Nucleoside Azide-Alkyne Cycloaddition Reactions Under Solvothermal Conditions or Using Copper Vials in a Ball Mill

Novel nucleoside analogues containing photoswitchable moieties were prepared using 'click' cycloaddition reactions between 5 '-azido-5 '-deoxythymidine and mono- or bis-N-propargylamide-substituted azobenzenes. In solution, high to quantitative yields were achieved using 5mol% Cu(I) in the presence of a stabilizing ligand. 'Click' reactions using the monopropargylamides were also effected in the absence of added cuprous salts by the application of liquid assisted grinding (LAG) in metallic copper reaction vials. Specifically, high speed vibration ball milling (HSVBM) using a 3/32('') (2.38mm) diameter copper ball (62mg) at 60Hz overnight in the presence of ethyl acetate lead to complete consumption of the 5 '-azido nucleoside with clean conversion to the corresponding 1,3-triazole.

Melt Processing and Properties of Polyamide 6/Graphene Nanoplatelet Composites

In this paper, the processing and characterization of Polyamide 6 (PA6) / graphite nanoplatelets
(GNPs) composites is reported. PA6/GNPs composites were prepared by melt-mixing using an
industrial, co-rotating, intermeshing, twin-screw extruder. A bespoke screw configuration was used
that was designed in-house to enhance nanoparticle dispersion into a polymer matrix. The effects of
GNPs type (xGnP® M-5 and xGnP® C-500), GNPs content, and extruder screw speed on the bulk
properties of the PA6/GNPs nanocomposites were investigated. Results show a considerable
improvement in the thermal and mechanical properties of PA6/GNPs composites, as compared with
the unfilled PA6 polymer. An increase in crystallinity (%Xc) with increasing GNPs content, and a
change in shape of the crystallization exotherms (broadening) and melting endotherms, both suggest a
change in the crystal type and perfection. An increase in tensile modulus of as much as 376% and
412% was observed for PA6/M-5 xGnP® and PA6/C-500 xGnP® composites, respectively, at filler
contents of 20wt%. The enhancement of Young’s modulus and yield stress can be attributed to the
reinforcing effect of GNPs and their uniform dispersion in the PA6 matrix. The rheological response
of the composite resembles that of a ‘pseudo-solid’, rather than a molten liquid, and analysis of the
rheological data indicates that a percolation threshold was reached at GNPs contents of between 10–
15wt%. The electrical conductivity of the composite also increased with increasing GNPs content,
with an addition of 15wt% GNPs resulting in a 6 order-of-magnitude increase in conductivity. The
electrical percolation thresholds of all composites were between 10–15wt%.

Characterisation of melt processed nanocomposites of Polyamide 6 subjected to uniaxial-drawing

In this paper, the processing and characterization of Polyamide 6 (PA6) nanocomposites containing graphite nanoplatelets (GNPs) is reported. PA6 nanocomposites were prepared by melt-mixing using an industrial, co-rotating, intermeshing, twin-screw extruder. A bespoke screw configuration was used that was designed in-house to enhance nanoparticle dispersion into a polymer matrix. The effects of nano-filler type (xGnPTM M-5 and xGnPTM C-500), nano-filler content, and extruder screw speed on the bulk properties of the PA6 nanocomposites were investigated. The crystalline structures of PA6 nanocomposites are related to thermal treatment, stress history and the presence of moisture and nanofillers. DSC, Raman and XRD studies show an increase in crystallinity with increasing GNP content and a phase transformation between α-form to γ-form crystals as a result of the heterophase nucleation effect. The effect of uniaxial stretching on PA6 nanocomposites was investigated by drawing specimens heated at temperatures below the melting temperature. DSC and Raman studies on the drawn samples show an increase in yield stress as the GNP content increases due to the strain induced crystallization and γ—β transition during stretching. The rheological response of the nanocomposites resemble that of a ‘pseudo-solid’, rather than a molten liquid, and analysis of the rheological data indicates that a percolation threshold was reached at GNP contents of between 10–15wt%. An increase in tensile modulus of as much as 412% was observed for PA6/C-500 xGnPTM composites, at a filler content of 20wt%. The enhancement of Young’s modulus and yield stress can be attributed to the reinforcing effect of GNPs and their uniform dispersion in the PA6 matrix. The electrical conductivity of the composite also increased with increasing GNP content, with an addition of 15wt% GNP resulting in a 6 order-of-magnitude increase in conductivity. The effects of uniaxial-drawing and the inclusion of multiple nano-filler varieties on the electrical and mechanical properties are currently under investigation.

