The structures of Langmuir-Blodgett films of fatty acids and their salts

Recent advances in several experimental techniques have enabled detailed structural information to be obtained for floating (Langmuir) monolayers and Langmuir-Blodgett films. These techniques are described briefly and their application to the study of films of fatty acids and their salts is discussed. Floating monolayers on aqueous subphases have been shown to possess a complex polymorphism with phases whose structures may be compared to those of smectic mesophases. However, only those phases that exist at high surface pressures are normally used in Langmuir-Blodgett (LB) deposition. In single LB monolayers of fatty acids and fatty acid salts the acyl chains are in the all-cans conformation with their long axes normal to the substrate. The in-plane molecular packing is hexagonal with long-range bond orientational order and short-range positional order: known as the hexatic-B structure. This structure is found irrespective of the phase of the parent floating monolayer. The structures of multilayer LB films are similar to the structures of their bulk crystals, consisting of stacked bilayer lamellae. Each lamella is formed from two monolayers of fatty acid molecules or ions arranged head to head and held together by hydrogen bonding between pairs of acids or ionic bonding through the divalent cations. With acids the acyl chains are tilted with respect to the substrate normal and have a monoclinic structure, whereas the salts with divalent cations may have the chains normal to the substrate or tilted. The in-plane structures are usually centred rectangular with the chains in the trans conformation and packed in a herringbone pattern, Multilayer films of the acids show only a single-step order-disorder transition at the malting point, This temperature tends to rise as the number of layers increases. Complex changes occur when multilayer films of the salts are heated. Disorder of the chains begins at low temperatures but the arrangement of the head groups does not alter until the melting temperature is reached, Slow heating to a temperature just below the melting temperature gives, with some salts, a radical change in phase. The lamellar structure disappears and a new phase consisting of cylindrical rods lying parallel to the substrate surface and stacked in a hexagonal pattern is formed, In each rod the cations are aligned along the central axis surrounded by the disordered acyl chains. (C) 2001 Elsevier Science B,V. All rights reserved.

Iminopropadienethiones, Ar-N=C=C=C=S

Aryliminopropadienethiones 9 have been generated by flash vacuum thermolysis of isoxazolones of the type 5 and characterized by mass spectrometry and matrix isolation IR spectroscopy in conjunction with DFT calculations and chemical trapping.

Iminopropadienones from dioxanediones, isoxazolopyrimidinones, pyridopyrimidinones, and pyridopyrimidinium olates

Iminopropadienones, RN=C=C=C=O, can be generated from four different types of precursors in flash vacuum thermolysis reactions: 1,3-dioxane-4,6-diones 1, isoxazolopyrimidinones 2, pyridopyrimidinium olates 3, and pyridopyrimidinones 4. 2,6-Difluorophenyl-, 2,6-diethylphenyl-, o-tertbutylphenyl-, and mesityliminopropadienone have been directly observed by Ar matrix IR spectroscopy in one or more of these reactions. Reactions with bis-nucleophiles afford pyridopyrimidinones and perhydrodiazepinone derivatives.

2-cyano(2-pyridyl)ketene

Flash vacuum thermolysis of quinolizinones is a new way of generating ketenes. The title ketene is obtained from 1-cyano-2-hydroxyquinolizine-4-one and characterized by its Ar matrix infrared spectrum. (C) Wiley-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Germany 2002.

Explicit evidence-based prescribing criteria - an important step in achieving quality therapeutics in nursing homes

Reaction between 5-(4-amino-2-thiabutyl)-5-methyl-3,7-dithianonane-1, 9-diamine (N3S3) and 5- methyl-2,2-bipyridine-5-carbaldehyde and subsequent reduction of the resulting imine with sodium borohydride results in a potentially ditopic ligand (L). Treatment of L with one equivalent of an iron( II) salt led to the monoprotonated complex [Fe(HL)](3+), isolated as the hexafluorophosphate salt. The presence of characteristic bands for the tris( bipyridyl) iron( II) chromophore in the UV/vis spectrum indicated that the iron( II) atom is coordinated octahedrally by the three bipyridyl (bipy) groups. The [Fe( bipy) 3] moiety encloses a cavity composed of the N3S3 portion of the ditopic ligand. The mononuclear and monomeric nature of the complex [Fe(HL)](3+) has been established also by accurate mass analysis. [Fe(HL)](3+) displays reduced stability to base compared with the complex [Fe(bipy)(3)](2+). In aqueous solution [Fe(HL)](3+) exhibits irreversible electrochemical behaviour with an oxidation wave ca. 60 mV to more positive potential than [Fe(bipy)(3)](2+). Investigations of the interaction of [Fe(L)](2+) with copper( II), iron( II), and mercury( II) using mass spectroscopic and potentiometric methods suggested that where complexation occurred, fewer than six of the N3S3 cavity donors were involved. The high affinity of the complex [Fe(L)](2+) for protons is one reason suggested to contribute to the reluctance to coordinate a second metal ion.

