Limonoids from andiroba oil and Cedrela fissilis and their insecticidal activity

Nine limonoids were isolated from Carapa guianensis and Cedrela fissilis. Among them, 1,2-dihydro-3β-hydroxy-7-deacetoxy-7-oxogedunin is a new compound. Moreover, the assignments of some chemical shifts of xyloccensin k have been corrected and 1H NMR data of 7-deacetylgedunin have been assigned for the first time. These isolated limonoids were assayed on Atta sexdens rubropilosa workers showing moderate insecticidal activities. ©2006 Sociedade Brasileira de Química.

A theoretical and experimental study to unequivocal structural assignment of tetrahydroquinoline derivatives

The tetrahydroquinoline derivatives can be easily synthesized through Povarov reaction and have several important biological activities. This work describes a comparative study for the unequivocal assignment of molecular structure of different tetrahydroquinoline derivatives, through a complete analysis of NMR 1D and 2D NMR spectra (1H, 13C, COSY, HSQC, and HMBC), and the correlation this data with theoretical calculations of energy-minimization and chemical shift (δ), employing the theory level of DFT/B3LYP with set of the cc-pVDZ basis. For these derivatives the experimental analyses and the theoretical model adopted were sufficient to obtain a good description of its structures, and these results can be used to assign the structure of various others tetrahydroquinoline derivatives. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Isolation, X-ray crystal structure and theoretical calculations of the new compound 8-Eepicordatin and identification of others terpenes and steroids from the bark and leaves of Croton palanostigma Klotzsch

Estudos fitoquímicos com as cascas do caule e com as folhas de Croton palanostigma Klotzsch (Euphorbiaceae) levaram ao isolamento do novo diterpeno clerodânico 8-epicordatina (2), além de éster metílico do ácido 12-oxohardwickiico (3), aparisthmano, cordatina (1), ácido ent-trachiloban-18-óico, óxido de ent-13-epimanoila, óxido de ent-3-oxo-13-epimanoila, óxido de ent-3β-hidroxi-13-epimanoila, sitosterol, estigmasterol, estigmastan-3-ona, 6β-hidroxiestigmast-4-en-3-ona, 6β-hidroxiestigmasta-4,22-dien-3-ona, estigmast-4-en-3-ona, estigmasta-4,22-dien-3-ona, ácido 3-O-acetilaleuritolico, 11α-hidroxiurs-12-en-3-ona, α-amirenona, 24-metilenocicloartenona e lupenona. Estas substâncias foram isoladas através de procedimentos fitoquímicos usuais e suas estruturas foram deduzidas por estudos espectroscópicos, incluindo experimentos em 2D. Adicionalmente, a estrutura cristalina de 8-epicordatina (2) foi determinada por difração de raios-X. Cálculos teóricos de RMN ao nível B3PW91/DGDZVP foram usados para confirmação dos assinalamentos dos deslocamentos químicos dos hidrogênios H-7α e H-7β de 8-epicordatina.

Ditregra - An auxiliary program for structural determination of diterpenes

This work describes the creation of heuristics rules based on 13C-NMR spectroscopy that characterize several skeletal types of diterpenes. Using a collection of 2745 spectra we built a database linked to the expert system SISTEMAT. Several programs were applied to the database in order to discover characteristic signals that identify with a good performance, a large diversity of skeletal types. The heuristic approach used was able to differentiate groups of skeletons based firstly on the number of primary, secondary, tertiary and quaternary carbons, and secondly the program searches, for each group, if there are ranges of chemical shifts that identifies specific skeletal type. The program was checked with 100 new structures recently published and was able to identify the correct skeleton in 65 of the studied cases. When the skeleton has several hundreds of compounds, for example, the labdanes, the program employs the concept of subskeletal, and does not classify in the same group labdanes with double bounds at different positions. The chemical shift ranges for each subskeletal types and the structures of all skeletal types are given. The consultation program can be obtained from the authors. © 1997 - IOS Press. All rights reserved.