Simple preparation of positively charged silver nanoparticles for detection of anions by surface-enhanced Raman spectroscopy

Modification of citrate and hydroxylamine reduced Ag colloids with thiocholine bromide, a thiol functionalized quaternary ammonium salt, creates particles where the zeta potential is switched from the normal values of ca. -50 mV to ca. + 50 mV. These colloids are stable but can be aggregated with metal salts in much the same way as the parent colloids. They are excellent SERS substrates for detection of anionic targets since their positive zeta potentials promote adsorption of negatively charged ions. This is important because the vast majority of published SERS studies involve cationic or neutral targets. Moreover, the fact that the modifier is a quaternary ammonium ion means that the negative surface charge is maintained even at alkaline pH. The modified colloids can be used to detect compounds which cannot be detected using conventional negatively-charged citrate or hydroxylamine reduced metal nanoparticles, for example the detection limit was 5.0 x 10(-5) M for perchlorate and

Olefin / Paraffin separation using Task-Specific Materials based on Ionic Liquids: Advances in Gas Processing

In this work, 1-hexene was extracted from its mixtures with n-hexane in varying ratios using a task specific ionic liquid. Herein, the ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium nitrate, [BMIM][NO3], was used and examined with and without the addition of a metal salt. The impact of water on both selectivity and distribution coefficient was also tested. Four potential metal salts were investigated, the results of which demonstrate that the dissolution of transition-metal salts in the IL improves the separation of 1-hexene from n-hexane through metal-olefin complexation. Additionally, the presence of water in IL solutions containing metal salt enhances this selectivity. Finally, UNIFAC was used to correlate the experimental LLE data with good accuracy.

Process for the preparation of heterocyclyl chalcogenones via reaction of elemental sulfur, selenium, or tellurium with heterocyclic cationic species.

Heterocyclic chalcogenones were prepd. by reaction of S, Se, or Te with ionic liqs. or salts [I; Ra = (substituted) alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, alkylaryl; Q = (unsatd.) (substituted) linker to form a ring of 5-10 members; X- = anion selected from conjugate bases of HX having a pKa value of >2.5]. Thus, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate was heated with stoichiometric S at 75° for 48 h to give 1-butyl-3-methylimidazole-2-thione. [on SciFinder(R)]

Ionic liquids and their use in extraction processes.

There is provided a process for the extn. of at least one arom. compd. from a mixt. with at least one aliph. hydrocarbon, which process comprises contacting said mixt. with a salt that is in a liq. state at a temp. below 150°C, said salt having a cation which comprises an arom. nitrogen-contg. heterocyclic ring system, in which a nitrogen atom forming part of said ring system is quaternized and in which said ring system is substituted by at least one electron-withdrawing substituent. Some of said salts are novel. [on SciFinder(R)]

Use of an earthworm lysosomal biomarker for the ecological assessment of pollution from an industrial plastics fire

A low-cost field technique employing retention of the dye neutral-red by lysosomes in coelomocyte cells taken from earthworms (Lumbricus castaneus), was used as a means of assessing the ecological effects (if any) of an industrial accident. Earthworms and soil samples were collected at the site of a large industrial plastics fire in Thetford, UK along a 200 m transect leading from the factory perimeter fence, over a layer of molten plastic impregnated soil and into the surrounding forest. Coelomic fluid extracted from the earthworms was dye-loaded with neutral-red and lysosomal leaking observed. Metal residues in soil and earthworms were found to be highly elevated close to the factory perimeter and to rapidly drop to background levels within the first 50 m of the transect. Coelomocyte cells taken from earthworms adjacent to the factory perimeter showed the shortest period of neutral-red retention (2 min); cells taken from worms further into the surrounding forest had a longer retention time (12 min), whilst cells taken from worms from a control site showed even greater retention times (25 min). Thus, the neutral-red retention times correlated negatively with measured residues of heavy metals in the earthworms, the higher the body metal concentration the shorter the retention time. This field trial has demonstrated the validity of using an in vitro cellular biomarker technique for use in biological impact assessment along gradients of contamination.

