Overexpression of Iron Superoxide Dismutase in Transformed Poplar Modifies the Regulation of Photosynthesis at Low CO2 Partial Pressures or Following Exposure to the Prooxidant Herbicide Methyl Viologen1

Chloroplast-targeted overexpression of an Fe superoxide dismutase (SOD) from Arabidopsis thaliana resulted in substantially increased foliar SOD activities. Ascorbate peroxidase, glutathione reductase, and monodehydroascorbate reductase activities were similar in the leaves from all of the lines, but dehydroascorbate reductase activity was increased in the leaves of the FeSOD transformants relative to untransformed controls. Foliar H2O2, ascorbate, and glutathione contents were comparable in all lines of plants. Irradiance-dependent changes in net CO2 assimilation and chlorophyll a fluorescence quenching parameters were similar in all lines both in air (21% O2) and at low (1%) O2. CO2-response curves for photosynthesis showed similar net CO2-exchange characteristics in all lines. In contrast, values of photochemical quenching declined in leaves from untransformed controls at intercellular CO2 (Ci) values below 200 μL L−1 but remained constant with decreasing Ci in leaves of FeSOD transformants. When the O2 concentration was decreased from 21 to 1%, the effect of FeSOD overexpression on photochemical quenching at limiting Ci was abolished. At high light (1000 μmol m−2 s−1) a progressive decrease in the ratio of variable (Fv) to maximal (Fm) fluorescence was observed with decreasing temperature. At 6oC the high-light-induced decrease in the Fv/Fm ratio was partially prevented by low O2 but values were comparable in all lines. Methyl viologen caused decreased Fv/Fm ratios, but this was less marked in the FeSOD transformants than in the untransformed controls. These observations suggest that the rate of superoxide dismutation limits flux through the Mehler-peroxidase cycle in certain conditions.

Mapping Intercellular CO2 Mole Fraction (Ci) in Rosa rubiginosa Leaves Fed with Abscisic Acid by Using Chlorophyll Fluorescence Imaging1 : Significance of Ci Estimated from Leaf Gas Exchange

Imaging of photochemical yield of photosystem II (PSII) computed from leaf chlorophyll fluorescence images and gas-exchange measurements were performed on Rosa rubiginosa leaflets during abscisic acid (ABA) addition. In air ABA induced a decrease of both the net CO2 assimilation (An) and the stomatal water vapor conductance (gs). After ABA treatment, imaging in transient nonphotorespiratory conditions (0.1% O2) revealed a heterogeneous decrease of PSII photochemical yield. This decline was fully reversed by a transient high CO2 concentration (7400 μmol mol−1) in the leaf atmosphere. It was concluded that ABA primarily affected An by decreasing the CO2 supply at ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase. Therefore, the An versus intercellular mole fraction (Ci) relationship was assumed not to be affected by ABA, and images of Ci and gs were constructed from images of PSII photochemical yield under nonphotorespiratory conditions. The distribution of gs remained unimodal following ABA treatment. A comparison of calculations of Ci from images and gas exchange in ABA-treated leaves showed that the overestimation of Ci estimated from gas exchange was only partly due to heterogeneity. This overestimation was also attributed to the cuticular transpiration, which largely affects the calculation of the leaf conductance to CO2, when leaf conductance to water is low.

Excited-state dynamics in photosystem II: Insights from the x-ray crystal structure

The heart of oxygenic photosynthesis is photosystem II (PSII), a multisubunit protein complex that uses solar energy to drive the splitting of water and production of molecular oxygen. The effectiveness of the photochemical reaction center of PSII depends on the efficient transfer of excitation energy from the surrounding antenna chlorophylls. A kinetic model for PSII, based on the x-ray crystal structure coordinates of 37 antenna and reaction center pigment molecules, allows us to map the major energy transfer routes from the antenna chlorophylls to the reaction center chromophores. The model shows that energy transfer to the reaction center is slow compared with the rate of primary electron transport and depends on a few bridging chlorophyll molecules. This unexpected energetic isolation of the reaction center in PSII is similar to that found in the bacterial photosystem, conflicts with the established view of the photophysics of PSII, and may be a functional requirement for primary photochemistry in photosynthesis. In addition, the model predicts a value for the intrinsic photochemical rate constant that is 4 times that found in bacterial reaction centers.