Determinação da estrutura de diferentes alcoóis terpênicos: um estudo teórico e experimental

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização espectroscópica de novos vanadosilicatos utilizando templates orgânicos derivados de piperidinas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dados espectroscópicos de diterpenos labdânicos: uma análise teórica via RMN e DFT

Labdane diterpenes exhibit important bioactivities such as cardiovascular effects in rats as well as effects in the treatment of autoimmune diseases and Alzheimer syndrome. Recently, the labdane diterpenes ent-13-epi-manoil oxide, ribenone and ribenol were isolated from Croton palanostigma. The computational method DFT/B3LYP/cc-pVDZ was used to optimize the structures of these diterpenes and to calculate infrared data. Chemical shifts (δ_H and δ_C) of the minimum energy structures (local minimum) were calculated and compared with the experimental data. Comparison of the NMR data by simple linear regression (SLR) showed satisfactory statistical results with a correlation coefficient (R²) and predictive ability (Q²) of over 98%. The predicted NMR data were used to confirm the δ_H values that have not been published.

Remarkable coordination behavior of alkyl isocyanides toward unsaturated vicinal frustrated P/B Lewis pairs

The conjugated frustrated phosphane/borane Lewis pairs formed by 1,1-carboboration of a substituted diphenylphosphino acetylene, undergo a synergistic 1,1-addition reaction to n-butyl isocyanide with formation of new B-C and P-C bonds to the former isonitrile carbon atom. Using tert-butyl isocyanide dynamic behaviour between the isocyanide-[B] adduct and the 1,1-addition product formation was observed in solution. The different modes of isocyanide binding to the FLPs in the solid state were characterized using X-ray crystal structure analyses and comprehensive 11B and 31P solid-state magicangle- spinning (MAS-) NMR experiments. The free FLP, the Lewis adduct at the borane group, and the cyclic product resulting from isocyanide addition to both reaction centers, can be differentiated via 11B and 31P isotropic chemical shifts, 11B nuclear electric quadrupole coupling constants, isotropic indirect 11B-31P spin-spin coupling constants, and 11B...31P internuclear distances measured by rotational echo double resonance.

Structure and dynamics of supramolecular assemblies studied by advanced solid-state NMR spectroscopy

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Aufklärung von Struktur und Dynamik komplexer supramolekularer Systeme mittels Festkörper NMR Spektroskopie. Die Untersuchung von pi-pi Wechselwirkungen, welche einen entscheidenden Einfluss auf die strukturellen und dynamischen Eigenschaften supra- molekularer Systeme haben, hilft dabei, die Selbst- organisationsprozesse dieser komplexen Materialien besser zu verstehen. Mit dipolaren 1H-1H and 1H-13C Wiedereinkopplungs NMR Methoden unter schnellem MAS können sowohl 1H chemische Verschiebungen als auch dipolare 1H-1H und 1H-13C Kopplungen untersucht werden, ohne dass eine Isotopenmarkierung erforderlich ist. So erhält man detaillierte Informationen über die Struktur und die Beweglichkeit einzelner Molekül- segmente. In Verbindung mit sogenannten nucleus independent chemical shift (NICS) maps (berechnet mit ab-initio Methoden) lassen sich Abstände von Protonen relativ zu pi-Elektronensystemen bestimmen und so Strukturvorschläge ableiten. Mit Hilfe von homo- und heteronuklearen dipolaren Rotationsseitenbandenmustern könnenaußerdem Ordnungs- parameter für verschiedene Molekülsegmente bestimmt werden. Die auf diese Weise gewonnenen Informationen über die strukturellen und dynamischen Eigenschaften supramolekularer Systeme tragen dazu bei, strukturbestimmende Molekül- einheiten und Hauptordnungsphänomene zu identifizieren sowie lokale Wechselwirkungen zu quantifizieren, um so den Vorgang der Selbstorganisation besser zu verstehen.