Linear ketenimines. Variable structures of C,C-dicyanoketenimines and C,C-bis-sulfonylketenimines

C,C-Dicyanoketenimines 10a-c were generated by flash vacuum thermolysis of ketene NS-acetals 9a-c or by thermal or photochemical decomposition of alpha-azido-,beta-cyanocinnamonitrile 11. In the latter reaction, 3,3-dicyano-2-phenyl-1-azirine 12 is also formed. IR spectroscopy of the keteniminines isolated in Ar matrixes or as neat films, NMR spectroscopy of 10c, and theoretical calculations (B3LYP/6-31G*) demonstrate that these ketenimines have variable geometry, being essentially linear along the CCN-R framework in polar media (neat films and solution), but in the gas phase or Ar matrix they are bent, as is usual for ketenimines. Experiments and calculations agree that a single CN substituent as in 13 is not enough to enforce linearity, and sulfonyl groups are less effective that cyano groups in causing linearity. C,C-Bis(methylsulfonyl)ketenimines 4-5 and a C-cyano-C-(methylsulfonyl)ketenimine 15 are not linear. The compound p-O2NC6H4N=C= C(COOMe)2 previously reported in the literature is probably somewhat linearized along the CCNR moiety. A computational survey (B3LYP/6-31G*) of the inversion barrier at nitrogen indicates that electronegative C-substituents dramatically lower the barrier; this is also true of N-acyl substituents. Increasing polarity causes lower barriers. Although N-alkylbis(methylsulfonyl)ketenimines are not calculated to be linear, the barriers are so low that crystal lattice forces can induce planarity in N-methylbis(methylsulfonyl)ketenimine 3.

Discrete cyanide-bridged mixed-valence Co/Fe complexes: Outer-sphere redox behaviour

The outer-sphere redox behaviour of a series of [LnCoIII-NCFeII(CN)(5)](-) (L-n = n-membered pentadentate aza-macrocycle) complexes have been studied as a function of pH and oxidising agent. All the dinuclear complexes show a double protonation process at pH approximate to 2 that produces a shift in their UV/Vis spectra. Oxidation of the different non-protonated and diprotonated complexes has been carried out with peroxodisulfate, and of the non-protonated complexes also with trisoxalatocobaltate(III). The results are in agreement with predictions from the Marcus theory. The oxidation of [Fe(phen)(3)](3+) and [IrCl6](2-) is too fast to be measured, although for the latter the transient observation of the process has been achieved at pH = 0. The study of the kinetics of the outer-sphere redox process, with the S2O82- and [Co(ox)(3)](3-) oxidants, has been carried out as a function of pH, temperature, and pressure. As a whole, the values found for the activation volumes, entropies, and enthalpies are in the following margins, for the diprotonated and non-protonated dinuclear complexes, respectively: DeltaV(not equal) from 11 to 13 and 15 to 20 cm(3) mol(-1); DeltaS(not equal) from 110 to 30 and -60 to -90 J K-1 mol(-1); DeltaH(not equal) from 115 to 80 and 50 to 65 kJ.mol(-1). The thermal activation parameters are clearly dominated by the electrostriction occurring on outer-sphere precursor formation, while the trends found for the values of the volume of activation indicate an important degree of tuning due to the charge distribution during the electron transfer process. The special arrangement on the amine ligands in the isomer trans[(L14CoNCFeII)-N-III(CN)(5)](-) accounts for important differences in solvent-assisted hydrogen bonding occurring within the outer-sphere redox process, as has been established in redox reactions of similar compounds. ((C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2003).

