Isolation and characterization of a novel simazine-degrading bacterium from agricultural soil of central Chile, Pseudomonas sp MHP41

s-Triazine herbicides are used extensively in South America in agriculture and forestry. In this study, a bacterium designated as strain MHP41, capable of degrading simazine and atrazine, was isolated from agricultural soil in the Quillota valley, central Chile. Strain MHP41 is able to grow in minimal medium, using simazine as the sole nitrogen source. In this medium, the bacterium exhibited a growth rate of mu = 0.10 h(-1), yielding a high biomass of 4.2 x 10(8) CFU mL(-1). Resting cells of strain MHP41 degrade more than 80% of simazine within 60 min. The atzA, atzB, atzC, atzD, atzE and atzF genes encoding the enzymes of the simazine upper and lower pathways were detected in strain MHP41. The motile Gram-negative bacterium was identified as a Pseudomonas sp., based on the Biolog microplate system and comparative sequence analyses of the 16S rRNA gene. Amplified ribosomal DNA restriction analysis allowed the differentiation of strain MHP41 from Pseudomonas sp. ADP. The comparative 16S rRNA gene sequence analyses suggested that strain MHP41 is closely related to Pseudomonas nitroreducens and Pseudomonas multiresinovorans. This is the first s-triazine-degrading bacterium isolated in South America. Strain MHP41 is a potential biocatalyst for the remediation of s-triazine-contaminated environments.

Active site labeling of cysteine cathepsins by a straightforward diazomethylketone probe derived from the N-terminus of human cystatin C

We designed a straightforward biotinylated probe using the N-terminal substrate-like region of the inhibitory site of human cystatin C as a scaffold, linked to the thiol-specific reagent diazomethylketone group as a covalent warhead (i.e. Biot-(PEG)2-Ahx-LeuValGly-DMK). The irreversible activity-based probe bound readily to cysteine cathepsins B, L, S and K. Moreover affinity labeling is sensitive since active cathepsins were detected in the nM range using an ExtrAvidin®-peroxidase conjugate for disclosure. Biot-(PEG)2-Ahx-LeuValGly-DMK allowed a slightly more pronounced labeling for cathepsin S with a compelling second-order rate constant for association (kass = 2,320,000 M−1 s−1). Labeling of the active site is dose-dependent as observed using 6-cyclohexylamine-4-piperazinyl-1,3,5-triazine-2-carbonitrile, as competitive inhibitor of cathepsins. Finally we showed that Biot-(PEG)2-Ahx-LeuValGly-DMK may be a simple and convenient tool to label secreted and intracellular active cathepsins using a myelomonocytic cell line (THP-1 cells) as model.