Struktur-Dynamik-Beziehungen in amorphen festen Lösungen

Feste Lösungen homogen dispergierter Wirkstoffmoleküle in amorphen Polymermatrizen sind wichtige Materialien in vielen pharmazeutischen Anwendungen, bei denen eine kontrollierte Abgabe wasserunlöslicher Wirkstoffe in wässrige Systeme eine Rolle spielt. Die intermolekulare Bindungs-stärke zwischen Polymer- und Wirkstoffmolekülgruppen bestimmt die Stabilität der festen Lösung und steuert somit die biologische Aktivität der Wirkstoffmoleküle. In festen Lösungen, die aus acryl-säurehaltigen Copolymeren (Protonendonoren) und basischen Wirkstoffmolekülen (Protonenakzepto-ren) hergestellt werden, sind intermolekulare Wasserstoffbrücken zwischen den Systemkomponenten Triebkraft für die Bildung einer stabilen homogenen Dispersion und für die Entstehung struktureller Merkmale zwischen den Molekülgruppen der Systemkomponenten. Zudem ist die Bindungsstärke der Wasserstoffbrücken im Hinblick auf die kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe von Bedeutung. Da dynamische chemische Gleichgewichte bei der Bildung der Wasserstoffbrücken eine wichtige Rolle spielen müssen neben strukturellen Parametern auch dynamische Faktoren beleuchtet werden. Ziel dieser Arbeit ist neben der Ermittlung von intermolekularen Bindungsstärken vor allem die Identifika-tion struktureller Verhältnisse zwischen den Systemkomponenten auf molekularer Ebene. Die Be-stimmung der Abhängigkeit dieser Parameter von der Struktur der verwendeten Polymere und einer Vielzahl weiterer Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Lagerdauer oder Wirkstoffkonzentration soll ein kontrolliertes Design fester Lösungen mit definierten anwendungsspezifischen Eigenschaften ermögli-chen. Temperaturabhängige 1H-Festkörper-MAS-NMR (Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) Experimente an festen Lösungen mit unterschiedlichen Copolymer-Zusammensetzungen weisen die Existenz dynamischer chemischer Gleichgewichte in den komplexen Wasserstoffbrücken-netzwerken nach. Veränderungen in der chemischen Verschiebung und in der Linienform der Reso-nanzlinien acider Protonen erlauben einen tiefen Einblick in die Architektur dieser Netzwerke und legen die Bindungsverhältnisse unter Berücksichtigung der Polymerchemie und der Mobilität der Systemkomponenten dar, wobei die Befunde mithilfe quantenchemischer Rechnungen untermauert werden können. Die Gegenwart acider Protonen ermöglicht einen einfachen 1H-2H-Austausch, wor-aufhin mithilfe rotorsynchronisierter temperaturabhängiger 2H-MAS-NMR Experimente die Wasser-stoffbrückenbindungsstärke bestimmt werden kann. Mit 1H-1H-Korrelationsexperimenten (Doppelquantenspektroskopie) stehen Methoden für die Bestimmung homonuklearer dipolarer 1H-1H-Kopplungen zur Verfügung, die strukturelle Aussagen aufgrund von bevorzugten räumlichen Kontak-ten bestimmter Molekülgruppen ermöglichen. Weiterhin können diese Experimente verwendet werden, um Wasserstoffbrücken zwischen Polymergruppen von Polymer-Wirkstoff-Wasserstoffbrücken zu unterscheiden, wodurch eine quantitative Beschreibung des Bindungsnetzwerks und der Konkurrenz-prozesse zwischen den einzelnen wasserstoffverbrückten Spezies ermöglicht wird. Eine Kristallisation der Wirkstoffmoleküle ist in vielen Anwendungen unerwünscht, da sie die biologische Verfügbarkeit des Wirkstoffs reduzieren. Mit 1H-Festkörper-MAS-NMR Experimenten können kristalline von amorph dispergierten Wirkstoffmolekülen unterschieden werden, wodurch eine Quantifizierung der Destabilisierungsprozesse ermöglicht wird, die durch Exposition der festen Lösungen mit Wasserdampf ausgelöst werden können. Die Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit der Wasseraufnahme kann mit NMR-Experimenten verfolgt werden, wobei unterschiedlich mobile Was-serspezies an unterschiedlichen Bindungsorten identifiziert werden können, was zum molekularen Verständnis der Destabilisierungsprozesse beiträgt. Zusätzlich wird die Mobilität der Wirkstoffmole-küle bestimmt, die sich – wie auch die Wirkstoffkonzentration - als wichtige Größe in der Beschrei-bung der Destabilisierung erweist. Aufbauend auf den Beobachtungen wird ein Zusammenhang zwischen der Copolymerzusammensetzung und einer kritischen Wirkstoffkonzentration hergestellt, der für die Anwendungen amorpher fester Lösungen in biologischen Systemen von großer Bedeutung ist.

