Molecularly imprinted monolithic stationary phases for liquid chromatographic separation of enantiomers and diastereomers

The method for preparation of molecularly imprinted monolithic stationary phase has been improved to achieve liquid chromatographic separation of enantiomers and diastereomers. By adopting low polar porogenic solvents of toluene and dodecanol and optimal polymerization conditions, the molecularly imprinted monolithic stationary phases with good flow-through properties and high resolution were prepared. Enantiomers of amino acid derivatives and diastereomers of cinchona alkaloids were completely resolved using the monolithic stationary phases. The influence of porogenic composition, monomer-template ratio and polymerization conditions on the chromatographic performance was investigated. Some chromatographic conditions such as the composition of the mobile phase and the temperature were characterized. Scanning electron microscopy showed that the molecularly imprinted monolithic stationary phase has a large through-pore structure to allow the mobile phase to flow through the column at very low backpressure. Accelerated separations of enantiomers and diastereomers were therefore achieved at elevated flow rates. Finally, the chiral recognition performance of the prepared stationary phase in aqueous media was investigated. Hydrophobic interaction, and ionic and/or hydrogen bonding interactions were proposed to be responsible for the recognition mechanism. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Vilsmeier Reaction of Enaminones: Efficient Synthesis of Halogenated Pyridin-2(1H)-ones

A facile and efficient one-pot synthesis of halogenated pyridin-2(1H)-ones from a series of readily available enaminones under Vilsmeier conditions is described, and a mechanism involving sequential halogenation, formylation, and intramolecular nucleophilic cyclization is proposed.

Molecular component structures mediated formation of self-assemblies

Molecular recognition directed self-assemblies from complementary molecular components, melamine and barbituric acid derivatives were studied by means of NMR, fluorescence, and TEM. It was found that both the process of the self-assembly and the morphologies of the resulted self-assemblies could be mediated by modifying the structures of the molecular components used. The effect of the structures of the molecular components on the formation of the self-assemblies was discussed in terms of intermolecular interactions.

Determination of free fatty acids in soil and bryophyte plants by precolumn derivatization via HPLC with fluorescence detection and tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS)

A sensitive method for the determination of 30 kinds of free fatty acids (FFAs, C-1-C-30) with 1-[2-(p-toluenesulfonate)-ethyl]-2-phenylimidazole-[4,5-f] 9,10-phenan- threne (TSPP) as labeling reagent and using high performance liquid chromatography with fluorescence detection and identification by online postcolumn mass spectrometry with atmospheric pressure chemical ionization (APCI) source in positive-ion mode (HPLC/MS/APCI) has been developed. TSPP could easily and quickly label FFAs in the presence of K2CO3 catalyst at 90 degrees C for 30 min in N,N-dimethylformamide (DMF) solvent, and maximal labeling yields close to 100% were observed with a 5-fold excess of molar reagent. Derivatives were stable enough to be efficiently analyzed by high performance liquid chromatography. TSPP was introduced into fatty acid molecules and effectively augmented MS ionization of fatty acid derivatives and led to regular MS and MS/MS information. The collision induced cleavage of protonated molecular ions formed specific fragment ions at m/z [MH](+)(molecular ion), m/z [M'+CH2CH2](+)(M' was molecular mass of the corresponding FFA) and m/z 295.0 (the, mass of protonated molecular core structure of TSPP). Fatty acid derivatives were separated on a reversed-phase Eclipse XDB-C-8 column (4.6 x 150 mm, 5 mu m, Agilent) with a good baseline resolution in combination with a gradient elution. Linear ranges of 30 FFAs are 2.441 x 10(-3) to 20 mu mol/L, detection limits are 3.24 similar to 36.97 fmol (injection volume 10 mu L, at a signal-to-noise ratio of 3, S/N 3:1). The mean interday precision ranged from 93.4 to 106.2% with the largest mean coefficients of variation (R.S.D.) < 7,5%. The mean intraday precision for all standards was < 6.4% of the expected concentration. Excellent linear responses were observed with correlation coefficients of > 0.9991. Good compositional data could be obtained from the analysis of extracted fatty acids from as little as 200 mg of bryophyte plant samples.Therefore, the facile TSPP derivatization coupled with HPLC/MS/APCI analysis allowed the development of a highly sensitive method for the quantitation of trace levels of short and long chain fatty acids from biological and natural environmental samples.