Effects of tobacco products on the attachment and growth of periodontal ligament fibroblasts

BACKGROUND: Cigarette smoking is one of the most significant risk factors in the development and further advancement of inflammatory periodontal disease, however, the role of either nicotine or its primary metabolite cotinine in the progression of periodontitis is unclear. This study aimed to investigate the effects of nicotine and cotinine on the attachment and growth of fibroblasts derived from human periodontal ligament (PDL).

METHODS: Primary cultures were prepared from the roots of extracted premolar teeth. Cells were used at both low (P3 to P5) and high (P11 to P13) passage. Cell numbers were determined over 14 days using either the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay or with a Coulter counter. Cultures were exposed to culture medium supplemented with 1) 15% fetal calf serum (FCS) only; 2) 1% FCS only; 3) 1% FCS and nicotine (concentration range 5 ng/ml to 10 mg/ml); or 4) 1% FCS and cotinine (concentration range 0.5 ng/ml to 10 microg/ml).

RESULTS: Nicotine significantly (P <0.05, by ANOVA) inhibits attachment and growth of low passage cells at concentrations >1 mg/ml and high passage PDL fibroblasts at concentrations >0.5 mg/ml. Cotinine, at the highest concentration used (10 microg/ml), appeared to inhibit attachment and growth of both low and high passage fibroblasts but this was not statistically significant (P >0.05, by ANOVA).

CONCLUSIONS: Tobacco products inhibit attachment and growth of human PDL fibroblasts. This may partly explain the role of these substances in the progression of periodontitis.

The inventorying of building stone performance-in-use to assess susceptibility to decay

The Natural Stone Database for Northern Ireland was constructed to address the paucity of information available to stone conservation practitioners within the region. Almost 2000 listed buildings and monuments were surveyed over three years to produce an interactive GIS database. This contained information on stone sources, together with details of stone condition and decay processes. This paper uses elements of this GIS to investigate stone decay patterns across Northern Ireland. The results demonstrate that as the level of stone decay increases, so does the proportion of buildings with sandstone as the primary stone type. It appears that a
higher open porosity level combined with Northern Ireland’s wetter climate and maritime location leads to rapid wetting and drying cycles within sandstones. This is coupled with the ingress and crystallisation of marine and other salts within stone pores leading to considerably
higher rates of decay than for any other stone type.

Estudo da substituição parcial do cloreto de sódio por cloreto de potássio em presunto

Dissertação para obtenção do grau de mestre em Sistemas de Prevenção e Controlo Alimentar, Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Santarém, 2011

Síntese e aplicações catalíticas na funcionalização de alcanos de novos compostos com polioxometalatos e catiões orgânicos