Metallkomplexe mit sterisch anspruchsvollen mono- und bifunktionellen Triazenidoliganden

Monoanionische, stickstoffhaltige Chelatliganden sind sehr populär und werden oft als Baueinheiten zur Synthese von Metallkomplexen eingesetzt. Im Gegensatz zu den bekannten Amidinat- und β-Diketiminatliganden wurde den Triazeniden bisher weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass wenige, sterisch anspruchsvolle Vertreter dieser Gruppe bekannt waren. Mit der Synthese neuer biphenyl- und terphenylsubstituierter Triazenide sind diese stärker in den Fokus der Forschung gerückt. Durch die Sperrigkeit der Liganden werden unerwünschte Ligandenumverteilungsreaktionen unterdrückt und der Weg zu neuen Metallkomplexen mit bemerkenswerten Eigenschaften geebnet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Triazenidokomplexen der Alkalimetalle, des Magnesiums, des Zinks und des Aluminiums. Zusätzlich zu den monofunktionellen wurden bifunktionelle Triazene, welche aus einer Biphenylgruppe aufgebaut sind und zwei terphenylsubstituierte Triazengruppen tragen, synthetisiert und deren Funktion als Komplexliganden untersucht. Durch das hohe Volumen der Liganden konnten Metallkomplexe hergestellt werden, die bemerkenswerte strukturelle Eigenschaften aufweisen. So bilden beispielsweise alle dargestellten Verbindungen Kristalle, die aus monomeren Baueinheiten aufgebaut sind. Eine homoleptische Magnesiumverbindung mit zwei Triazenidliganden weist eine ungewöhnliche, planare Koordinationssphäre auf, eine Triazenidodiphenylaluminiumverbindung zeigt eine interessante Ausrichtung der Phenylgruppen, die auf π-Stapeleffekte zurückgeführt wird und die Alkalimetalltriazenide weisen sekundäre Metall-π-Aren-Wechselwirkungen auf, womit eine bessere koordinative Absättigung des Koordinationszentrums erreicht wird. Zusätzlich zur strukturellen Charakterisierung mittels Röntgendiffraktometrie wurden, wo es möglich war 1H und 13C NMR-Messungen durchgeführt, Schmelzpunkte bestimmt sowie IR- und UV-VIS-Spektren aufgenommen. Durch die hohe Dichte an aromatischen Systemen innerhalb der Verbindungen, ist es bei einer dreikernigen Zinktriazenidverbindung gelungen mittels 1H NMR-Messungen die starken Einflüsse des Ringstroms nachzuweisen. Außerdem wurden DFT-Berechnungen durchgeführt, um herauszufinden, wie sehr die räumliche Ausrichtung der Bi- bzw. Terphenylsubstituenten gegenüber der N3-Baugruppe der Triazenide die Verteilung der negativen Ladung innerhalb eines monoanionischen Triazenids und somit dessen Koordinationseigenschaften beeinflusst. Diese Effekte konnten durch experimentelle Ergebnisse unterstützt werden.

Studying Electrophoretic Separations Using Cholate Micelles: Effects Of Ph, Temperature, And Composition

Micelle-forming bile salts have previously been shown to be effective pseudo-stationary phases for separating the chiral isomers of binaphthyl compounds with micellar electrokinetic capillary chromatography (MEKC). Here, cholate micelles are systematically investigated via electrophoretic separations and NMR using R, S-1, 1¿- binaphthyl- 2, 2¿-diylhydrogenphosphate (BNDHP) as a model chiral analyte. The pH, temperature, and concentration of BNDHP were systematically varied while monitoring the chiral resolution obtained with MEKC and the chemical shift of various protons in NMR. NMR data for each proton on BNDHP is monitored as a function of cholate concentration: as cholate monomers begin to aggregate and the analyte molecules begin to sample the micelle aggregate we observe changes in the cholate methyl and S-BNDHP proton chemical shifts. From such NMR data, the apparent CMC of cholate at pH 12 is found to be about 13-14 mM, but this value decreases at higher pH, suggesting that more extreme pHs may give rise to more effective separations. In general, CMCs increase with temperature indicating that one may be able to obtain better separations at lower temperatures. S-BNDHP concentrations ranging from 50 ¿M to 400 ¿M (pH 12.8) gave rise to apparent cholate CMC values from 10 mM to 8 mM, respectively, indicating that S-BNDHP, the chiral analyte molecule, may play an active role in stabilizing cholate aggregates. In all, these data show that NMR can be used to systematically investigate a complex multi-variable landscape of potential optimizations of chiral separations.