Cross-linking of PFA by electron beam irradiation

The effect of electron beam radiation on a perfluoroalkoxy (PFA) resin was examined using solid-state high-speed magic angle spinning F-19 NMR spectroscopy and FT-IR spectroscopy. Samples were prepared for analysis by subjecting them to electron beam radiation in the dose range 0.5-2.0 MGy at 633 K, which is above the crystalline melting temperature. The new structures were identified and include new saturated chain ends, short and long branches, unsaturated groups, and cross-links. The radiation chemical yield (G value) of new long branch points was greater than the G value of new chain ends, suggesting that cross-linking is the net radiolytic process. This conclusion was supported by an observed decrease in the crystallinity and an increase in the optical clarity of the polymer.

Desenvolvimento de quelantes macrocíclicos para complexação de iões metálicos de transição e lantanídeos com interesse em aplicações médicas

A investigação de novos compostos macrocíclicos tetraaza tem sido intensificada ao longo das últimas décadas, uma vez que estes estão entre os melhores ligandos para complexação de iões metálicos. Desta forma, tanto a síntese destes compostos, como as propriedades dos seus complexos com iões metálicos provocaram o seu crescente interesse em variadíssimas áreas, das quais são exemplo a medicina, a biologia, a catálise, e a química analítica. Procuram-se ligandos específicos para determinados iões metálicos, mas que ao mesmo tempo se preparem por processos de síntese simples e eficazes que permitam uma maior utilização ao nível industrial. Com este trabalho procurou-se dar continuidade aos estudos desenvolvidos nesta área desde 1980 pelo grupo de investigação onde me encontro inserida e assim obter ligandos novos com vista à formação de complexos com iões metálicos estáveis e aplicáveis ao nível da medicina e da farmacologia, com destaque para as aplicações relacionadas com o diagnóstico e a terapia de tumores. Assim, foram sintetizados quatro novos ligandos derivados de macrociclos tetraaza com 12 átomos no anel, dois deles com ponte cruzada curta tipo etano. A síntes baseou-se na funcionalização destes macrociclos com braços pendentes metilnitrofenol ou metilfenol, originando assim os seguintes compostos: cb-do2nph, do2nph, cb-do2ph e do do2ph. Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por diversas técnicas analíticas. Os compostos cb-do2nph e do2nph mostraram reduzida solubilidade em água e em metanol:água, pelo que não foi possível a determinação de constantes por potenciometria. Preparam-se alguns complexos que se estudaram em solução por espectroscopia electrónica e no estado sólido por difracção de raios X. O composto do2ph só se obteve em pequena quantidade sem revelar a pureza necessária e, a sua síntese ainda terá de ser optimizada. Finalmente, o composto cb-do2ph foi sintetizado em quantidade suficiente para se poderem determinar as suas constantes de protonação e as constantes de estabilidade dos seus complexos com Cu 2+ e Zn 2+, pelo método potenciomátrico, em solução aquosa, à temperatura de 298,2 K e à força iónica 0,10M em N(CH 3)4NO3. Determinaram-se ainda por potenciometria as constantes de protonação bem como as constantes de estabilidade dos complexos com Mg2+, Cu2+, Zn 2+, Fe3+, Ga3+, In3+, Gd3+, do composto cbdbf-do2a, igualmente em solução aquosa, à temperatura de 298,2K e à força iónica 0,10M em N(CH 3)4NO3. Para ambos os compostos, cb-do2ph e cbdbf-do2a, recorreu-se a titulações por espectroscopia de RMN de 1H para a determinação da primeira constante, por esta ter um valor muito elevado (log K1 ≥ 14), ou seja, estes compostos comportaram-se como “esponjas de protão”. Para obter informações estruturais dos complexos de alguns ligandos com cobre (II) realizaram-se estudos por espectroscopia de absorção de UV-Vis e de RPE, tendo-se ainda obtido cristais de tamanho suficiente para a determinação de estruturas por difracção de raios X de alguns compostos e complexos de cobre (II) e Zinco(II).