Determination of 30 free fatty acids in two famous Tibetan medicines by HPLC with fluorescence detection and mass spectrometric identification

A simple and sensitive high-performance liquid chromatographic (HPLC) method with fluorescence detection and mass spectrometric identification has been developed for analysis of 30 long-chain and short-chain free Fatty acids (FFAs). The fatty acids were derivatized to their esters with 1-[2-(p-toluenesulfonate)ethyl]-2-phenylimidazole-[4,5-f]-9,10-phenanthrene (TSPP) in N,N-dimethylformamide (DMF) at 90 degrees C with anhydrous K2CO3 as catalyst. A mixture Of C-1-C-30 fatty acids was completely separated within 60 min by gradient elution on a reversed-phase C-8 column. Qualitative identification of the acids was performed by atmospheric-pressure chemical ionization mass spectrometry (APCI-MS) in positive-ion mode. The fluorescence excitation and emission wavelengths were 260 and 380 nm, respectively. Quantitative determination of the 30 acids in two Tibetan medicines Gentiana straminea and G. dahurica was performed. The results indicated that the medicines contained many FFAs. Linear correlation coefficients for the FFA derivatives were > 0.9991. Relative standard deviations (RSDs, n = 6) for the fatty acid derivatives were < 3%. Detection limits (at a signal-to-noise ratio of 3:1) were 3.1-38 fmol. When the fatty acid derivatives were determined in the two real samples results were satisfactory and the sensitivity and reproducibility of the method were good.

Analysis of saturated free fatty acids from pollen by HPLC with fluorescence detection

A sensitive method for the determination of free fatty acids using 2-(2-(anthracen-10-yl)-1H-naphtho[2,3-dimidazol-1-yl) ethyl-p-toluenesuIfonate (ANITS) as tagging reagent with fluorescence detection has been developed. ANITS could easily and quickly label fatty acids in the presence of the K2CO3 catalyst at 90 degrees C for 40 min in N,N-dimethylformamide solvent. From the extracts of rape bee pollen samples, 20 free fatty acids were sensitively determined. Fatty acid derivatives were separated on a reversed-phase Eclipse XDB-C8 column by HPLC in conjunction with gradient elution. The corresponding derivatives were identified by post-column APCI/MS in positive-ion detection mode. ANITS-fatty acid derivatives gave an intense molecular ion peak at mlz [M+H](+); with MS/MS analysis, the collision-induced dissociation spectra of m/z [M+H](+) produced the specific fragment ions at mlz [M-345](+) and mlz 345.0 (here, m/z 345 is the core structural moiety of the ANITS molecule). The fluorescence excitation and emission wavelengths of the derivatives were lambda(ex) = 250 nm and lambda(em) = 512 nm, respectively. Linear correlation coefficients for all fatty acid derivatives are > 0.9999. Detection limits, at a signal-to-noise ratio of 3 : 1, are 24.76-98.79 fmol for the labeled fatty acids.

Study of a new derivatizing reagent that improves the analysis of amino acids by HPLC with fluorescence detection: application to hydrolyzed rape bee pollen

A simple and sensitive method for evaluating the chemical compositions of protein amino acids, including cystine (Cys)(2) and tryptophane (Try) has been developed, based on the use of a sensitive labeling reagent 2-(11H-benzo[alpha]-carbazol-11-yl) ethyl chloroformate (BCEC-Cl) along with fluorescence detection. The chromophore of the 1,2-benzo-3,4-dihydrocarbazole-ethyl chloroformate (BCEOC-Cl) molecule was replaced with the 2-(11H-benzo[alpha]-carbazol-11-yl) ethyl functional group, yielding the sensitive fluorescence molecule BCEC-Cl. The new reagent BCEC-Cl could then be substituted for labeling reagents commonly used in amino acid derivatization. The BCEC-amino acid derivatives exhibited very high detection sensitivities, particularly in the cases of (Cys)(2) and Try, which cannot be determined using traditional labeling reagents such as 9-fluorenyl methylchloroformate (FMOC-Cl) and ortho-phthaldialdehyde (OPA). The fluorescence detection intensities for the BCEC derivatives were compared to those obtained when using FMOC-Cl and BCEOC-Cl as labeling reagents. The ratios I (BCEC)/I (BCEOC) = 1.17-3.57, I (BCEC)/I (FMOC) = 1.13-8.21, and UVBCEC/UVBCEOC = 1.67-4.90 (where I is the fluorescence intensity and UV is the ultraviolet absorbance). Derivative separation was optimized on a Hypersil BDS C-18 column. The detection limits calculated from 1.0 pmol injections, at a signal-to-noise ratio of 3, ranged from 7.2 fmol for Try to 8.4 fmol for (Cys)(2). Excellent linear responses were observed, with coefficients of > 0.9994. When coupled with high-performance liquid chromatography, the method established here allowed the development of a highly sensitive and specific method for the quantitative analysis of trace levels of amino acids including (Cys)(2) and Try from bee-collected pollen (bee pollen) samples.