Síntese de azacalixarenos para o reconhecimento molecular de aniões

No âmbito desta dissertação são apresentados novos recetores sintéticos baseados na plataforma macrocíclica tetraazacalix[2]areno[2]triazina incorporando bases de purina ou unidades de aminoácidos naturais. Estes recetores foram preparados tendo como objectivo o reconhecimento seletivo de fármacos e aniões biologicamente relevantes. No primeiro capítulo é apresentada uma revisão bibliográfica sobre recetores derivados de tetraazacalix[2]areno[2]triazina demonstrando-se que a funcionalização desta plataforma, nos anéis de triazina ou nos anéis benzénicos, encontra-se ainda na infância bem como a investigação das suas afinidades para aniões. Subsequentemente, considerando os aniões principais estudados nesta tese, aniões carboxilatos alifáticos, aromáticos e aminoácidos é apresentada uma revisão bibliográfica sobre os estudos de reconhecimento molecular reportados na literatura, entre derivados de calix[4]areno e este tipo de aniões. No segundo capítulo descrevem-se as sínteses de recetores com uma ou duas unidades de aminoácido, L-alanina (AC1A, AC2A) e L-triptofano (AC2T), ancoradas nos anéis benzénicos da plataforma tetraazacalix[2]areno[2]triazina. Como demostrado no capítulo 3, os grupos N-H dos azotos em ponte são locais de reconhecimento de aniões. Neste contexto, estes macrociclos foram também metilados nos azotos em ponte (Me4AC2A e Me4AC2T) de modo a direcionar o reconhecimento cooperativo de aniões exclusivamente através dos grupos N-H das unidades de aminoácidos. A lipofilicidade destas moléculas foi alterada por substituição dos átomos de cloro das triazinas por dihexilamina. Os compostos sintetizados foram caracterizados através de técnicas espetroscópicas complementadas em alguns compostos por difração de raios X de cristal único. No capítulo 3 apresentam-se os estudos de reconhecimento molecular entre os recetores sintetizados e aniões derivados de ácidos carboxílicos (mono, di e tricarboxílicos) alifáticos, aromáticos, isoméricos e aniões inorgânicos. Estes estudos foram efetuados em DMSO-d6 ou em CDCl3 por titulações de RMN de 1H com determinação das respetivas constantes de associação. Para os recetores AC1A e AC2A o reconhecimento da maioria dos aniões estudados ocorre simultaneamente através dos grupos N-H dos azotos em ponte e do N-H da amida do braço da L-alanina. Contudo, no caso do isoftalato e tricarboxilato, com dois e três grupos carboxilato em posição meta, ocorre preferencialmente através dos dois braços de L-alanina como sugerido por estudos de dinâmica molecular em DMSO. Os estudos de associação realizados para os macrociclos que contêm unidades de L-triptofano, AC2T e Me4AC2T, mostraram que o reconhecimento de aniões é efetuado preferencialmente através de ligações de hidrogénio estabelecidas com os grupos amida e amina do grupo indole dos braços de aminoácido em detrimento das aminas em ponte como em AC1A e AC2A. Para a série dos carboxilatos alifáticos verifica-se que o recetor Me4AC2A tem maior afinidade com o anião glutarato (K= 389 M-1, DMSO-d6) enquanto o recetor Me4AC2T associa-se mais fortemente com o anião oxalato (K= 776 M-1, CDCl3). Todas as Job plots efetuadas confirmaram que as entidades estudadas obedeciam a uma estequiometria recetor/anião de 1:1.

Toxicidade de químicos em mistura: o caso da albufeira do Alqueva

In the environment humans and biota are generally exposed to chemical mixtures rather than individual chemicals. Therefore, when assessing the environmental risk of chemicals, it is important to consider chemical mixtures and their possible interactions. The main objective of this work focused on the environmental risk assessment of pesticides found in the water of the Alqueva reservoir and their binary combinations. In this aquatic ecosystem several pesticides were above of the environmental quality standards. But in addition, there were several sampling points of the reservoir where ecotoxicity was observed despite the presence of these contaminants at low concentrations. Here, a component-based approach was used to assess the effects of the pesticide mixtures. The effects of the binary combinations of four herbicides, atrazine (ATR), terbuthylazine (TER), simazine (SIM) and metolachlor (MET), on the growth rate of the microalgae Pseudokirchneriella subcapitata and the effects of the binary combinations of the s-triazine herbicides ATR and TER and the insecticide chlorpyrifos (CPF) on the swimming behaviour and acetylcholinesterase (AChE) activity of the zebrafish Danio rerio were assessed using the two reference models of concentration addition (CA) and independent action (IA). Moreover, the combined effects of the herbicides (ATR, TER and MET) and the insecticide CPF were also tested on the swimming behaviour and AChE activity of the aquatic midge Chironomus riparius after the cholinesterases characterization. In this risk characterization, the calculated risk quotients for the herbicides ATR, TER, SIM and MET were higher than 1, meaning that these herbicides present a high risk for the Alqueva ecosystem. As expected, the microalgae P. subcapitata was the most sensitive species to the herbicides. However, despite these herbicides pose no or low risk to other aquatic organisms tested in this study, with EC50 values much higher than the concentrations found in this aquatic ecosystem, they are able to increase the toxic effects of CPF when they are tested in binary mixtures. Moreover, the risk quotients of mixtures of these herbicides present simultaneously in three different locations of the reservoir were also higher than 1, so this confirms the fact that these herbicides when present in mixtures, present a greater risk for this ecosystem than the expected considering each single chemical by its own.

