Catalyst-Free Photoredox Addition-Cyclisations: Exploitation of Natural Synergy between Aryl Acetic Acids and Maleimide

Suitably functionalised carboxylic acids undergo a previously unknown photoredox reaction when irradiated with UVA in the presence of maleimide. Maleimide was found to synergistically act as a radical generating photoxidant and as a radical acceptor, negating the need for an extrinsic photoredox catalyst. Modest to excellent yields of the product chromenopyrroledione, thiochromenopyrroledione and pyrroloquinolinedione derivatives were obtained in thirteen preparative photolyses. In situ NMR spectroscopy was used to study each reaction. Reactant decay and product build-up were monitored, enabling reaction profiles to be plotted. A plausible mechanism, whereby photo-excited maleimide acts as an oxidant to generate a radical ion pair, has been postulated and is supported by UV/Vis. spectroscopy and DFT computations. The radical-cation reactive intermediates were also characterised in solution by EPR spectroscopy.

Effect of nanosilica addition on the fresh properties and shrinkage of mortars with fly ash and superplasticizer

The ongoing use of various mineral additions along with chemical admixtures such as superplasticizers justifies the need for further research. Understanding and quantifying their effects and possible synergies on the fresh and hardened properties of cement-based materials is necessary, especially if some of these components are known to have a pozzolanic effect. This paper describes and models the fresh and hardened properties of cement mortars including nanosilica and fly ash, and relates their properties to the proportioning of these materials and the superplasticizer dosage. Mini-slump, Marsh cone and Lombardi cone tests were used to examine the properties of the fresh mortars, and to assess density, plastic shrinkage, and drying shrinkage up to 20 days. The equations presented in this paper make it possible to optimize mortar proportionings to the required levels of performance in both fresh and hardened states.

Influence of phosphate addition on the arsenic uptake by wheat (Triticum Durum) grown in arsenic polluted soils

Arsenic (As) uptake and distribution in the roots, shoots, and grain of wheat (Triticum durum) grown in 2 As polluted soils (192 and 304 mg kg ^-1 respectively), and an uncontaminated soil (14 mg kg^-1 ), collected from Scarlino plain (Tuscany, Italy), was investigated with respect with phosphorus fertilization. Three different level of phosphorus (P) fertilization: PO [0 kg ha^-1], Pl [75 kg ha^-1], and P2 [150 kg ha^-1], as KH₂PO₄ of P, were applied. The presence of high concentrations of As in soils reduced plants growth, decreased grain yield and increased root, shoot and grain As concentrations, especially in the absence of P fertilization. The P fertilization decreased the As concentration in all the tissues as well as the translocation of As to the shoot and grain. This observation may be useful in certain areas of the world with high levels of As in soils, to reduce the potential risk posed to human health by As entering the food-chain. © by PSP.

Response of soil microbial biomass to 1,2-dichlorobenzene addition in the presence of plant residues

The impact of 1,2-dichlorobenzene on soil microbial biomass in the presence and absence of fresh plant residues (roots) was investigated by assaying total vital bacterial counts, vital fungel hyphal length, total culturable bacterial counts, and culturable fluorescent pseudomonads. Diversity of the fluorescent pseudomonads was investigated using fatty acid methyl ester (FAME) characterization in conjunction with metabolic profiling of the sampled culturable community (Biolog). Mineralization of [¹⁴C]1,2- dichlorobenzene was also assayed. Addition of fresh roots stimulated 1,2- dichlorobenzene mineralization by over 100%, with nearly 20% of the label mineralized in root-amended treatments by the termination of the experiment. Presence of roots also buffered any impacts of 1,2-dichlorobenzene on microbial numbers. In the absence of roots, 1,2-dichlorobenzene greatly stimulated total culturable bacteria and culturable pseudomonads in a concentration-dependent manner. 1,2-Dichlorobenzene, up to concentrations of 50 μg/g soil dry weight had little or no deleterious effects on microbial counts. The phenotypic diversity of the fluorescent pseudomonad population was unaffected by the treatments, even though fluorescent pseudomonad numbers were greatly stimulated by both roots and 1,2-dichlorobenzene. The presence of roots had no detectable impact on the bacterial community composition. No phenotypic shifts in the natural population were required to benefit from the presence of roots and 1,2-dichlorobenzene. The metabolic capacity of the culturable bacterial community was altered in the presence of roots but not in the presence of 1,2-dichlorobenzene. It is argued that the increased microbial biomass and shifts in metabolic capacity of the microbial biomass are responsible for enhanced degradation of 1,2-dichlorobenzene in the presence of decaying plant roots.