HPLC-APCI-MS determination of free fatty acids in Tibet folk medicine Lomatogonium rotatum with fluorescence detection and mass spectrometric identification

A simple and sensitive method for the determination of free fatty acids (FFAs) using acridone-9-ethyl-p-toluenesulfonate (AETS) as a fluorescence derivatization reagent by high performance liquid chromatography (HPLC) has been developed. Free fatty acid derivatives were separated on an Eclipse XDB-C-8 column with a good baseline resolution and detected with the fluorescence of which excitation and emission wavelengths of derivatives were set at lambda(ex) 404 and lambda(em) 440 nm, respectively. Identification of 19 fatty acid derivatives was carried out by online post-column mass spectrometry with an atmospheric pressure chemical ionization (APCI) source under positive-ion detection mode. Nineteen FFAs from the extract of Lomatogonium rotatum are sensitively determined. The results indicate that the plant Lomatogonium rotatum is enriched with an abundance of FFAs and FFAs of higher contents, which mainly focus on even carbon atoms, C-14, C-16, and C-18. The validation of the method including linearity, repeatability, and detection limits was examined. Most linear correlation coefficients for fatty acid derivatives are > 0.9989, and detection limits (at signal-to-noise of 3: 1) are 12.3-43.7 fmol. The relative standard deviations (RSDs) of the peak areas and retention times for 19 FFAs standards are < 2.24% and 0.45%, respectively. The established method is rapid and reproducible for the separation determination of FFAs from the extract of Lomatogonium rotatum with satisfactory results.

Investigation of polyhydroxyalkanoate production by an activated sludge microbial consortium treating artificial dairy wastewater

