Through Metal-free Rearrangement Mediated By Hypervalent Iodine.

A versatile and metal-free approach for the synthesis of carbocycles and of heterocycles bearing seven- and eight-membered rings is described. The strategy is based on ring expansion of 1-vinylcycloalkanols (or the corresponding silyl or methyl ether) mediated by the hypervalent iodine reagent HTIB (PhI(OH)OTs). Reaction conditions can be easily adjusted to give ring expansion products bearing different functional groups. A route to medium-ring lactones was also developed.

Metal Ions Bound To The Human Milk Immunoglobulin A: Metalloproteomic Approach.

The presence of calcium, iron, and zinc bound to human milk secretory IgA (sIgA) was investigated. The sIgA components were first separated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis and then identified by electrospray ionization-tandem mass spectrometry (ESI MS MS). The metal ions were detected by flame atomic absorption spectrometry after acid mineralization of the spots. The results showed eight protein spots corresponding to the IgA heavy chain constant region. Another spot was identified as the transmembrane secretory component. Calcium was bound to both the transmembrane component and the heavy chain constant region, while zinc was bound to the heavy chain constant region and iron was not bound with the identified proteins. The association of a metal ion with a protein is important for a number of reasons, and therefore, the findings of the present study may lead to a better understanding of the mechanisms of action and of additional roles that sIgA and its components play in human milk.

Transition From Glass To Digital Slide Microscopy In The Teaching Of Oral Pathology In A Brazilian Dental School.

Several medical and dental schools have described their experience in the transition from conventional to digital microscopy in the teaching of general pathology and histology disciplines; however, this transitional process has scarcely been reported in the teaching of oral pathology. Therefore, the objective of the current study is to report the transition from conventional glass slide to virtual microscopy in oral pathology teaching, a unique experience in Latin America. An Aperio ScanScope® scanner was used to digitalize histological slides used in practical lectures of oral pathology. The challenges and benefits observed by the group of Professors from the Piracicaba Dental School (Brazil) are described and a questionnaire to evaluate the students' compliance to this new methodology was applied. An improvement in the classes was described by the Professors who mainly dealt with questions related to pathological changes instead of technical problems; also, a higher interaction with the students was described. The simplicity of the software used and the high quality of the virtual slides, requiring a smaller time to identify microscopic structures, were considered important for a better teaching process. Virtual microscopy used to teach oral pathology represents a useful educational methodology, with an excellent compliance of the dental students.

Key Participants Of The Tumor Microenvironment Of The Prostate: An Approach Of The Structural Dynamic Of Cellular Elements And Extracellular Matrix Components During Epithelial-stromal Transition.

Cancer is a multistep process that begins with the transformation of normal epithelial cells and continues with tumor growth, stromal invasion and metastasis. The remodeling of the peritumoral environment is decisive for the onset of tumor invasiveness. This event is dependent on epithelial-stromal interactions, degradation of extracellular matrix components and reorganization of fibrillar components. Our research group has studied in a new proposed rodent model the participation of cellular and molecular components in the prostate microenvironment that contributes to cancer progression. Our group adopted the gerbil Meriones unguiculatus as an alternative experimental model for prostate cancer study. This model has presented significant responses to hormonal treatments and to development of spontaneous and induced neoplasias. The data obtained indicate reorganization of type I collagen fibers and reticular fibers, synthesis of new components such as tenascin and proteoglycans, degradation of basement membrane components and elastic fibers and increased expression of metalloproteinases. Fibroblasts that border the region, apparently participate in the stromal reaction. The roles of each of these events, as well as some signaling molecules, participants of neoplastic progression and factors that promote genetic reprogramming during epithelial-stromal transition are also discussed.

Modelos de transferência de metal pesado na cana-de-açúcar adubada com composto de lixo urbano

The research approaches recycling of urban waste compost (UWC) as an alternative fertilizer for sugarcane crop and as a social and environmental solution to the solids residuals growth in urban centers. A mathematical model was used in order to know the metal dynamics as decision support tool, aiming to establish of criteria and procedures for UWC's safe use, limited by the amount of heavy metal. A compartmental model was developed from experimental data in controlled conditions and partially checked with field data. This model described the heavy metal transference in the system soil-root-aerial portion of sugarcane plants and concluded that nickel was metal to be concern, since it takes approximately three years to be attenuated in the soil, reaching the aerial portions of the plant at high concentrations. Regarding factors such as clay content, oxide level and soil pH, it was observed that for soil with higher buffering capacity, the transfer of the majority of the metals was slower. This model may become an important tool for the attainment of laws regarding the UWC use, aiming to reduce environment contamination the waste accumulation and production costs.