The 3'-terminal exon of the family of steroid and phenol sulfotransferase genes is spliced at the N-terminal glycine of the universally conserved GXXGXXK motif that forms the sulfonate donor binding site.

The guinea pig estrogen sulfotransferase gene has been cloned and compared to three other cloned steroid and phenol sulfotransferase genes (human estrogen sulfotransferase, human phenol sulfotransferase, and guinea pig 3 alpha-hydroxysteroid sulfotransferase). The four sulfotransferase genes demonstrate a common outstanding feature: the splice sites for their 3'-terminal exons are identically located. That is, the 3'-terminal exon splice sites involve a glycine that constitutes the N-terminal glycine of an invariably conserved GXXGXXK motif present in all steroid and phenol sulfotransferases for which primary structures are known. This consistency strongly suggests that all steroid and phenol sulfotransferase genes will be similarly spliced. The GXXGXXK motif forms the active binding site for the universal sulfonate donor 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate. Amino acid sequence alignment of 19 cloned steroid and phenol sulfotransferases starting with the GXXGXXK motif indicates that the 3'-terminal exon for each steroid and phenol sulfotransferase gene encodes a similarly sized C-terminal fragment of the protein. Interestingly, on further analysis of the alignment, three distinct amino acid sequence patterns emerge. The presence of the conserved functional GXXGXXK motif suggests that the protein domains encoded by steroid and phenol sulfotransferase 3'-terminal exons have evolved from a common ancestor. Furthermore, it is hypothesized that during the course of evolution, the 3'-terminal exon further diverged into at least three sulfotransferase subdivisions: a phenol or aryl group, an estrogen or phenolic steroid group, and a neutral steroid group.

Heat shock protein hsp90 regulates dioxin receptor function in vivo.

The dioxin (aryl hydrocarbon) receptor is a ligand-dependent basic helix-loop-helix (bHLH) factor that binds to xenobiotic response elements of target promoters upon heterodimerization with the bHLH partner factor Arnt. Here we have replaced the bHLH motif of the dioxin receptor with a heterologous DNA-binding domain to create fusion proteins that mediate ligand-dependent transcriptional enhancement in yeast (Saccharomyces cerevisiae). Previously, our experiments indicated that the ligand-free dioxin receptor is stably associated with the 90-kDa heat shock protein, hsp90. To investigate the role of hsp90 in dioxin signaling we have studied receptor function in a yeast strain where hsp90 expression can be down-regulated to about 5% relative to wild-type levels. At low levels of hsp90, ligand-dependent activation of the chimeric dioxin receptor construct was almost completely inhibited, whereas the activity of a similar chimeric construct containing the structurally related Arnt factor was not affected. Moreover, a chimeric dioxin receptor construct lacking the central ligand- and hsp90-binding region of the receptor showed constitutive transcriptional activity in yeast that was not impaired upon down-regulation of hsp90 expression levels. Thus, these data suggest that hsp90 is a critical determinant of conditional regulation of dioxin receptor function in vivo via the ligand-binding domain.

Formação de ligação carbono-carbono através de compostos orgânicos de telúrio

Diversas classes de compostos orgânicos de telúrio foram exploradas neste trabalho. Inicialmente foi estudada a transmetalação entre teluretos alílicos e dibutil cianocupratos de lítio de ordem superior, levando aos respectivos cianocupratos alílicos de lítio. Estes, por sua vez, foram acoplados com triflatos vinílicos, importantes intermediários sintéticos preparados previamente a partir de teluretos vinílicos, levando a sistemas altamente insaturados em ótimos rendimentos (Esquema 1). (Ver no arquivo em PDF) Em seguida, foi explorada a reatividade de teluretos aromáticos frente a reagentes organometálicos. Cianocupratos arílicos, gerados a partir da transmetalação entre teluretos aromáticos com cianocupratos de lítio de ordem superior, foram adicionados a cetonas α,β -insaturadas, levando aos produtos de adição 1,4 em bons rendimentos (Esquema 2). (Ver no arquivo em PDF) Teluretos vinílicos funcionalizados de configuração Z também foram alvo de estudo visando a formação de ligação carbono-carbono. Reações de substituição entre estes teluretos e cianocupratos de lítio de ordem inferior levaram a cetonas e ésteres α,β- insaturados com estereoquímica defInida em ótimos rendimentos (Esquema 3). (Ver no arquivo em PDF) De agosto/20OJ a março/2004, a aluna realizou um estágio sanduíche na University of California, Santa Barbara, sob a orientação do Prof. Bruce H. Lipshutz, onde realizou estudos sobre a ciclização de Bergman, visando a síntese do fragmentobiarílico A-B da vancornicina. Diversas condições para a ciclização foram estudadas com um composto modelo (Esquema 4) (Ver no arquivo em PDF) e parte da síntese total do fragmento da vancomlcma, onde a ciclização seria a etapa-chave, foi realizada com sucesso (Esquema 5). (Ver no arquivo em PDF)