Petrochemical plastics/polymers are a common feature of day to day living as they occur in packaging, furniture, mobile phones, computers, construction equipment etc. However, these materials are produced from non-renewable materials and are resistant to microbial degradation in the environment. Considerable research has therefore been carried out into the production of sustainable, biodegradable polymers, amenable to microbial catabolism to CO2 and H2O. A key group of microbial polyesters, widely considered as optimal replacement polymers, are the Polyhydroxyalkaonates (PHAs). Primary research in this area has focused on using recombinant pure cultures to optimise PHA yields, however, despite considerable success, the high costs of pure culture fermentation have thus far hindered the commercial viability of PHAs thus produced. In more recent years work has begun to focus on mixed cultures for the optimisation of PHA production, with waste incorporations offering optimal production cost reductions. The scale of dairy processing in Ireland, and the high organic load wastewaters generated, represent an excellent potential substrate for bioconversion to PHAs in a mixed culture system. The current study sought to investigate the potential for such bioconversion in a laboratory scale biological system and to establish key operational and microbial characteristics of same. Two sequencing batch reactors were set up and operated along the lines of an enhanced biological phosphate removal (EBPR) system, which has PHA accumulation as a key step within repeated rounds of anaerobic/aerobic cycling. Influents to the reactors varied only in the carbon sources provided. Reactor 1 received artificial wastewater with acetate alone, which is known to be readily converted to PHA in the anaerobic step of EBPR. Reactor 2 wastewater influent contained acetate and skim milk to imitate a dairy processing effluent. Chemical monitoring of nutrient remediation within the reactors as continuously applied and EBPR consistent performances observed. Qualitative analysis of the sludge was carried out using fluorescence microscopy with Nile Blue A lipophillic stain and PHA production was confirmed in both reactors. Quantitative analysis via HPLC detection of crotonic acid derivatives revealed the fluorescence to be short chain length Polyhydroxybutyrate, with biomass dry weight accumulations of 11% and 13% being observed in reactors 1 and 2, respectively. Gas Chromatography-Mass Spectrometry for medium chain length methyl ester derivatives revealed the presence of hydroxyoctanoic, -decanoic and -dodecanoic acids in reactor 1. Similar analyses in reactor 2 revealed monomers of 3-hydroxydodecenoic and 3-hydroxytetradecanoic acids. Investigation of the microbial ecology of both reactors as conducted in an attempt to identify key species potentially contributing to reactor performance. Culture dependent investigations indicated that quite different communities were present in both reactors. Reactor 1 isolates demonstrated the following species distributions Pseudomonas (82%), Delftia acidovorans (3%), Acinetobacter sp. (5%) Aminobacter sp., (3%) Bacillus sp. (3%), Thauera sp., (3%) and Cytophaga sp. (3%). Relative species distributions among reactor 2 profiled isolates were more evenly distributed between Pseudoxanthomonas (32%), Thauera sp (24%), Acinetobacter (24%), Citrobacter sp (8%), Lactococcus lactis (5%), Lysinibacillus (5%) and Elizabethkingia (2%). In both reactors Gammaproteobacteria dominated the cultured isolates. Culture independent 16S rRNA gene analyses revealed differing profiles for both reactors. Reactor 1 clone distribution was as follows; Zooglea resiniphila (83%), Zooglea oryzae (2%), Pedobacter composti (5%), Neissericeae sp. (2%) Rhodobacter sp. (2%), Runella defluvii (3%) and Streptococcus sp. (3%). RFLP based species distribution among the reactor 2 clones was as follows; Runella defluvii (50%), Zoogloea oryzae (20%), Flavobacterium sp. (9%), Simplicispira sp. (6%), Uncultured Sphingobacteria sp. (6%), Arcicella (6%) and Leadbetterella bysophila (3%). Betaproteobacteria dominated the 16S rRNA gene clones identified in both reactors. FISH analysis with Nile Blue dual staining resolved these divergent findings, identifying the Betaproteobacteria as dominant PHA accumulators within the reactor sludges, although species/strain specific allocations could not be made. GC analysis of the sludge had indicated the presence of both medium chain length as well short chain length PHAs accumulating in both reactors. In addition the cultured isolates from the reactors had been identified previously as mcl and scl PHA producers, respectively. Characterisations of the PHA monomer profiles of the individual isolates were therefore performed to screen for potential novel scl-mcl PHAs. Nitrogen limitation driven PHA accumulation in E2 minimal media revealed a greater propensity among isoates for mcl-pHA production. HPLC analysis indicated that PHB production was not a major feature of the reactor isolates and this was supported by the low presence of scl phaC1 genes among PCR screened isolates. A high percentage distribution of phaC2 mcl-PHA synthase genes was recorded, with the majority sharing high percentage homology with class II synthases from Pseudomonas sp. The common presence of a phaC2 homologue was not reflected in the production of a common polymer. Considerable variation was noted in both the monomer composition and ratios following GC analysis. While co-polymer production could not be demonstrated, potentially novel synthase substrate specificities were noted which could be exploited further in the future.

Binding site of AMPA-receptor allosteric modulator

The computer molecular docking of piperonyl acid piperidide (BDP) and some its analogs already known as ampakins was conducted for estimating their possible binding with AMPA-receptor glutamate domains in cyclothiazide binding area and for further design of new structures maximally complimentary to the receptor. On the base of the conducted docking it can be suggested that the binding site of BDP (amides of benzodioxane-6-carboxylic and piperonyl acids) analogs is located in AMPA-receptor cyclothiazide binding pocket. It is shown that formation of protein-ligand complexes of AMPA-receptor with benzodioxane-6-carboxylic and piperonyl acid derivatives, similarly to cyclothiazide, proceeds with interaction with Ser497, Leu751, which significance is confirmed by site-specific mutagenesis.

Synthesis of , of α,β-unsaturated aldehydes and nitriles via cross-metathesis reactions using Grubbs’ catalysts

A series of alpha,beta-unsaturated aldehydes and nitriles of significant interest in the fragrance industry have been prepared using Grubbs' catalysts in cross-metathesis reactions of electron-deficient olefins (i.e., acrolein, crotonaldehyde, methacrolein, and acrylonitrile) with various 1-alkenes, including 1-decene, 1-octene, 1-hexene and 2-allyloxy-6-methylheptane. The latter is of particular interest, as it has not previously being used as a substrate in cross-metathesis reactions and allows access to valuable intermediates for the synthesis of new fragrances. Most reactions gave good selectivity of the desired CM product (>= 90%). Detailed optimisation and mechanistic studies have been performed on the cross-metathesis of acrolein with 1-decene. Recycling of the catalyst has been attempted using ionic liquids. 