The addition of CO2 to four superbase ionic liquids: a DFT study

The addition of carbon dioxide to four superbase ionic liquids, [P3333][Benzim], [P3333][124Triz], [P3333][123Triz] and [P3333][Bentriz] was studied using a molecular DFT approach involving anions alone and individual ion pairs. Intermolecular bonding within the individual ion pairs is characterised by a number of weak hydrogen bonds, with the superbase anion geometrically arranged so as to maximize interactions between the heterocyclic N atoms and the cation. The pairing energies show no correlation to the observed CO2 adsorption capacity. Addition of CO2 to the anion alone clearly resulted in the formation of a covalently-bound carbamate function with the strength of binding correlated to experimental capacity. In the ion pair however the cation significantly alters the nature of the bonding such that the overall cohesive energy is reduced. Formation of a strong carbamate function occurs at the expense of weakening the interaction between anion and cation. In the more weakly absorbing ion pairs which contain [123Triz]- and [Bentriz]-, the carbamate-functionalised systems are very close in energy to adducts in which CO2 is more weakly bound, suggesting an equilibrium between the chemi- and physisorbed CO2.

Effect of position of near addition in an asymmetric refractive multifocal intraocular lens on quality of vision

Purpose
To evaluate the impact of the position of an asymmetric multifocal near segment on visual quality.

Setting
Cathedral Eye Clinic, Belfast, United Kingdom.

Design
Retrospective comparative case series.

Methods
Data from consecutive patients who had bilateral implantation of the Lentis Mplus LS-312 multifocal intraocular lens were divided into 2 groups. One group received inferonasal near-segment placement and the other, superotemporal near-segment placement. A +3.00 diopter (D) reading addition (add) was used in all eyes. The main outcome measures included uncorrected distance visual acuity (UDVA), uncorrected near visual acuity (UNVA), contrast sensitivity, and quality of vision. Follow-up was 3 months.

Results
Patients ranged in age from 43 to 76 years. The inferonasal group comprised 80 eyes (40 patients) and the superotemporal group, 76 eyes (38 patients). The mean 3-month spherical equivalent was −0.11 D ± 0.49 (SD) in the inferonasal group and −0.18 ± 0.46 D in the superotemporal group. The mean postoperative UDVA was 0.14 ± 0.10 logMAR and 0.18 ± 0.15 logMAR, respectively. The mean monocular UNVA was 0.21 ± 0.14 logRAD and 0.24 ± 0.13 logRAD, respectively. No significant differences were observed in the higher-order aberrations, total Strehl ratio (point-spread function), or modulation transfer function between the groups. Dysphotopic symptoms measured with a validated quality-of-vision questionnaire were not significantly different between groups.

Conclusion
Positioning of the near add did not significantly affect objective or subjective visual function parameters.

Addition of docetaxel, zoledronic acid, or both to first-line long-term hormone therapy in prostate cancer (STAMPEDE): survival results from an adaptive, multiarm, multistage, platform randomised controlled trial

BACKGROUND: Long-term hormone therapy has been the standard of care for advanced prostate cancer since the 1940s. STAMPEDE is a randomised controlled trial using a multiarm, multistage platform design. It recruits men with high-risk, locally advanced, metastatic or recurrent prostate cancer who are starting first-line long-term hormone therapy. We report primary survival results for three research comparisons testing the addition of zoledronic acid, docetaxel, or their combination to standard of care versus standard of care alone.