Covalent assembly of a soluble T cell receptor-peptide-major histocompatibility class I complex.

We used stepwise photochemical cross-linking for specifically assembling soluble and covalent complexes made of a T-cell antigen receptor (TCR) and a class I molecule of the major histocompatibility complex (MHC) bound to an antigenic peptide. For that purpose, we have produced in myeloma cells a single-chain Fv construct of a TCR specific for a photoreactive H-2Kd-peptide complex. Photochemical cross-linking of this TCR single-chain Fv with a soluble form of the photoreactive H-2Kd-peptide ligand resulted in the formation of a ternary covalent complex. We have characterized the soluble ternary complex and showed that it reacted with antibodies specific for epitopes located either on the native TCR or on the Kd molecules. By preventing the fast dissociation kinetics observed with most T cell receptors, this approach provides a means of preparing soluble TCR-peptide-MHC complexes on large-scale levels.

Protonatable residues at the cytoplasmic end of transmembrane helix-2 in the signal transducer HtrI control photochemistry and function of sensory rhodopsin I.

Neutral residue replacements were made of 21 acidic and basic residues within the N-terminal half of the Halobacterium salinarium signal transducer HtrI [the halobacterial transducer for sensory rhodopsin I (SRI)] by site-specific mutagenesis. The replacements are all within the region of HtrI that we previously concluded from deletion analysis to contain sites of interaction with the phototaxis receptor SRI. Immunoblotting shows plasmid expression of the htrI-sopI operon containing the mutations produces SRI and mutant HtrI in cells at near wild-type levels. Six of the HtrI mutations perturb photochemical kinetics of SRI and one reverses the phototaxis response. Substitution with neutral amino acids of Asp-86, Glu-87, and Glu-108 accelerate, and of Arg-70, Arg-84, and Arg-99 retard, the SRI photocycle. Opposite effects on photocycle rate cancel in double mutants containing one replaced acidic and one replaced basic residue. Laser flash spectroscopy shows the kinetic perturbations are due to alteration of the rate of reprotonation of the retinylidene Schiff base. All of these mutations permit normal attractant and repellent signaling. On the other hand, the substitution of Glu-56 with the isosteric glutamine converts the normally attractant effect of orange light to a repellent signal in vivo at neutral pH (inverted signaling). Low pH corrects the inversion due to Glu-56 -> Gln and the apparent pK of the inversion is increased when arginine is substituted at position 56. The results indicate that the cytoplasmic end of transmembrane helix-2 and the initial part of the cytoplasmic domain contain interaction sites with SRI. To explain these and previous results, we propose a model in which (i) the HtrI region identified here forms part of an electrostatic bonding network that extends through the SRI protein and includes its photoactive site; (ii) alteration of this network by photoisomerization-induced Schiff base deprotonation and reprotonation shifts HtrI between attractant and repellent conformations; and (iii) HtrI mutations and extracellular pH alter the equilibrium ratios of these conformations.

PR-39, a proline-rich antibacterial peptide that inhibits phagocyte NADPH oxidase activity by binding to Src homology 3 domains of p47 phox.

Reactive oxygen intermediates generated by the phagocyte NADPH oxidase are critically important components of host defense. However, these highly toxic oxidants can cause significant tissue injury during inflammation; thus, it is essential that their generation and inactivation are tightly regulated. We show here that an endogenous proline-arginine (PR)-rich antibacterial peptide, PR-39, inhibits NADPH oxidase activity by blocking assembly of this enzyme through interactions with Src homology 3 domains of a cytosolic component. This neutrophil-derived peptide inhibited oxygen-dependent microbicidal activity of neutrophils in whole cells and in a cell-free assay of NADPH oxidase. Both oxidase inhibitory and direct antimicrobial activities were defined within the amino-terminal 26 residues of PR-39. Oxidase inhibition was attributed to binding of PR-39 to the p47phox cytosolic oxidase component. Its effects involve both a polybasic amino-terminal segment and a proline-rich core region of PR-39 that binds to the p47phox Src homology 3 domains and, thereby, inhibits interaction with the small subunit of cytochrome b558, p22phox. These findings suggest that PR-39, which has been shown to be involved in tissue repair processes, is a multifunctional peptide that can regulate NADPH oxidase production of superoxide anion O2-. thus limiting excessive tissue damage during inflammation.