SURFACE ENHANCED RAMAN-SCATTERING FROM MILDLY ROUGHENED SURFACES - VARIATION OF SIGNAL WITH METAL GRAIN-SIZE

The intensity of surface enhanced Raman scattering from benzoic acid derivatives on mildly roughened, thermally evaporated Ag films shows a remarkably strong dependence on metal grain size. Large grained (slowly deposited) films give a superior response, by up to a factor of 10, to small grained (quickly deposited) films, with films of intermediate grain size yielding intermediate results. The optical field amplification underlying the enhancement mechanism is due to the excitation of surface plasmon polaritons (SPPs). Since surface roughness characteristics, as determined by STM, remain relatively constant as a function of deposition rate, it is argued that the contrast in Raman scattering is due to differences in elastic grain boundary scattering of SPPs (leading to different degrees of internal SPP damping), rather than differences in the interaction of SPPs with surface inhomogeneities.

Relação do aroma e da espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos

Os espumantes produzidos segundo o método Champanhês são obtidos após uma segunda fermentação em garrafa. Quando o vinho é vertido no copo, o CO2 produzido é libertado, sendo a espuma formada o resultado da sua interacção com os constituintes do vinho. A quantidade e a estabilidade da espuma do vinho espumante estão relacionadas com a sua composição química. Para além da espuma, o aroma é também um parâmetro importante de qualidade na apreciação geral de um vinho espumante. O aroma de um vinho espumante provém do contributo das uvas assim como do processo fermentativo. Dependendo do estado de maturação da uva, o contributo dos compostos voláteis para o aroma é diferente. Em virtude da vindima para os vinhos espumantes ser realizada antes da vindima para os vinhos maduros, dependendo da variedade, as uvas poderão não ser colhidas na expressão máxima do seu aroma, podendo verificar-se uma perda significativa do seu potencial varietal volátil. O objectivo desta dissertação é relacionar o aroma e a espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos. Para isso, foi estudada a composição volátil das duas castas principais da Bairrada, a casta branca Fernão-Pires (FP) e a casta tinta Baga (BG), sendo estas duas das castas usadas para a produção de espumante. Para estudar a composição volátil das uvas durante a maturação, com vista a avaliar este efeito na expressão máxima de compostos voláteis, foi optimizada para este propósito a metodologia de microextracção em fase sólida em espaço de cabeça (HS-SPME). As uvas foram colhidas semanalmente, em duas vinhas, do pintor à pós-maturidade sendo posteriormente analisadas pela metodologia de HS-SPME seguida de cromatografia de gás acoplada à espectrometria de massa com quadrupolo (GC–qMS). No caso das uvas BG, observou-se um aumento acentuado na expressão máxima de compostos voláteis próximo da maturidade da uva determinada pelo teor em açúcar e acidez titulável, mantendo-se constante durante a pós-maturidade. Na determinação do perfil volátil das uvas ao longo da maturação foram identificados 66 compostos varietais nas uvas provenientes de uma vinha (Pedralvites) e 45 da outra vinha (Colégio). Em ambas as vinhas foram identificados 23 sesquiterpenóides, 13 monoterpenóides, 6 norisoprenóides, 2 álcoois aromáticos e 1 diterpenóide. Os sesquiterpenóides, devido à sua abundância em número e em área cromatográfica, podem ser considerados marcadores da casta BG. As uvas FP apresentaram um comportamento diferente do das uvas BG, sendo a expressão máxima de compostos voláteis expressa durante um curto período de tempo (1 semana), que coincide com a maturidade da uva. Depois de atingido este pico, observa-se uma diminuição drástica logo na semana seguinte. Este comportamento foi observado em ambas as vinhas, onde foram identificados 20 compostos voláteis varietais e 5 pré-fermentativos (álcoois e aldeídos em C6). Estes resultados mostram que quando estas castas são colhidas precocemente (1 semana antes da maturidade) para a produção de espumante, é observada uma redução significativa do potencial volátil que é expresso na maturidade. Para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes foi optimizada uma metodologia de microextracção que permite usar uma maior quantidade de fase estacionária, a extracção sorptiva em barra