METHODS: Standard of care was hormone therapy for at least 2 years; radiotherapy was encouraged for men with N0M0 disease to November, 2011, then mandated; radiotherapy was optional for men with node-positive non-metastatic (N+M0) disease. Stratified randomisation (via minimisation) allocated men 2:1:1:1 to standard of care only (SOC-only; control), standard of care plus zoledronic acid (SOC + ZA), standard of care plus docetaxel (SOC + Doc), or standard of care with both zoledronic acid and docetaxel (SOC + ZA + Doc). Zoledronic acid (4 mg) was given for six 3-weekly cycles, then 4-weekly until 2 years, and docetaxel (75 mg/m(2)) for six 3-weekly cycles with prednisolone 10 mg daily. There was no blinding to treatment allocation. The primary outcome measure was overall survival. Pairwise comparisons of research versus control had 90% power at 2·5% one-sided α for hazard ratio (HR) 0·75, requiring roughly 400 control arm deaths. Statistical analyses were undertaken with standard log-rank-type methods for time-to-event data, with hazard ratios (HRs) and 95% CIs derived from adjusted Cox models. This trial is registered at ClinicalTrials.gov (NCT00268476) and ControlledTrials.com (ISRCTN78818544).

FINDINGS: 2962 men were randomly assigned to four groups between Oct 5, 2005, and March 31, 2013. Median age was 65 years (IQR 60-71). 1817 (61%) men had M+ disease, 448 (15%) had N+/X M0, and 697 (24%) had N0M0. 165 (6%) men were previously treated with local therapy, and median prostate-specific antigen was 65 ng/mL (IQR 23-184). Median follow-up was 43 months (IQR 30-60). There were 415 deaths in the control group (347 [84%] prostate cancer). Median overall survival was 71 months (IQR 32 to not reached) for SOC-only, not reached (32 to not reached) for SOC + ZA (HR 0·94, 95% CI 0·79-1·11; p=0·450), 81 months (41 to not reached) for SOC + Doc (0·78, 0·66-0·93; p=0·006), and 76 months (39 to not reached) for SOC + ZA + Doc (0·82, 0·69-0·97; p=0·022). There was no evidence of heterogeneity in treatment effect (for any of the treatments) across prespecified subsets. Grade 3-5 adverse events were reported for 399 (32%) patients receiving SOC, 197 (32%) receiving SOC + ZA, 288 (52%) receiving SOC + Doc, and 269 (52%) receiving SOC + ZA + Doc.

INTERPRETATION: Zoledronic acid showed no evidence of survival improvement and should not be part of standard of care for this population. Docetaxel chemotherapy, given at the time of long-term hormone therapy initiation, showed evidence of improved survival accompanied by an increase in adverse events. Docetaxel treatment should become part of standard of care for adequately fit men commencing long-term hormone therapy.

FUNDING: Cancer Research UK, Medical Research Council, Novartis, Sanofi-Aventis, Pfizer, Janssen, Astellas, NIHR Clinical Research Network, Swiss Group for Clinical Cancer Research.

Preparation and characterization of novel nanocomposites of inorganic/polysaccharide type