Peroxo-iron and oxenoid-iron species as alternative oxygenating agents in cytochrome P450-catalyzed reactions: switching by threonine-302 to alanine mutagenesis of cytochrome P450 2B4.

Among biological catalysts, cytochrome P450 is unmatched in its multiplicity of isoforms, inducers, substrates, and types of chemical reactions catalyzed. In the present study, evidence is given that this versatility extends to the nature of the active oxidant. Although mechanistic evidence from several laboratories points to a hypervalent iron-oxenoid species in P450-catalyzed oxygenation reactions, Akhtar and colleagues [Akhtar, M., Calder, M. R., Corina, D. L. & Wright, J. N. (1982) Biochem. J. 201, 569-580] proposed that in steroid deformylation effected by P450 aromatase an iron-peroxo species is involved. We have shown more recently that purified liver microsomal P450 cytochromes, including phenobarbital-induced P450 2B4, catalyze the analogous deformylation of a series of xenobiotic aldehydes with olefin formation. The investigation presented here on the effect of site-directed mutagenesis of threonine-302 to alanine on the activities of recombinant P450 2B4 with N-terminal amino acids 2-27 deleted [2B4 (delta2-27)] makes use of evidence from other laboratories that the corresponding mutation in bacterial P450s interferes with the activation of dioxygen to the oxenoid species by blocking proton delivery to the active site. The rates of NADPH oxidation, hydrogen peroxide production, and product formation from four substrates, including formaldehyde from benzphetamine N-demethylation, acetophenone from 1-phenylethanol oxidation, cyclohexanol from cyclohexane hydroxylation, and cyclohexene from cyclohexane carboxaldehyde deformylation, were determined with P450s 2B4, 2B4 (delta2-27), and 2B4 (delta2-27) T302A. Replacement of the threonine residue in the truncated cytochrome gave a 1.6- to 2.5-fold increase in peroxide formation in the presence of a substrate, but resulted in decreased product formation from benzphetamine (9-fold), cyclohexane (4-fold), and 1-phenylethanol (2-fold). In sharp contrast, the deformylation of cyclohexane carboxaldehyde by the T302A mutant was increased about 10-fold. On the basis of these findings and our previous evidence that aldehyde deformylation is supported by added H202, but not by artificial oxidants, we conclude that the iron-peroxy species is the direct oxygen donor. It remains to be established which of the many other oxidative reactions involving P450 utilize this species and the extent to which peroxo-iron and oxenoid-iron function as alternative oxygenating agents with the numerous isoforms of this versatile catalyst.

Relationship between photosynthetic electron transport and pH gradient across the thylakoid membrane in intact leaves.

Under conditions (0.2% CO2; 1% O2) that allow high rates of photosynthesis, chlorophyll fluorescence was measured simultaneously with carbon assimilation at various light intensities in spinach (Spinacia oleracea) leaves. Using a stoichiometry of 3 ATP/CO2 and the known relationship between ATP synthesis rate and driving force (Delta pH), we calculated the light-dependent pH gradient (Delta pH) across the thylakoid membrane in intact leaves. These Delta pH values were correlated with the photochemical (qP) and nonphotochemical (qN) quenching of chlorophyll fluorescence and with the quantum yield of photosystem II (phiPSII). At Delta pH > 2.1 all three parameters (qP, qN, and phiPSII) changed very steeply with increasing DeltapH (decreasing pH in the thylakoid). The observed pH dependences followed hexacooperative titration curves with slightly different pKa values. The significance of the steep pH dependences with slightly different pKa values is discussed in relation to the regulation of photosynthetic electron transport in intact leaves.

The photoreceptor sensory rhodopsin I as a two-photon-driven proton pump.