A presente dissertação, que no seu conjunto se propõe apresentar o estudo de oxidação de compostos orgânicos com peróxido de hidrogénio na presença dos aniões do tipo Keggin, mono-substituídos por MnIII e FeIII, sob a forma de sais de tetra-n-butilamónio (TBA) e suportados em matriz de sílica funcionalizada, enquanto vital método de obtenção de importante precursores de síntese orgânica, tem na sua base o trabalho de Doutoramento desenvolvido no Departamento de Química da Universidade de Aveiro. Os compostos preparados e testados em sistema homogéneo foram os sais de TBA dos aniões de Keggin, de fórmula geral [XW11M(H2O)O39]n-, onde X = P, Si ou B e M = MnIII e FeIII. Em sistema heterogéneo foram testados diferentes materiais, que diferem entre si na matriz de sílica. Assim, fez-se a heterogeneização de [PW11Fe(H2O)O39]4- em sílica funcionalizada com catiões de césio e grupos propilamónio; [BW11Fe(H2O)O39]6- e [SiW11Fe(H2O)O39]5- foram imobilizados em sílica contendo grupos aminopropilo e o anião [PW11Mn(H2O)O39]4- foi suportado em sílica quimicamente modificada com grupos alquilamónio. Os substratos orgânicos estudados incluem o 1H-indeno, 1,2-di-hidronaftaleno, etilbenzeno, cumeno, p-cimeno, sec-butilbenzeno, 1- e 2-etilnaftaleno, cis-cicloocteno e ciclooctano. Paralelamente usaram-se alguns outros substratos, quando necessário obter esclarecimentos mecanísticos. A tese assenta numa estrutura composta por 7 capítulos. Na primeira, faz-se uma abordagem aos polioxometalatos e às reacções de oxidação de hidrocarbonetos, com particular destaque no uso de polioxometalatos em catálise oxidativa e também no uso de peróxido de hidrogénio como oxidante. A eficiência catalítica dos aniões de Keggin mono substituídos por MnIII e FeIII, em sistema homogéneo foi avaliada na oxidação de compostos orgânicos característicos, nomeadamente de ciclo-alcenilbenzenos, alquilbenzenos, ciclo-alquilbenzenos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos com H2O2, em acetonitrilo. Os resultados destes estudos encontram-se descritos nos capítulos dois, três e quatro desta tese. Estes compostos mostraram-se catalisadores eficientes e selectivos para a oxidação de alcanos e alcenos. O quinto capítulo da tese prossegue com a síntese, caracterização e eficiência catalítica dos polioxotungstatos referidos anteriormente imobilizados numa matriz de sílica funcionalizada com iões césio (SiO2-Cs), grupos aminopropilo (SiO2–(CH2)3NH2) ou trietilpropilamónio (SiO2-(CH2)3N(Et)3). A actividade catalítica destes compostos foi estudada utilizando o cis-cicloocteno e ciclooctano como substratos padrão. A oxidação de cis-clicoocteno originou o epóxido com 100% de selectividade e o catalisador foi reutilizado durante 4 ciclos com elevada eficiência. No sexto capítulo, são descritas as metodologias experimentais de síntese dos novos compostos, as condições catalíticas, a instrumentação e demais métodos e procedimentos usados. No sétimo e último capítulo, tecem-se as conclusões finais e apresentam-se algumas perspectivas de trabalho futuro utilizando o sistema, POM/H2O2, usado neste trabalho.

Estudo de síntese e reactividade de novos derivados do tipo corrol

A presente dissertação contempla estudos de reactividade na periferia e no interior do macrociclo corrólico, nomeadamente do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol. Nesses estudos foram estabelecidas novas rotas de síntese para a preparação de novos derivados tetrapirrólicos do tipo corrol, alguns deles com potencial aplicação medicinal. Na primeira parte, foi estudado o comportamento de 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol como componente 2ʌ em reacções de cicloadição de Diels-Alder com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, designadamente antraceno, tetraceno, nafto[2,3-a]pireno e pentaceno. Estas reacções foram efectuadas em aquecimento clássico e com radiação de microondas. Desses estudos concluiu-se que todos os hidrocarbonetos aromáticos considerados, à excepção do nafto[2,3-a]pireno, reagem segundo reacções de Diels-Alder, mas apenas com o pentaceno se obtêm aductos provenientes de reacções de cicloadição [4+4]. Os resultados obtidos em algumas destas reacções levaram a um estudo aprofundado sobre a estabilidade do macrociclo considerado. Este estudo foi efectuado sob condições térmicas, sob a acção da luz e na presença de um agente promotor de radicais. Desses estudos concluiu-se que apenas com aquecimento clássico é possível obter o dímero com o anel ciclooctatetraeno ligado pelas posições C-2, C-2’ e C-18, C-18’ e o dímero assimétrico ligado pelas posições C-2 e C-3’. Na presença de luz ou na presença de agente promotor de radicais obtém-se o dímero simétrico ligado pelas posições C-3 e C-3’. O estudo do mecanismo da reacção de dimerização na presença de luz levou ainda à síntese de um corrol mono-iodado. Foi ainda analisado o comportamento de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrol e de 5,10,15-tris(pentafluorofenil)corrolatogálio(III)(piridina) na presença de iletos de azometino. Destes estudos resultou o desenvolvimento de novas rotas de síntese para a obtenção de novos derivados do tipo amina e do tipo éter. Na terceira parte, descrevem-se estudos de complexação do 5,10,15- tris(pentafluorofenil)corrol com diferentes sais metálicos por espectrometria de massa. Foram usados como fontes de ionização o Electrospray e o LSIMS. Os resultados obtidos comprovaram que os metalocorróis obtidos na fonte são idênticos aos metalocorróis sintetizados. Na quarta parte deste trabalho foram sintetizados novos conjugados corrolciclodextrina por meio de reacções de substituição nucleófila. A actividade fotodinâmica destes derivados foi avaliada numa linha celular cancerígena. A estrutura dos compostos sintetizados foi estabelecida recorrendo a diversas técnicas espectroscópicas actuais, principalmente espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H, 13C e 19F, DEPT, COSY, HSQC, HMBC e NOESY), espectrometria de massa em LSIMS, ESI e MALDI e ainda recorrendo a espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-vis).