O uso de polímeros naturais no âmbito da preparação de nanocompósitos não tem sido tão amplamente estudado quando comparado com os polímeros sintéticos. Assim, esta tese tem como objectivo estudar metodologias para a preparação de novos materiais nanocompósitos sob a forma de dispersões e filmes utilizando polissacarídeos como matriz. A tese está dividida em cinco capítulos sendo o último capítulo dedicado às conclusões gerais e a sugestões para trabalhos futuros. Inicialmente é apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre os principais temas colocando esta tese em contexto. Considerações sobre o uso de polímeros naturais e a sua combinação com a utilização de nanopartículas inorgânicas para a fabricação de novos bionanocomposites são descritas e os objectivos e outline da tese são também apresentados. No segundo capítulo, a preparação de partículas de sílica puras ou modificadas bem como a sua caracterização por FTIR, SEM, TEM, TGA, DLS (tamanho e potencial zeta) e medições de ângulo de contacto são discutidas. De modo a melhorar a compatibilidade da sílica com os polissacarídeos, as partículas SiO2 foram modificados com dois compostos do tipo organosilano: 3- metacril-oxipropil-trimetoxissilano (MPS) e 3-aminopropil-trimetoxissilano (APS). As partículas SiO2@MPS foram posteriormente encapsuladas com de poli(metacrilato de glicidilo) utilizando a técnica de polimerização em emulsão. A utilização dos nanocompósitos resultantes na preparação de dispersões de bionanocompósitos não foi bem sucedida e por esse motivo não os estudos não foram prosseguidos. O uso de SiO2@APS na preparação de dispersões bionanocomposite foi eficiente. No terceiro capítulo é apresentada uma revisão sobre dispersões bionanocompósitas e respectiva caracterização destacando aspectos fundamentais sobre reologia e microestrutura. Em seguida, é discutido o estudo sistemático realizado sobre o comportamento reológico de dispersões de SiO2 utilizando três polissacarídeos distintos no que concerne a carga e as características gelificantes: a goma de alfarroba (não iónica), o quitosano (catiónico) e a goma xantana (aniónica) cujas propriedades reológicas são amplamente conhecidas. Os estudos reológicos realizados sob diferentes condições demonstraram que a formação de géis frágeis e/ou bem estruturados depende do tamanho SiO2, da concentração, do pH e da força iónica. Estes estudos foram confirmados por análises microestruturais usando a microscopia electrónica a baixas temperaturas (Cryo-SEM). No quarto capítulo, são apresentados os estudos relativos à preparação e caracterização de filmes bionanocompósitos utilizando quitosano como matriz. Primeiramente é apresentada uma revisão sobre filmes de bionanocompósitos e os aspectos fundamentais das técnicas de caracterização utilizadas. A escolha do plasticizante e da sua concentração são discutidas com base nas propriedades de filmes de quitosano preparados. Em seguida, o efeito da concentração de sílica e dos métodos utilizados para a dispersar na matriz de polissacarídeo, bem como o efeito da modificação da superfície da sílica é avaliado. As características da superfície e as propriedades de barreira, mecânicas e térmicas são discutidas para cada conjunto de filmes preparados antes e após a sua neutralização. Os resultados obtidos mostraram que a dispersão das cargas no plasticizante e posterior adição à matriz polissacarídica resultaram apenas em pequenas melhorias já que o problema da agregação de sílica não foi ultrapassado. Por esse motivo foram preparados filmes com SiO2@APS os quais apresentaram propriedades melhores apesar da agregação das partículas não ter sido completamente impedida. Tal pode estar relacionado com o processo de secagem dos filmes. Finalmente, no capítulo 5, são apresentadas as principais conclusões obtidas e algumas sugestões para trabalho futuro.