Proton translocation experiments with intact cells of Halobacterium salinarium overproducing sensory rhodopsin I (SRI) revealed transport activity of SRI in a two-photon process. The vectoriality of proton translocation depends on pH, being outwardly directed above, and inwardly directed below, pH 5.7. Activation of the transport cycle requires excitation of the initial dark state of SRI, SRI590, to form the intermediate SRI380. Action spectra identify the photocycle intermediates SRI380 and SRI520 as the two photochemically reactive species in the outwardly directed transport process. As shown by flash photolysis experiments, SRI520 undergoes a so-far unknown photochemical reaction to SRI380 with a half-time of <200 micros. Mutation of SRI residue Asp-76, the residue which is equivalent to the proton acceptor Asp-85 in bacteriorhodopsin, to asparagine leads to inactivation of proton translocation. This demonstrates that the underlying mechanisms of proton transport in both retinal proteins share similar features. However, SRI is to our knowledge the first case where photochemical reactions between two thermally unstable photoproducts of a retinal protein constitute a catalytic ion transport cycle.

Estudo da seletividade de catalisadores a base de cobre e paládio em transformações de hidrocarbonetos insaturados

Compreender a correlação entre as características de um catalisador particular e seu desempenho catalítico tem sido um dos principais objetos da pesquisa em catálise heterogênea a fim de usar esse conhecimento para o desenho racional de catalisadores mais ativos, seletivos e estáveis. A seletividade é um dos fatores mais importantes a ser controlado pelo desenho de catalisadores, podendo ser alcançada de diversas maneiras, levando-se em consideração mudanças do tipo estrutural, química, eletrônica, de composição, de cinética e de energia. O trabalho descrito nessa tese de doutorado compreende a síntese e caracterização de catalisadores compostos de nanopartículas de óxido de cobre, paládio e cobre-paládio e seu estudo em reações de hidrogenação e oxidação seletivas de hidrocarbonetos insaturados. Os catalisadores foram preparados através da deposição de nanopartículas dos metais cataliticamente ativos sobre suportes magneticamente recuperáveis compostos de nanopartículas de magnetita revestidas por sílica com superfícies funcionalizada com diferentes grupos orgânicos. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. Os catalisadores foram inicialmente testados em reações de hidrogenação de alquenos e alquinos. As reações de hidrogenação foram realizadas utilizando hidrogênio molecular como agente redutor, dispensando a utilização de agentes redutores mais agressivos. Os catalisadores compostos de NPs de Pd mostram excelente atividade e capacidade de reutilização na hidrogenação de cicloexeno, podendo ser utilizados em até 15 ciclos sem perda de atividade. Nas reações de hidrogenação de alquinos, os catalisadores que contêm cobre mostraram maior seletividade para a obtenção dos produtos de semi-hidrogenação, com destaque para o catalisador composto de NPs de CuPd, que não apresenta nem traços do produto de hidrogenação completa na amostra final. Esse catalisador bimetálico alia as características do paládio (elevada atividade) e do cobre (elevada seletividade) para fornecer um catalisador ativo e seletivo para a transformação desejada. Além disso, os grupos funcionais presentes na superfície do suporte catalítico mostraram influência na atividade e seletividade para a hidrogenação de alquenos e alquinos. Os catalisadores sintetizados também foram testados na reação de oxidação de cicloexeno e mostraram seletividade para a produção do composto carbonílico α,β-insaturado, cicloex-2-en-1-ona, que é um reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos, permanganatos ou compostos halogenados, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. Os catalisadores sintetizados puderam ser reutilizados em sucessivos ciclos de oxidação, mostrando seletividade para a formação dos produtos alílicos em todos os ciclos. Os catalisadores foram estáveis sob as condições reacionais e não apresentaram problemas de lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, que é comum na catálise heterogênea. Um estudo cinético mostrou que, mesmo no início da reação, o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao epóxidos correspondente, e se mostrou condizente com o mecanismo proposto na literatura para a reação de oxidação de alquenos via radicalar.