Receptores de aniões baseados em azacalix[4]arenos e isoftalamidas

Nesta tese, desenvolvida no âmbito do Programa Doutoral em Química da Universidade de Aveiro, foram desenvolvidos novos receptores sintéticos construídos a partir da plataforma macrocíclica tetraazacalix[2]areno[2]triazina ou do fragmento de isoftalamida. Ambas as unidades estruturais foram decora-das com grupos de reconhecimento molecular baseados em grupos amida e/ou ureia com o objectivo de actuarem como receptores selectivos de aniões com importância biológica ou farmacológica, incluindo acetato, oxalato, malo-nato, succinato, glutarato, diglicolato, L- e D-NHBoc-alanina, (S)- e (R)-fenilpro-panoato, (S,S)- e (R,R)-tartarato, fumarato, maleato, Cl-, HCO3-, H2PO4-, HSO4- e SO42-. No Capítulo 1 é efectuada uma revisão bibliográfica dos desenvolvimentos recentes na síntese, caracterização estrutural e aplicações de receptores fun-cionais relacionados com os desenvolvidos no âmbito desta tese, com especial incidência para aqueles que foram estudados como receptores de aniões. Neste domínio, enquanto que receptores derivados da isoftalamida têm sido bastante estudados ao longo das últimas décadas, o desenvolvimento de receptores de aniões inspirados em heteracalix[2]areno[2]triazinas ainda se encontra a dar os primeiros passos. No Capítulo 2 é apresentada a síntese de quatro novos macrociclos derivados de tetraazacalix[2]areno[2]triazina incorporando um ou dois braços de L-alanina (A1, A2) ou de L-leucina (L1, L2) nos anéis benzénicos, e derivados com grupos amida como unidades de reconhecimento. Adicionalmente, são também apresentados dois novos azacalix[2]areno[2]triazinas contendo um (U1) ou dois (U2) braços com grupos ureia substituídos com um grupo (S)-metilbenzílico. Foram ainda preparados os macrociclos A2Me4 e U2Me4 por metilação dos átomos de azoto em ponte de A2 e U2, os quais foram posterior-mente utilizados em estudos de associação. Os compostos sintetizados foram caracterizados através de técnicas espectroscópicas, complementadas por difracção de raios X de cristal único no caso de U2Me4. O Capítulo 3 contempla os estudos de reconhecimento molecular entre os macrociclos A2Me4 e U2Me4 e os aniões derivados de ácidos mono- e dicarbo-xílicos alifáticos, ácidos carboxílicos isoméricos (enantiómeros e isómeros geométricos), aminoácidos e polioxaniões acima referidos, excepto HCO3-. Os estudos de associação foram realizados através de técnicas de titulação por RMN 1H com determinação das respectivas constantes de afinidade. Todas as associações estudadas apresentaram uma estequiometria receptor-substrato 1:1 com excepção das associações formadas entre A2Me4 e U2Me4 com H2PO4- (1:2). Os complexos A2Me4∙SO42- e U2Me4∙(H2PO4-)2 são os mais estáveis com constantes de associação de 7,4 × 104 M-1 e superior a 105 M-2, respectivamente. O reconhecimento dos dicarboxilatos ocorreu através dos dois braços do macrociclo, com os aniões com grupos carboxilato separados por cadeias alifáticas mais compridas (glutarato e diglicolato) apresentando um melhor ajuste aos braços de A2Me4 e U2Me4. Não foi observado reconheci-mento enantiosselectivo de aniões. Em contraste, as constantes de afinidade para as associações com os aniões dos isómeros cis (maleato) e trans (fumarato) do ácido but-2-enodióico, de 89 e 4920 M-1 para A2Me4 e 481 e 4007 M-1 para U2Me4, respectivamente, sugerem selectividade de ambos os receptores para o fumarato. No Capítulo 4 é descrita a síntese de nove receptores acíclicos incorporando a unidade de isoftalamida (Iso-1 a Iso-9) e braços laterais com grupos de reconhecimento de aniões. Enquanto que o receptor Iso-1 possui como unida-des de reconhecimento apenas grupos amida, os receptores Iso-2, Iso-3, Iso-5, Iso-6, Iso-7 e Iso-9 possuem grupos amida e ureia, e os derivados Iso-4 e Iso-8 grupos amida e sulfonilureia. Em cada um destes compostos, os grupos de reconhecimento estão separados por uma cadeia etilénica cuja flexibilidade confere um melhor ajuste com os aniões. Os derivados de isoftalamida preparados foram caracterizados através de técnicas espectroscópicas. No Capítulo 5 são apresentados os estudos de associação realizados por técnicas de titulação por RMN 1H entre Iso-1, Iso-2, Iso-4, Iso-6 e Iso-8 com os aniões H2PO4-, HCO3-, Cl- e oxalato. Os receptores Iso-1, Iso-2 e Iso-6 apresentaram maior afinidade para o dianião, com valores de Kass de 6100, 7800 e 9800 M-1 respectivamente, e menor para Cl- (17 < Kass < 19 M-1). Foram sempre formadas associações mais estáveis com H2PO4- (294 < Kass < 427 M-1) comparativamente a HCO3-, sendo que a associação mais forte com este últi-mo foi determinada com Iso-2 (Kass = 95 M-1). As moléculas de Iso-4 e Iso-8 sofreram desprotonação dos grupos sulfonilureia na presença de todos os aniões excepto de Cl-. No Capítulo 6 apresentam-se as conclusões gerais e no Capítulo 7 descrevem-se os procedimentos experimentais e também os dados espectroscópicos dos produtos obtidos.