Catalyzed addition of acid chlorides to alkynes by unmodified nano-powder magnetite: synthesis of chlorovinyl ketones, furans, and related cyclopentenone derivatives

Inexpensive and commercially available nano-powder magnetite is an excellent catalyst for the addition of acid chlorides to internal and terminal alkynes, yielding the corresponding chlorovinyl ketones in good yields. The process has been applied to the synthesis of 5-chloro-4-arylcyclopent-2-enones, 3-aryl-1H-cyclopenta[a]naphthalen-1-ones, and (E)-3-alkylidene-2,3-dihydro-1H-cyclopenta[a]naphthalen-1-ones, just by changing the nature of the starting acid chloride or the alkyne. All tested processes elapse with an acceptable or excellent regio- and stereo-selectivity. Moreover, the use of the iridium impregnated on magnetite catalyst permits the integration of the chloroacylation process with a second dehydrochlorination–annulation process to yield, in one-pot, 1-aryl-2,4-dialkylfurans in good yields, independently of the nature of the starting reagents, and including the heteroaromatic ones.

Kinetic Analysis and Pollutant Evolution During Thermal Degradation of Printed Circuit Boards Considering the Effect of Metals

Paper submitted to the 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials (7th ISFR 2013), New Delhi, India, 23-26 October 2013.

Palladium nanoparticles supported on graphene and reduced graphene oxide as efficient recyclable catalyst for the Suzuki–Miyaura reaction of potassium aryltrifluoroborates

Palladium nanoparticles supported on graphene platelets have been efficiently used as catalyst in the Suzuki–Miyaura coupling between aryl bromides and potassium aryltrifluoroborates using 0.1 mol% of Pd and potassium carbonate as base in MeOH/H2O as solvent at 80 °C. The reaction can be performed using conventional and microwave heating showing the catalyst high reusability, particularly with microwaves, where lower aggregation of Pd nanoparticles has been observed. A dissolution/re-deposition catalytic mechanism is proposed, based on the fact that palladium leaching to the solution is detected under microwave irradiation.

1,2-Functionalized Imidazoles as Palladium Ligands: An Efficient and Robust Catalytic System for the Fluorine-Free Hiyama Reaction

A variety of hydroxy- and amino-functionalized imidazoles were prepared from 1-methyl- and 1-(diethoxymethyl)imidazole by means of isoprene-mediated lithiation followed by reaction with an electrophile. These compounds in combination with palladium acetate were screened as catalyst systems for the Hiyama reaction under fluorine-free conditions using microwave irradiation. The systematic study of the catalytic system showed 1-methyl-2-aminoalkylimidazole derivative L1 to be the best ligand, which was employed under solvent-free conditions with a 1:2 Pd/ligand ratio and TBAB (20 mol-%) as additive. The study has revealed an interaction between the Pd/ligand ratio and the amount of TBAB. The established catalytic system presented a certain degree of robustness, and it has been successfully employed in the coupling of a range of aryl bromides and chlorides with different aryl siloxanes. Furthermore, both reagents were employed in an equimolecular amount, without an excess of organosilane.

Biscarboxy-Functionalized Imidazole and Palladium as Highly Active Catalytic System in Protic Solvents: Methanol and Water

The coupling reaction between aryl bromides and boron reagents is efficiently catalyzed by an in situ generated palladium complex obtained from palladium(II) acetate (0.1 mol%) and 1,3-bis(carboxymethyl)imidazole (0.2 mol%). The catalytic system is very active in protic solvents, especially in methanol. Biaryl derivatives have been prepared in good isolated yields (up to >99%), and additionally styrene and stilbene derivatives have also been prepared by means of this protocol.

Magnetic nanoparticles supported oxime palladacycle as a highly efficient and separable catalyst for room temperature Suzuki–Miyaura coupling reaction in aqueous media

A novel magnetic nanoparticle-supported oxime palladacycle catalyst was successfully prepared and characterized. The magnetically recoverable catalyst was evaluated in the room temperature Suzuki–Miyaura cross-coupling reaction of aryl iodides and bromides in aqueous media. The catalyst was shown to be highly active under phosphine-free and low Pd loading (0.3 mol%) conditions. The catalyst could be easily separated from the reaction mixture using an external magnet and reused for six consecutive runs without significant loss of activity.