Caracterização e transformação de Lenhosulfonatos de Eucalyptus globulus

Os lenhosulfonatos representam um sub-produto formado durante o cozimento ao sulfito ácido, sendo queimados para a regeneração da base e recuperação de energia. No entanto, os lenhosulfonatos são também considerados uma importante matéria-prima para a produção de vários produtos de valor acrescentado. Os objectivos principais deste trabalho foram contribuir para uma melhor compreensão sobre a caracterização química e estrutural dos lenhosulfonatos do Eucalyptus globulus, assim como, para complementar a informação disponível sobre a síntese e a caracterização estrutural e térmica de materiais poliméricos obtidos a partir de compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos. O licor de cozimento ao sulfito foi analisado em termos do teor de cinzas, extractáveis, compostos voláteis, açúcares e lenhosulfonatos. O teor de cinzas e açúcares no licor de cozimento é muito elevado, tendo sido necessário purificar o mesmo (2,8-13,8 % e 3,2-9,1 %, respectivamente). A análise dos açúcares mostrou uma quantidade considerável de pentoses, sendo o açúcar predominante a xilose. Os lenhosulfonatos foram purificados, isolados e caracterizados por química molhada (titulação potenciométrica e oxidação com permanganato), análise elementar, espectroscopia de ultravioleta/visível (UV/Vis), espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de protão (RMN de 1H) e carbono (RMN de 13C), espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS), cromatografia de permeação em gel (GPC), termogavimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varrimento (DSC). Os lenhosulfonatos são constituídos principalmente por unidades S, são parcialmente sulfonados e possuem um peso molecular relativamente baixo (Mw = 1250-2400 Da). A ruptura das ligações β-O-4 e α-O-4 da lenhina do Eucalyptus globulus após cozimento ao sulfito ácido originam olígomeros de baixo peso molecular cuja estrutura foi elucidada por RMN 1D/2D e ESI-MS. A degradação térmica dos lenhosulfonatos apresentou dois máximos de degradação a 188-190ºC e a 315-380ºC. As curvas de DSC mostraram um pico endotérmico para temperaturas inferiores a 130ºC e um pico exotérmico a 300-500ºC. Os lenhosulfonatos foram despolimerizados na presença de oxigénio molecular em meio alcalino. Os produtos de oxidação principais foram o aldeído siríngico, a vanilina, o ácido vanílico e o ácido siríngico. A adição do catalisador (sal de cobre) promoveu a oxidação dos lenhosulfonatos aumentando o rendimento dos aldeídos aromáticos (< 50%). A presença de açúcares nos lenhosulfonatos teve um efeito negativo no rendimento dos produtos de oxidação principais. Alguns compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos foram polimerizados por poliadição (catiónica e radicalar) e policondensação. Os monómeros e os polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier e reflectância total atenuada (FTIR-ATR), RMN em solução e no estado sólido, UV/Vis no estado sólido, GPC, difracção de raios-X (XRD), TGA e DSC. Os compostos modelo estudados foram os estirenos metoxi-substituídos (p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno) e os ácidos hidroxi aromáticos metoxi-substituídos (ácido vanílico e ácido siríngico). O 3,4-dimetoxiestireno foi ainda copolimerizado com o éter isobutil vinílico e os seus copolímeros foram desmetilados, assim como, o poli(p-metoxiestireno) e o poli(3,4-dimetoxiestireno). A polimerização catiónica do p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno é mais rápida e mais completa do que a polimerização radicalar produzindo polímeros com pesos moleculares elevados. O poli(p-metoxiestireno) (Mw = 235000 Da) possui um peso molecular maior do que o poli(3,4-dimetoxiestireno) (Mw = 18800 Da). A estabilidade térmica e a temperatura de transição vítrea diminuiram com a presença do segundo grupo metoxilo. A desmetilação dos homopolímeros foi bem sucedida, tendo sido corroborada por FTIR-ATR e RMN. A policondensação do ácido siríngico foi dificultada pela presença do segundo grupo metoxilo, tendo sido necessário adicionar uma maior quantidade do agente de condensação devido a factores estéricos. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) são insolúveis na maior parte dos solventes orgânicos, sendo parcialmente solúveis em clorofórmio, ácido triflúoracético, 1,1,2,2- tetracloroetano, dimetilsulfóxido, tetrahidrofurano, N,N’-dimetilformamida e 1,1,1,3,3,3-hexaflúor-2-propanol. A estabilidade térmica diminuiu com a presença do segundo grupo metoxilo e os dois polímeros não exibiram temperatura de transição vítrea. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) apresentaram uma estrutura muito cristalina (grau de cristalinidade 70% e 50%, respectivamente). O segundo grupo metoxilo aumentou o valor da absorvância, mas a forma do espectro de UV/Vis foi similar. A polimerização catiónica do éter isobutil vinílico resultou na produção de um polímero muito viscoso com peso molecular elevado (Mw = 20400 Da). A degradação térmica do polímero ocorreu em várias gamas de temperatura e foi completa (0% de resíduo a 800ºC). A copolimerização catiónica do 3,4-dimetoxiestireno com o éter isobutil vinílico foi realizada com proporções diferentes 80:20, 50:50 e 20:80. Os copolímeros apresentaram uma viscosidade elevada e um peso molecular baixo (Mw = 2000-4000 Da) que aumentou com a quantidade de éter isobutil vinílico. A degradação térmica dos copolímeros ocorreu também em várias gamas de temperatura, sendo a sua degradação completa (0,9-1,5% de resíduo a 800ºC). A desmetilação dos copolímeros não foi bem sucedida, tendo sido confirmada por FTIR-ATR e RMN.