Síntese de receptores para o reconhecimento e transporte de aniões

Nesta tese, realizada no âmbito do Programa Doutoral em Química da Universidade de Aveiro, foram desenvolvidas duas famílias de receptores sintéticos: macrocíclicos baseados na plataforma tetraazacalix[2]areno[2]triazina; e acíclicos construídos a partir de diaminas simples. A plataforma macrocíclica foi decorada nos átomos de azoto em ponte com unidades de reconhecimento molecular contendo fragmentos com grupos amida para o reconhecimento de aniões ou com grupos ácidos carboxílicos para a coordenação de metais de transição. Os receptores acíclicos foram obtidos por acoplamento de diaminas (etilenodiamina, orto-fenilenodiamina ou 2-aminobenzilamina) com uma unidade lipofílica incorporando um anel heterocíclico (derivados de oxadiazole ou furano) e com um derivado isocianato. Estas moléculas assimétricas com um grupo amida e um grupo ureia como unidades de reconhecimento molecular foram avaliadas como receptores e transportadores transmembranares de aniões biologicamente relevantes (Cl- e HCO3-). Os resultados experimentais obtidos serão descritos ao longo de três capítulos, após um primeiro capítulo bibliográfico. No Capítulo 1 começa-se por fazer uma revisão bibliográfica sucinta sobre o desenvolvimento recente de receptores funcionais baseados em azacalixarenos bem como das suas aplicações, designadamente no reconhecimento molecular. Numa segunda parte apresenta-se uma revisão sucinta de receptores derivados de (tio)ureias, relacionados com os receptores sintetizados no âmbito desta tese e com propriedades de reconhecimento e transporte transmembranar de aniões. No Capítulo 2 reporta-se uma série de macrociclos novos com os átomos de azoto em ponte de tetraazacalix[2]areno[2]triazina funcionalizados com bromoacetato de metilo. Foram preparados três novos macrociclos com quatro grupos éster, como braços pendentes, a partir de percursores tetraazacalix[2]areno[2]triazina com os anéis de triazina substituídos com cloro, metilamina ou hexilamina. Os grupos acetato foram hidrolisados em condições básicas, tendo cada um dos derivados dialquilamina originado um composto com quatro grupo carboxílicos, enquanto o análogo diclorado originou uma mistura de compostos com dois grupos carboxílico e com os átomos de cloro substituídos por grupos hidroxilo. Subsequentemente, as propriedades de coordenação dos derivados alquilamina para cobre(II) foram avaliadas por espectroscopia de UV-Vis, tendo-se obtido constantes de estabilidades semelhantes (logk ≈ 6,7). No Capítulo 3 descrevem-se três macrociclos obtidos através da funcionalização dos átomos de azoto em ponte de tetraazacalix[2]areno[2]triazina com grupos amida derivados de N-Boc-etilenodiamina, benzilamina e (S)-metilbenzilamina. A afinidade destes receptores para a série de aniões carboxilato (oxalato, malonato, succinato, glutarato, diglicolato, pimelato, suberato, fumarato, maleato, ftalato e isoftalato) e inorgânicos (Cl-, H2PO4- e SO42-) por titulação de RMN de 1H, foi avaliada. Estes macrociclos conjuntamente com os descritos no Capítulo 2 são os primeiros exemplos reportados na literatura de receptores sintéticos baseados na plataforma de tetraazacalix[2]areno[2]triazina com grupos funcionais nos azotos em ponte. O receptor derivado de N-Boc-etilenodiamina, com oito grupos N-H, entre os três receptores, é o que apresenta maior afinidade para os aniões estudados. No Capítulo 4 é descrita a síntese 59 compostos acíclicos (vide supra) obtidos em três passos de síntese com bons rendimentos. No design desta biblioteca de moléculas a afinidade para aniões dos grupos ureia foi modelada pela inserção de diferentes substituintes arilo ou alquilo, com propriedades electrónicas distintas. A introdução destes grupos em conjugação com um anel de oxadiazole ou furano permitiu também modelar a lipofília destes compostos. A afinidade destes receptores para aniões cloreto e bicarbonato, e em alguns casos para fumarato e maleato, foi investigada por titulação de RMN de 1H. Estes compostos apresentaram constantes de associações compatíveis com o transporte transmembranar de cloreto. Por outro lado estes receptores apresentaram afinidades elevadas para fumarato e maleato, com seletividade para este último. São também discutidos os resultados dos ensaios de transporte de cloreto por estes receptores através de vesículas de em POPC. No Capítulo 5 encontram-se as conclusões gerais desta tese de Doutoramento. No Capitulo 6 encontram-se os dados espectroscópicos e os restantes detalhes experimentais para todos os compostos sintetizados.