Emissions of Gases, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Brominated Pollutants during Thermal Degradation of Waste Printed Circuit Boards

Resumen del póster presentado en Symposium on Renewable Energy and Products from Biomass and Waste, CIUDEN (Cubillos de Sil, León, Spain), 12-13 May 2015

Silica Microparticles Supported Gold and Copper Ferrite Nanoparticles: A Magnetically Recyclable Bimetallic Catalyst for Sonogashira Reaction

Novel silica supported gold and copper ferrite nanoparticles (NPs) have been synthesized, characterized and used as a separable dual catalyst in Sonogashira type reaction. These Au.CuFe2O4@Silica NPs show a high efficiency as catalyst in the alkynylation not only of aryl iodides but also aryl bromides. By using only 0.5 mol% loading and t-BuOK as base in N,N-dimethylacetamide as solvent, aryl iodides react at 115 ºC in 1 d, whereas for aryl bromides the cross-coupling takes place at 130 ºC in 2 d. The catalyst can be successfully recycled using an external magnet for four consecutive runs.

THE DESIGN AND SYNTHESIS OF SILOXANE PRECURSORS FOR CHIRAL PERIODIC MESOPOROUS ORGANOSILICA MATERIALS

The development of cost-effective and reliable methods for the synthesis and separation of asymmetric compounds is paramount in helping to meet society’s ever-growing demand for chiral small molecules. Of these methods, chiral heterogeneous supports are particularly appealing as they allow for the reuse of the chiral source. One such support, based on the synergy between chiral organic units and structurally stable inorganic silicon scaffolds are periodic mesoporous organosilicas (PMOs). In the work described herein, I examine some of the factors governing the transmission of chirality between chiral dopants and prochiral bulk phases in chiral PMO materials. In particular, the exploration of 1,1’-binaphthalene-bridged chiral dopants with a focus on the point of attachment into the materials. Moreover, the effects of ordering in the materials are examined and reveal that chirality transfer is more facile in materials with molecular-scale order then those containing amorphous walls. Secondly, the issues surrounding the synthesis and purification of aryl-triethoxysilanes as siloxane precursors are addressed. Both the introduction of a two-carbon linker and the direct attachment of allyl and mixed allyldiethoxysilane species are explored. This work demonstrates that allyldiethoxysilanes are ideal, in that they are stable enough to permit facile synthesis, while still being able to hydrolyze completely to produce well-ordered materials. Lastly, the production of new bulk phases for chiral PMO materials is examined by introducing new prochiral nitrogen-containing siloxane precursors. Biphenyldiamine and bipyridine-bridged siloxane precursors are readily synthesized on reasonable scales. Their use as the bulk siloxane precursor in the production of PMO materials however, is precluded by insufficient gelation and additional siloxane precursors are necessary for the production of ordered materials. In addition to the research detailed above that forms the body of this thesis, two short works are appended. The first details the production of polythiophene assemblies mediated through coordination nanospaces, while the second explores the production of N-heterocyclic carbene functionalized gold nanoparticles through ligand exchange.

Novel chromone and xanthone derivatives: Synthesis and ROS/RNS scavenging activities

Chromones and xanthones are oxygen-containing heterocyclic compounds acknowledged by their antioxidant properties. In an effort to develop novel agents with improved activity, a series of compounds belonging to these chemical classes were prepared. Their syntheses involve the condensation of appropriate 2-methyl-4H-chromen-4-ones, obtained via Baker-Venkataraman rearrangement, with (E)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)acrylaldehyde to provide the corresponding 2-[(1E,3E)-4-(3,4-dimethoxyphenyl)buta-1,3-dien-1-yl]-4H-chromen-4-ones. Subsequent electrocyclization and oxidation of these compounds led to the synthesis of 1-aryl-9H-xanthen-9-ones. After cleavage of the protecting groups, hydroxylated chromones and xanthones were assessed as scavenging agents against both reactive oxygen species (ROS) [superoxide radical (O2(•-)), hydrogen peroxide (H2O2), hypochlorous acid (HOCl), singlet oxygen ((1)O2), and peroxyl radical (ROO(•))] and reactive nitrogen species (RNS) [nitric oxide ((•)NO) and peroxynitrite anion (ONOO(-))]. Generally, all the tested new hydroxylated chromones and xanthones exhibited scavenger effects dependent on the concentration, with IC50 values found in the micromolar range. Some of them were shown to have improved scavenging activity when compared with previously reported analogues, allowing the inference of preliminary conclusions on the structure-activity relationship.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.