de agitação (SBSE). O método foi optimizado usando 10 padrões de compostos voláteis representativos das principais famílias químicas presentes no vinho, nomeadamente, ésteres, monoterpenóides, sesquiterpenóides, norisoprenóides em C13 e álcoois. O método proposto apresenta uma boa linearidade (r2 > 0,982) e a reprodutibilidade varia entre 8,9 e 17,8%. Os limites de detecção para a maioria dos compostos é bastante baixo, entre 0,05 e 9,09 μg L-1. O método foi aplicado para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes. Dentro dos vinhos espumantes analisados, foi estudada a influência da casta, do tipo de solo e do estado de maturação das uvas na sua composição volátil. A casta FP pode dar origem a vinhos com maior potencial de aroma do que a casta BG. Relativamente à avaliação dos diferentes estados de maturação, verificou-se que as uvas da maturidade e as da colheita tardia (uma semana depois da maturidade) deram origem aos vinhos com maior quantidade de compostos voláteis. Para os três tipos de solo estudados (arenoso, argiloso e argilo-calcário), o vinho obtido a partir de uvas colhidas no solo argilo-calcário foi o que mostrou a maior concentração de compostos voláteis varietais. A espuma destes vinhos espumantes foi também avaliada quanto à sua quantidade máxima (HM) e tempo de estabilidade (TS). O vinho espumante que apresentou um maior TS foi o vinho produzido a partir da casta FP proveniente de uma colheita tardia e solo argiloso. Os vinhos provenientes dos solos arenosos e argilo-calcários são os que apresentaram valores mais baixos de TS. Com vista a avaliar quais os conjuntos de moléculas do vinho que estão relacionados com as propriedades da espuma e possíveis sinergismos entre eles, para cada vinho espumante foi separada a fracção hidrofóbica de baixo peso molecular (MeLMW), a fracção de elevado peso molecular (HMW) e duas fracções de peso molecular intermédio (AqIMW e MeIMW). As propriedades da espuma dos vinhos modelo, reconstituídos com estas fracções e suas misturas, foram avaliadas. A combinação da fracção HMW com a MeLMW aumentou o TS 2,7 vezes quando comparado com o observado para a fracção HMW isoladamente, produzindo um efeito sinergético. Este aumento do TS ainda foi maior quando se combinou a fracção HMW com as subfracções obtidas a partir da fracção MeLMW, principalmente para as fracções menos apolares. A subfracção hidrofóbica menos apolar foi caracterizada por espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS/MS) tendo sido identificada uma série de oligómeros de polietileno glicol e um potencial composto tensioactivo, o 8-hidroxi-tridecanoato de dietilenoglicolglicerilacetato. A fracção MeLMW foi também isolada da espuma do vinho espumante e caracterizada por ESI-MS/MS, permitindo identificar vários compostos potenciais tensioactivos, nomeadamente, dois monoacilgliceróis e quatro derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol. Estes resultados confirmam que estes compostos relacionados com a estabilidade da espuma existem em maior número na espuma do que no vinho. O vinho foi ainda fraccionado em 12 grupos de moléculas: 3 fracções de manoproteínas, 3 de arabinogalactanas, 3 de misturas de polissacarídeos, proteínas e compostos fenólicos e 3 fracções de peso molecular intermédio e baixo, compostas por uma mistura de hidratos de carbono, peptídeos e compostos fenólicos. Foram usados vinhos modelo reconstituídos com cada uma das fracções isoladas na concentração em que estas se encontraram no vinho. Foram também efectuados ensaios com soluções modelo dez vezes mais concentradas e com misturas de algumas das fracções. Todas as soluções formadas foram avaliadas quanto às propriedades da espuma. O aumento da concentração para dez vezes faz com que a solução contendo a fracção rica em manoproteínas (MP1) aumente para mais do dobro a HM e 7,4 vezes mais o TS. A combinação entre a fracção MP1 e a MeLMW produziu um aumento significativo nos parâmetros de HM e TS. A combinação da fracção HMW (manoproteínas com baixo teor em proteína) com a MeLMW (tensioactivos derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol) contém os compostos chave de um vinho espumante para se obter uma maior quantidade e estabilidade da espuma.

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Síntese de azacalixarenos para o reconhecimento molecular de aniões

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