Polyoxométallates hybrides : vers des systèmes covalents photoactifs dans le visible

Réalisé en cotutelle, sous la direction du Pr. Bernold Hasenknopf, à l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire, Université Pierre et Marie Curie (Paris VI, France) et dans le cadre de l'Ecole Doctorale "Physique et Chimie des Matériaux" - Spécialité Chimie Inorganique (ED397).

Synthèse et caractérisation de nouveaux complexes polymétalliques à base de ligands tridentates comprenant des groupements carboxylates

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Polymères de coordination et éponge cristalline : de nouveaux matériaux pour la conversion de l’énergie solaire et la résolution de la structure cristalline de composés huileux.

Le premier volet de ce travail portera sur l’expérience acquise lors d’un stage d’étude à Tokyo, au Japon, dans le groupe de recherche du Pr. Makoto Fujita, une sommité d’envergure internationale dans le domaine de l’auto-assemblage. En continuité avec les plus récents travaux du Pr. Fujita, des systèmes poreux auto-assemblés présentant des cavités fonctionnalisées ont été développés dans le but d’encapsuler des acides gras afin d’en déterminer la structure cristalline. Ces éponges ont été caractérisées par des techniques courantes telles que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire 1H, 13C{1H} et Cosy, la spectrométrie de masse, l’analyse élémentaire, la microscopie optique infrarouge ainsi que la diffraction des rayons X. Une autre approche employée pour obtenir de meilleures propriétés spectroscopiques fut la synthèse de dendrimères métalliques de génération 0. Un nouveau ligand de type 1,3,5-triazine a été synthétisé par une réaction typique de cyclisation de nitrile en présence catalytique d’hydrure de sodium. Des espèces mono-, bis- et trinucléaire de Ru(II) furent synthétisés ainsi que deux espèces hétérométalliques de Ru(II)/Pt(II) et de Ru(II)/Os(II). Tous les complexes obtenus furent caractérisés par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution et par analyse élémentaire. La génération de dihydrogène à partir de l’espèce hétérométallique a été étudiée. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage. Finalement, dans le but d’améliorer les propriétés spectroscopiques d’absorption de complexes métalliques, nous avons synthétisé une série de polymères homo- et hétérométalliques, intégrant des ligands de type bis(2,2’:6,2’’-terpyridine). Les complexes générés furent caractérisés par diverses techniques tel que la spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (1H, 13C{1H} et Cosy) à l’état liquide, par spectroscopie de masse à haute résolution ainsi que par analyse élémentaire. Les propriétés optiques et électroniques ont été analysées par spectroscopie UV-Vis, par analyse de la luminescence, du temps de vie de luminescence, par des analyses de rendement quantique ainsi que par des analyses de voltampérométrie cyclique à balayage.