Remoção de atividade estrogênica do hormônio 17β-Estradiol em processos de oxidação de águas para abastecimento

Muitos oxidantes químicos reativos acarretam na ruptura de estruturas moleculares complexas de vários tipos de compostos orgânicos decompondo-as em estruturas mais simples e propiciando condições melhores para uma efetiva ação de micro-organismos na degradação biológica. A presença de hormônios, entre eles o 17β-estradiol, em estações de tratamento de esgoto e em águas subterrâneas e superficiais mostra a necessidade de uma avaliação dos processos de tratamento convencionais. O objetivo deste trabalho foi a análise e remoção de hormônios através de técnicas de cloração e ozonização de amostras reais de águas de saída de filtro de estações de tratamento de água (ETAs), operadas pelo Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) de São Carlos (ETA Centro), que capta águas dos ribeirão Feijão e córrego Espraiado e pela Sociedade de Abastecimento de Água e Saneamento S/A (SANASA) de Campinas (ETAs 3 e 4), que capta águas do rio Atibaia. Foram realizados ensaios contaminando-se as amostras com 17β-estradiol, que é o hormônio natural mais presente no meio ambiente, em concentração de 6.000 ng L-1, submetendo-se tratamento com dosagens em torno de 0,5 e 2,0 mg L-1 desses oxidantes, em tempos de contato de, respectivamente, 10 e 30 min. As amostras submetidas à contaminação e tratamento e as de controle (sem contaminação e tratamento) foram analisadas através da remoção do 17β-estradiol com a verificação da atividade estrogênica das amostras por ensaios de Sistema de Expressão de Estrogênio Induzida por Levedura Bioluminescente (BLYES), que apresentou-se como uma ferramenta simples. Os resultados apresentados neste trabalho demonstram que a oxidação por ozônio se mostrou mais eficiente do que aquela por cloro para a remoção da atividade estrogênica causada, única e exclusivamente, pelo 17β-estradiol para uma dosagem inicial desse hormônio relativamente alta (6.000 ng L-1). Todavia, em todos os ensaios a concentração final da atividade estrogênica permaneceu acima do limite de quantificação desses hormônio, indicando que a remoção não foi completa, mesmo em condições favoráveis, isto é, matriz limpa, com padrões de potabilidade para os parâmetros físico-químicos.

Propriedades fotoquímicas de alguns complexos de ferro(II) e rênio(I)