Modified electrodes with Keggin-type polyoxotungstates

O objectivo deste trabalho é a produção de novos eléctrodos modificados com polioxotungstatos (POMs) do tipo Keggin, incluindo POMs lacunares e substituídos por metais de transição. A preparação e caracterização dos polioxotungstatos encontram-se descritas no Capítulo 2. No Capítulo 3 descreve-se a produção de eléctrodos de carbono vítreo funcionalizados com sais híbridos de tetra-n-butilamónio de vários silicotungstatos pelo método de evaporação da gota. As propriedades electroquímicas dos polioxotungstatos imobilizados foram comparadas com as das espécies solúveis correspondentes. A morfologia dos depósitos foi avaliada por microscopia óptica e por microscopia electrónica de varrimento. No capítulo 4 descreve-se a preparação de novos eléctrodos compósitos de carbono e poli(hexilmetacrilato) com fosfotungstatos. Os estudos electroquímicos revelaram que as principais características dos POMs são mantidas e que os processos de redução são controlados por difusão, dependendo da difusão dos protões da solução. O Capítulo 5 descreve a construção de filmes em multicamadas ultrafinos contendo POMs e polietilenimina, preparados pelo método de auto-montagem camada-sobre-camada em eléctrodos de carbono vítreo. Os filmes em multicamada foram caracterizados por voltametria cíclica e por microscopia electrónica de varrimento e foi usada a espectroscopia de absorção de UV-Vis em placas de quartzo para monitorar o crescimento de filme. Os resultados voltamétricos revelaram que os processos de redução dos POM são confinados à superfície. Alguns destes eléctrodos modificados revelaram propriedades electrocatalíticas relativamente à redução dos aniões nitrito, bromato e/ou iodato. A espectroscopia de impedância electroquímica também foi usada na caracterização destes filmes e os resultados revelaram que a resistência à transferência de carga aumenta com o aumento do número de bicamadas para ambas as espécies redox, indicando que a espessura do filme tem um efeito importante sobre a cinética de reacções de transferência de carga. No capítulo 6 descreve-se a síntese de filmes híbridos orgânicos/inorgânicos compostos por poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) e por silicotungstatos do tipo Keggin através da polimerização electroquímica, em condições aquosas, na superfície de electrodos de carbono vítreo. A voltametria cíclica revelou que as características principais dos POMs são mantidas nos filmes. Verificou-se que estes filmes são muito estáveis, possivelmente devido a fortes interacções electrostáticas entre os POMs aniónicos e o polímero positivamente carregado. A espectroscopia de impedância electroquímica foi também utilizada e os resultados mostraram que a resistência de transferência de carga aumenta com o aumento do pH e para valores de potenciais mais elevados. O capítulo 7 apresenta as conclusões finais e possíveis trabalhos futuros.