The coordination chemistry of 1,2,4-triazinyl bipyridines with lanthanide(III) elements - implications for the partitioning of americium(III)

It has been established that 6-(5,6-dialkyl-1,2,4-triazin-3-yl)-2,2'-bipyridines (R,hemi-BTPs) have properties which are intermediate between those of the terpyridines and the bis(1,2,4-triazin-3-yl)pyridines (BTPs). However, they resemble the terpyridines much more closely than the BTPs. It has been shown that Et, hemi-BTP when dissolved in TPH-a dodecane-like solvent-is a selective reagent for the separation of americium(III) from europium(III). Solution NMR in acetonitrile largely confirmed the crystallographic results. There was no evidence for a 1 : 3 complex cation, or for significant differences between metal(III)-N distances for the pyridine and 1,2,4-triazine rings. Intramolecular hydrogen bonding plays a crucial role in the formation of metal coordination spheres, which explains the differences between the terpyridyl, R,hemi-BTPs and the BTPs. Protonation of the R,hemi-BTPs facilitates a conformational change which is necessary for complexation.

Studies on the parallel synthesis and evaluation of new heterocyclic extractants for the partitioning of minor actinides

Multiple parallel synthesis and evaluation have been combined in order to identify new nitrogen heterocycles for the partitioning of minor actinides(III) such as americium(III) from lanthanides such as europium(Ill). An array of triazine-containing molecules was made using multiple parallel syntheses from diketones and amide hydrazides. An excess of each of the resulting purified reagents was dissolved in 1,1,2,2-tetrachloroethane containing 2-bromodecanoic acid, and equilibrated with an aqueous solution containing the radiotracers Eu-152 and Am-241 in nitric acid ([Eu] + [Am] < 400 nanomol dm(-3)). Gamma counting of the organic and aqueous phases led to the identification of several new reagents for the selective extraction of americium(III). In particular, 6-(2-pyridyl)-2-(5,6-dialkyl-1,2,4-triazaphenyl)pyridines were found to be effective reagents for the separation of americium(III) from europium(III), (SFAm/Eu was ca. 30 in [HNO3] = 0.013 mol/L).

Metallo-organic domino reactions: C-H versus C-C bond breaking

HL and MeL are prepared by condensing benzil dihydrazone with 2-formylpyridine and 2-acetylpyridine, respectively, in 1:2 molar proportions. While in a reaction with [Ru-(C6H6)Cl-2](2), HL yields the cation [Ru(C6H6){5,6-diphenyl-3-(pyridin-2-yl)- 1,2,4-triazine}Cl](+), MeL gives the cation [Ru(C6H6)(MeL)Cl](+). Both the cations are isolated as their hexafluorophosphate salts and characterised by X-ray crystallography. In the case of HL, double domino electrocyclic/elimination reactions are found to occur. The electrocyclic reaction occurs in a C=N-N=C-C=N fragment of HL and the elimination reaction involves breaking of a C-H bond of HL. Density functional calculations on model complexes indicate that the identified electrocyclic reaction is thermochemically as well as kinetically feasible for both HL and MeL in the gas phase. For a double domino reaction, similar to that operative in HL, to occur for MeL, breaking of a C-C bond would be required in the elimination step. Our model calculations show the energy barrier for this elimination step to be much higher (329.1 kJ mol(-1)) for MeL than that for HL (96.3 kJ mol(-1)). Thus, the domino reaction takes place for HL and not for MeL. This accounts for the observed stability of [Ru(C6H6)-(MeL)Cl](+) under the reaction conditions employed.