Neste trabalho, foram estudadas as propriedades fotoquímica e/ou fotofísica de alguns compostos de coordenação de rênio(l) e ferro(I I). A irradiação dos complexos fac-[Re(CO)3(NN)(trans-L)]+, NN= 4,7-difenil-1,10- fenantrolina (ph2phen) ou 5-cloro-1,10-fenantrolina (Clphen) e L = 1,2-bis(4-piridil)etileno (bpe) ou 4-estirilpiridina (stpy), em acetonitrila ou em filme de poli(metacrilato de metila) (PMMA) resulta em variações espectrais condizentes com a fotoisomerização trans-cis do ligante coordenado. A determinação dos rendimentos quânticos para a fotorreação pela variação espectral resultou em valores aparentes, uma vez que o reagente e o fotoproduto absorvem na mesma região. Para a determinação do rendimento quântico real, Φreal, utilizou-se a técnica de 1H RMN, na qual os sinais do fotoproduto e do reagente são observados em regiões distintas com diferentes constantes de acoplamento. Os valores de Φreal obtidos para fac-[Re(CO)3h(NN)(trans-bpe)]+ (ph2phen: Φ313= 0,43 ± 0,03; Φ365= 0,44 ± 0,02; Φ404= 0,43 ± 0,02; Clphen: Φ313= 0,56 ± 0,03; Φ365= 0,55 ± 0,04; Φ404= 0,57 ± 0,06) são independentes do comprimento de onda de irradiação, indicando a existência de um único canal para a população do estado excitado 3ILtrans-bpe. Por outro lado, para fac-[Re(CO)3(NN)(trans-stpy)]+, os valores de Φreal sob irradiação a 404 nm são menores que os determinados para os demais comprimentos de onda de irradiação (ph2phen: Φ313= 0,60 ± 0,05; Φ365= 0,64 ± 0,09; Φ404= 0,42 ± 0,03; Clphen: Φ313= 0,52 ± 0,05; Φ365= 0,58 ± 0,02; Φ404= 0,41 ± 0,06), indicando que, a energias maiores, em que o Iigante absorve significativamente, deve existir a contribuição de outro canal para a população do estado excitado 3ILtrans-stpy. A eficiência do fotoprocesso foi avaliada por meio da substituição dos ligantes NN e/ou L, e a diferença nos valores de Φreal entre os complexos deve estar relacionada principalmente com as distintas eficiências de cruzamento intersistemas. o fotoprocesso altera as propriedades fotofísicas desses complexos. Os isômeros trans apresentam fraca ou nenhuma emissão a 298 K, enquanto os fotoprodutos, fac-[Re(CO)3(NN)(cis-L)]+, apresentam intensa luminescência dominada pelo estado excitado 3MLCTRe→NN, que é sensivel à rigidez do meio. A reatividade fotoquímica dos pentacianoferratos(II) [Fe(CN)5 (NN)]3-, NN= 2aminobenzilamina (aba), 2-aminobenzamida (ab), 2-(dimetilaminometil)-3-hidroxipiridina (dmampy), 2-aminometilpiridina (ampy), 2-aminoetilpiridina (aepy) ou 2-(2metilaminoetil) piridina (maepy), também foi investigada. A irradiação desses complexos resulta na fotossubstituição do CN-, a qual só pode ser detectada quando o ligante possui um segundo grupo coordenante nas proximidades da esfera de coordenação. Os rendimentos quânticos da fotossubstituição são dependentes do comprimento de onda de irradiação (Φ313= 0,13 ± 0,01; Φ334= 0,091 ± 0,001; Φ365= 0,056 ± 0,002; Φ404= 0,022 ± 0,002; Φ436= 0,015 ± 0,001, por exemplo, para NN = aba) e indicam a existência de canais distintos pelos quais a fotorreação ocorre ou as diferentes eficiências de cruzamento intersistema para a população do estado excitado reativo. A eficiência do fotoprocesso também depende do Iigante utilizado (λirr= 365 nm: Φaba= 0,056, Φab= 0,14, Φampy= 0,046, Φaepy= 0,066, Φmaepy= 0,069 e Φdmampy= 0,12). Na série das diaminas, o rendimento quântico é maior para [Fe(CN)5(ab)]3-, que possui dois sítios para ocorrer o fechamento do anel. Na série das aminopiridinas, observa-se a influência do comprimento da cadeia na eficiência do fechamento do anel. A presença de metilas ligadas ao nitrogênio alifático deve ter pouca ou nenhuma influência na eficiência do fotoprocesso.

Fotofísica de enodionas

Em 1906, Albrecht obteve a primeira enodiona conhecida, ao reagir benzoquinona com ciclopentadieno. A estrutura desta enodiona somente foi elucidada em 1928, por Diels e Alder que, entretanto, perceberam ser possív.el existirem dois diferentes isômeros para o composto em questão: endo e exo. A descoberta, em 1958, da reação de fotocilização deste aduto de Diels-Alder, por Cookson e colaboradores, demonstrou que se tratava do isômero endo e esta reação passou a ser utilizada para se comprovar a configuração endo de vários compostos de estrutura análoga. Porém, apesar de sua importância histórica como método para comprovar a configuração dos adutos de Diels-Alder, os dados disponíveis até hoje são insuficientes para o esclarecimento dos processos subjacentes à fotociclização desses compostos, especialmente porque hoje sabemos que existem adutos de configuração endo que não fotociclizam. Visando aumentar o conhecimento sobre o comportamento destes adutos frente à reação de fotociclização, determinaram-se seus espectros de absorção (na região do UVNisível) e de emissão de luminescência e concluiu-se, com base em nossos resultados e daqueles relatados na literatura, que o fato de não ocorrer a fotociclização de alguns adutos de configuração endo não depende exclusivamente da estabilidade dos estados excitados envolvidos, ainda que essa característica e a natureza destes certamente afete os rendimentos quânticos da reação. Antes, parece-nos que estruturas que permitam deslocalizar um dos elétrons do birradical intermediariamente formado neste processo propiciam a reversão deste intermediário ao reagente, ao invés de se formar o produto de fotociclização. Alem disso, reinvestigamos a reação de fotoisomerização endo → exo do aduto de benzoquinona e ciclopentadieno, por irradiação em etanol/trietil-amina, relatada por Pandey e colaboradores em 1990, tendo verificado que tal isomerização não ocorre nas condições descritas na literatura, obtendo-se, ao invés disso, principalmente o tautômero aromático da enodiona e seu produto de fotociclização. Por outro lado, descobrimos que, deixar em repouso, no escuro, o aduto de benzoquinona e ciclopentadieno em etanol/trietil-amina conduz,a um dímero deste aduto, não descrito previamente.