Implementação e validação de uma metodologia analítica forense para a detecção/identificação de explosivos orgânicos

Na análise forense de explosivos é comum a tarefa de análise química num cenário de pós-explosão com o objectivo de detectar/identificar resíduos do explosivo usado. A maior dificuldade desta análise está directamente relacionada com os baixos teores de resíduos de explosivos que se encontram. Assim, é necessário que os diferentes passos aos quais as amostras são sujeitas, desde a sua recolha, acondicionamento e transporte, passando pela extracção no laboratório, até serem analisadas, sejam realizados com o maior controlo possível. Todas as tarefas envolvidas em todas as etapas poderão contribuir com erros que afectarão o resultado final. Deste modo, é da maior importância elaborar um programa de controlo da qualidade para que as análises sejam efectuadas de modo correcto, reprodutível e eficaz. Este trabalho consistiu na optimização e validação do desempenho qualitativo de um método de ensaio para detecção e identificação de quinze explosivos orgânicos através de cromatografia líquida de alto desempenho com um detector de ultravioleta-visível (HPLC-UV-Vis). De seguida estabeleceu-se um programa de controlo de qualidade (CQ) para ensaios em rotina, baseado nos resultados obtidos através da validação. Por fim, foi testado o referido programa com análises a diferentes amostras reais. De acordo com os resultados obtidos, o novo método de ensaio desenvolvido demonstrou ser um método mais rápido na análise de explosivos quando comparado com o anterior método. Portanto, é possível concluir que, através de testes estatísticos, ficou provado que o método é adequado para o fim a que se destina, podendo substituir com vantagens o método anteriormente utilizado em ensaios de rotina. Contudo, este método apresenta como principal desvantagem a dificuldade em separar compostos que apresentam isómeros. Esta é uma limitação menor que poderá ser estudada em trabalhos futuros.

Síntese de complexos de ferro (II) e Ruténio (II) com potenciais aplicações como condutores moleculares

De sua definição, um condutor molecular é “ uma molécula dimensional” que permite a troca de um electrão entre as extremidades através de uma ponte, sendo elas mesmas capazes de trocar electrões com o exterior. Os condutores moleculares envolvendo centros metálicos podem ser constituídos por um sistema orgânico deslocalizado que estabelece a ponte entre os centros metálicos terminais, sendo ambas as partes responsáveis pelo desempenho final do condutor molecular. Os espaçadores orgânicos são responsáveis pelas propriedades electrónicas e pelo comprimento do condutor, enquanto que os centros metálicos, ao introduzirem electrões no sistema, aumentam a condutividade. No capítulo 1 faz-se uma breve introdução aos condutores moleculares, como podem ser avaliados segundo a sua estrutura. Outro assunto abordado é a influência de compostos, mostrando deste modo a interferência do tipo de espaçadores utilizados. Faz-se ainda uma breve apresentação sobre os compostos homo e heterobimetálicos. Finalmente, apresenta-se uma pequena revisão sobre os compostos organometálicos σ-metálicos. No capítulo 2 apresenta-se a síntese e caracterização dos compostos orgânicos, nomeadamente ρ-NΞCC6H4CCSiMe3, ρ-NΞCC6H4CCH e ρ-HCΞCC6H4CCH. No capítulo 3 descreve-se a síntese de diversos complexos monometálicos de Ferro (II) e ruténio (II) com os ligandos acima referidos e diferentes fragmentos metálicos [FeCp(CO)2]+, [FeCp(dppe)]+, [RuCp(dppe)]+ e [RuCp(PPh3)2]+. Os complexos obtidos foram caracterizados utilizando as técnicas espectroscópicas usuais: RMN, IV, UV-vis. A eficiência da interacção electrónica entre os centros, ao longo do sistema тт, foi avaliada por estudos electroquímicos (voltametria cíclica). No capítulo 4 encontram-se descritas as diversas tentativas de síntese dos compostos homo e heterobimetálicos. Os ligandos e fragmentos utilizados foram os mesmos que no capítulo anterior. O capítulo 5 descreve os pormenores experimentais da síntese e a caracterização espectroscópica dos compostos apresentados nos capítulos anteriores, bem como as condições gerais em que foram obtidos.