Regioselective Beckmann rearrangements of furanoside and pyranoside-derived oximes

The Beckmann rearrangement is a useful reaction employed to provide access to amides from oxime substrates. Applied to cyclic structures, the Beckmann rearrangement leads to ring expansion and allows access to cyclic lactams. Our investigations focused upon the synthesis of glycoside-derived lactams from oxime precursors. In probing a range of conditions, we observed that 2,4,6-trichloro[1,3,5]triazine (TCT) was an effective and mild promoter of the rearrangement affording pyrano- and heptanoside lactam products with excellent regioselectivities.

Synthesis and evaluation of lipophilic BTBP ligands for An/Ln separation in nuclear waste treatment: the effect of alkyl substitution on extraction properties and implications for ligand design

Four new 6,6′-bis(1,2,4-triazin-3-yl)-2,2′-bipyridine (BTBP) ligands, which contain either additional alkyl groups on the pyridine rings or seven-membered aliphatic rings attached to the triazine rings, have been synthesized, and the effects of the additional alkyl substitution in the 4- and 4′-positions of the pyridine rings on their extraction properties with LnIII and AnIII cations in simulated nuclear waste solutions have been studied. The speciation of ligand 13 with some trivalent lanthanide nitrates was elucidated by 1H NMR spectroscopic titrations and ESI-MS. Although 13 formed both 1:1 and 1:2 complexes with LaIII and YIII, only 1:2 complexes were observed with EuIII and CeIII. Quite unexpectedly, both alkyl-substituted ligands 12 and 13 showed lower solubilities in certain diluents than the unsubstituted ligand CyMe4-BTBP. Compared to CyMe4-BTBP, alkyl-substitution was found to decrease the rates of metal-ion extraction of the ligands in both 1-octanol and cyclohexanone. A highly efficient (DAm > 10) and selective (SFAm/Eu > 90) extraction was observed for 12 and 13 in cyclohexanone and for 13 in 1-octanol in the presence of a phase-transfer agent. The implications of these results for the design of improved extractants for radioactive waste treatment are discussed.

Complexation of lanthanides, actinides and transition metal cations with a 6-(1,2,4-triazin-3-yl)-2,2′:6′,2′′-terpyridine ligand: implications for actinide(III)/lanthanide(III) partitioning

The quadridentate N-heterocyclic ligand 6-(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydro-1,2,4-benzotriazin- 3-yl)-2,2′ : 6′,2′′-terpyridine (CyMe4-hemi-BTBP) has been synthesized and its interactions with Am(III),U(VI), Ln(III) and some transition metal cations have been evaluated by X-ray crystallographic analysis, Am(III)/Eu(III) solvent extraction experiments, UVabsorption spectrophotometry, NMR studies and ESI-MS. Structures of 1 : 1 complexes with Eu(III), Ce(III) and the linear uranyl (UO2 2+) ion were obtained by X-ray crystallographic analysis, and they showed similar coordination behavior to related BTBP complexes. In methanol, the stability constants of the Ln(III) complexes are slightly lower than those of the analogous quadridentate bis-triazine BTBP ligands, while the stability constant for the Yb(III)complex is higher. 1H NMR titrations and ESI-MS with lanthanide nitrates showed that the ligand forms only 1 : 1 complexes with Eu(III), Ce(III) and Yb(III), while both 1 : 1 and 1 : 2 complexes were formed with La(III) and Y(III) in acetonitrile. A mixture of isomeric chiral 2 : 2 helical complexes was formed with Cu(I), with a slight preference (1.4 : 1) for a single directional isomer. In contrast, a 1 : 1 complex was observed with the larger Ag(I) ion. The ligand was unable to extract Am(III) or Eu(III) from nitric acid solutions into 1-octanol, except in the presence of a synergist at low acidity. The results show that the presence of two outer 1,2,4-triazine rings is required for the efficient extraction and separation of An(III)from Ln(III) by quadridentate N-donor ligands.