Avaliação do efeito de diferentes concentrações de fotoiniciadores em propriedades mecânicas e na cor de um adesivo dental experimental

O presente trabalho teve por foco prover uma revisão de conceitos relacionados às resinas dentais fotopolimeráveis e, também, analisar como diferentes concentrações de fotoiniciadores de uso comum em odontologia podem influenciar no desempenho mecânico e na cor de resinas dentais. Concentrações de 0,01%, 0,10%, 0,25% 0,50%, 0,75%, 1,00% e 10% em massa de fotoiniciador foram adicionadas em uma matriz polimérica composta por TEGDMA/BisGMA 50%/50% em massa de forma que, fixando variáveis externas referentes à fonte de luz e à preparação das amostras, foi possível avaliar o efeito da concentração de fotoiniciador nas propriedades mecânicas de resistência à fratura por compressão, resistência à fratura pela aplicação de tensão diametral e dureza Barcol. Por fim, o efeito da concentração na cor aferida através do método CIELab foi investigada. Os fotoiniciadores utilizados foram o Irgacure® 819, a 1-fenil-1,2-propanodiona (PPD) e a Canforoquinona a qual foi utilizada juntamente com ocoiniciador Etil-4 dimetilaminobenzoato (EDB) na concentração constante de 1% em massa. Os resultados mecânicos e de cor foram comparados entre as diferentes amostras através de análises estatísticas (ANOVA) e, especificamente para cor, o parâmetro de diferença de cor (ΔE) foi interpretado verificar se as alterações observadas são perceptíveis ao olho humano. Para fundamentar os estudos, análises do espectro de absorção das amostras, do espectro de irradiação da fonte de luz e do grau de conversão das amostras foram realizadas. Os resultados revelaram que, independentemente do fotoiniciador, graus de conversão da mesma ordem de grandeza de um adesivo comercial foram obtidos, porém as velocidades de reação foram diferentes (maior velocidade para as amostras de CQ e menor para PPD). Curvas características foram obtidas para os espectros de absorção e de irradiação confirmando, pela sobreposição das curvas, que a fonte de luz é efetiva para iniciação da polimerização das amostras. As análises de resistência à fratura revelaram que a quebra catastrófica do material ocorrerá preferencialmente quando a força é aplicada ao longo do diâmetro para os corpos de prova preparados. Quanto à dureza, verificou-se que que para a CQ houve um máximo, para Irgacure um comportamento assintótico com aumento da concentração e, para a PPD, não foi possível a obtenção de amostras (verificado que a PPD necessita de tempo de irradiação superior ao convencionalmente utilizado na prática odontológica). Os testes de ANOVA permitiram verificar que o Irgacure é capaz de fornecer resultados mecânicos semelhante em relação à CQ ocasionando, em contrapartida, um menor escurecimento e amarelamento. Analisando o parâmetro ΔE, confirmou-se que a alteração na cor se torna evidente à medida que ocorre o aumento da concentração de fotoiniciador independentemente do fotoiniciador utilizado, porém a alteração é maior para a CQ.