Superprodução, purificação e caracterização parcial de complexos proteína-polissacáridos inovadores a partir de estirpes de basidiomicetos

O presente trabalho teve como objectivo o estudo de meios de cultura, tendo em vista a superprodução de complexos proteína-polissacáridos, intracelulares e extracelulares, a partir dos basidiomicetos Pleurotus ostreatus e Lentinula edodes. O meio de cultura suplementado com soro de leite apresentou diversas vantagens para a obtenção dessas macromoléculas biológicas, face aos restantes meios analisados, pelo que foi seleccionado para a produção em fermentador de laboratório em regime descontínuo. O crescimento da cultura foi efectuado a 28°C, 200 rpm e durante 10 dias, e as produtividades de complexos proteína-polissacáridos obtidas para o Pleurotus ostreatus foram de 0,008 ± 8,12 x 10-5 g/(L.dia) e de 0,324 ± 0,005 g/(L.dia), para os complexos precipitados a partir da biomassa e do caldo de fermentação, respectivamente. Posteriormente, os complexos intracelulares e extracelulares foram purificados por cromatografia de filtração em gel e parcialmente caracterizados, revelando concentrações de polissacáridos superiores à concentração proteica, pseudo-actividade de superóxido dismutase, e valores de Mr entre 64 e 9 000kDa. As amostras de complexos proteína-polissacáridos foram caracterizadas por HPLC e apresentaram picos de UV e IR com tempos de retenção de aproximadamente 6 e 12 minutos, respectivamente. Após hidrólise ácida, os complexos heteropolissacáridos obtidos apresentaram na sua constituição glucose, ramnose e arabinose. Adicionalmente, a análise dos complexos proteína-polissacáridos por FT-IR revelou bandas de absorção características destas macromoleculas biológicas, designadamente, a 846,5; 1032,3; 1186,4; 1471,0; 1648,8; 2739,6 e 3419,3 cm-1 para o Pleurotus ostreatus e 862,3; 1044,1; 1474,9; 1644,8; 2372,0; 2992,5; e 3415,4 cm-1 para Lentinula edodes.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

A new chemical route to synthesise TM-doped (TM = Co, Fe) TiO2 nanoparticles

Since the discovery of ferromagnetism well above room temperature in the Co-doped TiO2 system, diluted magnetic semiconductors based on TiO2 doped with transition metals have generated great interest because of their potential use in the development of spintronic devices. The purpose of this paper is to report on a new and swift chemical route to synthesise highly stable anatase single-phase Co- and Fe-doped TiO2 nanoparticles, with dopant concentrations of up to 10 at.-% and grain sizes that range between 20 and 30 nm. Complementary structural, microstructural and chemical analyses of the different nanopowders synthesised strongly support the hypothesis that a homogeneous distribution of the dopant element in the substitutional sites of the anatase structure has been achieved. Moreover, UV/Vis diffuse reflectance spectra of powder samples show redshifts to lower energies and decreasing bandgap energies with increasing Co or Fe concentration, which is consistent with n-type doping of the TiO2 anatase matrix. Films of Co-doped TiO2 were successfully deposited onto Si (100) substrates by the dip-coating method, with suspensions of Ti1-xCOxO2 nanoparticles in ethylene glycol. ((C)Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2008).

Pseudomonas aeruginosa amidase: Aggregation in recombinant Escherichia coli

The effect of cultivation parameters such as temperature incubation, IPTG induction and ethanol shock on the production of Pseudomonasaeruginosa amidase (E.C.3.5.1.4) in a recombinant Escherichia coli strain in LB ampicillin culture medium was investigated. The highest yield of solubleamidase, relatively to other proteins, was obtained in the condition at 37 degrees C using 0.40 mM IPTG to induce growth, with ethanol. Our results demonstrate the formation of insoluble aggregates containing amidase, which was biologically active, in all tested growth conditions. Addition of ethanol at 25 degrees C in the culture medium improved amidase yield, which quantitatively aggregated in a biologically active form and exhibited in all conditions an increased specific activity relatively to the soluble form of the enzyme. Non-denaturing solubilization of the aggregated amidase was successfully achieved using L-arginine. The aggregates obtained from conditions at 37 degrees C by Furier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis demonstrated a lower content of intermolecular interactions, which facilitated the solubilization step applying non-denaturing conditions. The higher interactions exhibited in aggregates obtained at suboptimal conditions compromised the solubilization yield. This work provides an approach for the characterization and solubilization of novel reported biologically active aggregates of this amidase.