Reações fotoinduzidas em alguns complexos de rênio e desenvolvimento de dispositivos moleculares

Neste trabalho foi realizado o estudo do comportamento fotoquímico e fotofísico de complexos mononucleares de rênio do tipo fac-[Re(CO)3(N N)(L)]+(N N = 1,10-fenantrolina, phen, dipirido[3,2-a:2,3-c]fenazina, dppz, L= trans-1,2bis(4-piridil)etileno, trans-bpe, trans-4-estirilpiridina. trans-stpy) e dos complexos binucleares [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Re(phen)(CO)3]2+, [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Fe(CN5]2- e [(phen)(CO)3Re(trans-bpe)Os(terpy)(bpy)]3+. O enfoque principal deste trabalho é a investigação das propriedades fotoquímicas dos complexos fac-[ Re(CO)3(phen)(trans-bpe)]+, fac-[Re(CO)3(phen)(trans-stpy)]+ fac-[Re(CO)3(dppz)(trans-bpe)+ e [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Re(phen)(CO)3]2+. Observou-se que os compostos em solução de acetonitrila, sob irradiação a 313, 334 ou 365 nm, apresentam variação espectral com definição de pontos isosbésticos, resultante do processo de fotoisomerização trans→cis do ligante coordenado trans-piridil etileno. Os rendimentos quânticos, Φ, da reação de fotoisomerização foram calculados com base no decaimento espectral das bandas de absorção das transições eletrônicas. Os valores médios determinados para a fotoisomeriação dos complexos em solução de CH3CN variam de 0,15 - 0,39 sob excitação a 313 nm e de 0,12 - 0,33 sob excitação a 365 nm. As reações de fotoisomerização foram monitoradas também por medidas de emissão e por RMN de 1H. Observou-se um aumento da intensidade de luminescência com o tempo de irradiação dos complexos, consistente com o estado emissivo 3MLCT dπ[(Re)→π*(α-diimina). Após irradiação, as reações de fotoisomerização dos complexos foram monitoradas por RMN de 1H. Os sinais de prótons do isômero trans tiveram um decréscimo gradual, enquanto que a intensidade dos sinais referentes aos prótons da espécie cis aumentaram. Os rendimentos quânticos para o processo de fotoisomerização dos complexos foram calculados através da integração das áreas dos sinais de prótons. Os valores obtidos foram maiores, pelo menos o dobro, que aqueles valores obtidos via espectroscopia UV-Vis. O comportamento fotoquímico dos complexos incorporados em polimetacrilato de metila, PMMA, foi também investigado. A fotólise cios complexos em filmes de PMMA conduz à variação espectral, de absorção e emissão, similar àquela observada em solução de acetonitrila, atribuícla ao processo de fotoisomerização trans → cis do ligante coordenado. Este estudo mostra que a fotoisomerização do ligante coordenado trans-piridil etileno pode ser promovida também em meio rígido. Essa característica. típica de um dispositivo molecular, pode ser convenientemente explorada no desenvolvimento de fotossensores. As medidas de TRIR mostram que o estado excitado de menor energia para o fac-[Re(CO)3(phen)(trans-bpe)+ é o 3ππ*. Para o fac-[Re(CO)3(phen)(cis-bpe)]+ a ordem dos estados excitados aparecem invertidas com o 3MLCT <3ππ*, evidenciado pela emissão do complexo cis à temperatura ambiente. Nas espécies binucleares, [(phen) Re(CO)3(trans-bpe)Os(terpy)(bpy)]3+ e [(CO)3(phen)Re(trans-bpe)Fe(CN)5]2-, a fotoisomerização trans → cis do ligante coordenado trans-bpe, característica da subunidade fac-[Re(CO)3(phen)(trans-bpe)]+, é inibida pela competição de transferência de energia intramolecular. Em meio rígido, em PMMA ou em EPA a 77 K, os máximos de emissão dos complexos fac-[Re(CO)3(phen)(cis-bpe)]+, fac-[Re(CO)3(phen)(cis-stpy)r e [(CO)3(phen)Re(cis-bpe)Re(phen)(CO)3]2+ sofrem um deslocamento hipsocrômico com o aumento da rigidez do meio. As mudanças nas propriedades emissivas, em termos de energia e tempo de vida do estado excitado, são discutidas baseadas no efeito rigidocrômico luminescente. O trabalho mostra uma forma interessante de fotos sensibilizar um substrato orgâmco usando o fato de que a coordenação estende a absorção do ligante a uma região de comprimento de onda maior e promove a fotoisomerização assistida por complexos metálicos em energias menores.