Understanding Bile Micelle Chiral Interactions

Bile salts are known to aggregate into micelles in biological systems; however, the fundamental structure and dynamics of bile molecule micelle formation are poorly understood. Previous studies have established that the bile salt cholate is capable of performing chirally selective micellar electrokinetic capillary chromatography (MEKC) separations of model racemic binaphthyl compounds 1,1¿-binaphthyl-2,2¿-diyl hydrogen phosphate (R,S-BNDHP) and 1,1¿-bi-2-naphthol (R,S-BN). Nuclear magnetic resonance (NMR) has been established as a complementary technique for understanding chiral selectivity and micelle formation events based on changes in proton chemical shifts of the probe molecules BNDHP and BN as well as of cholate. This work investigated the effects of the probe molecule, the alkali cation identity and temperature on cholate micelle aggregation and MEKC separations of R,S-BN and R,S-BNDHP. The probe molecule was found to mediate micelle formation by MEKC and proton NMR. A low (0.1 mM) concentration of probe was found to have minimal effects on micellization events detected by proton NMR while higher probe concentration (2.5 mM) was found to mediate micellization causing micellization events to occur at lower cholate concentrations. This work also investigated the effects of alkali counterion on chiral separation. Generally, counterions with larger crystal cationic radius were found to cause greater chiral separation power. NMR data suggest that protons near the surface of the cholate micelle are most sensitive to the cation identity, suggesting a model of improved separation based on the cation sterically inhibiting binding of one isomer. Finally, the effect of temperature on MEKC separation was investigated. Separation power of R,S-BN and R,S-BNDHP appeared to increase linearly with temperature for 22.0 mM to 50.0 mM pH 12.0 cholate. In total, these results indicate that cholate aggregation is dependent on multiple conditions. Understanding the roles that these factors play in influencing cholate micellization can inform better separation in MEKC.

Molecular mechanisms of Ca$\sp{2+}$ signal transduction from cardiac troponin C to troponin I

$\rm Ca\sp{2+}$-dependent exposure of an N-terminal hydrophobic region in troponin C (TnC) is thought to be important for the regulation of contraction in striated muscle. To study these conformational changes in cardiac troponin (cTnC), the $\varepsilon$C and $\varepsilon$H chemical shifts for all 10 Met residues in cTnC were sequence-specific assigned on NMR spectra using a combination of two dimensional NMR techniques and site-directed mutagenesis. The assigned methyl-Met chemical shifts were used as structural markers to monitor conformational changes induced by $\rm Ca\sp{2+}.$ The results showed that binding of $\rm Ca\sp{2+}$ to the regulatory site in the N-domain induced large changes in the $\varepsilon$H and $\varepsilon$C chemical shifts of Met 45, Met 80, Met 81 in the predicted N-terminal hydrophobic region, but had no effect on the chemical shifts of Met residues located in the C-domain. These results suggest that the $\rm Ca\sp{2+}$-dependent functions of cTnC are mainly through N-terminal domain of cTnC.^ To further define the molecular mechanism by which TnC regulates muscle contraction, single Cys residues were engineered at positions 45, 81, 84 or 85 in the N-terminal hydrophobic region of cTnC to provide sites for attachment of specific blocking groups. Blocking groups were coupled to these Cys residues in cTnC mutants and the covalent adducts were tested for activity in TnC-extracted myofibrils. Covalent modification of cTnC(C45) had no effect on maximal myofibril ATPase activity. Greatly decreased myofibril ATPase activity resulted when the peptide or biotin was conjugated to residue 81 in cTnC(C81), while less inhibition resulted from covalent modification of cTnC(C84) or cTnC(C85). The results suggest that limited sites of the N-terminal hydrophobic region in cTnC are important for transducing the $\rm Ca\sp{2+}$ signal to troponin I (TnI) and are sensitive to modification, while other regions are less important or can adapt to steric hindrances introduced by bulky blocking groups.^ Although the exposed TnI interaction site in the N-terminal hydrophobic region of TnC is crucial for function of TnC, other regions in the N-domain of TnC may also participate in transducing the $\rm Ca\sp{2+}$ signal and conferring the maximal activation of actomyosin ATPase. The interactions between the B-/C-helices of cTnC and cTnI were characterized using a combination of site-directed mutagenesis, fluorescence and covalent modification. The results suggest that the $\rm Ca\sp{2+}$-dependent interactions of the B-/C-helices of cTnC with TnI may be required for the maximal activation of muscle contraction. ^

Fractionation factors and activation energies for exchange of the low barrier hydrogen bonding proton in peptidyl trifluoromethyl ketone complexes of chymotrypsin

NMR investigations have been carried out of complexes between bovine chymotrypsin Aα and a series of four peptidyl trifluoromethyl ketones, listed here in order of increasing affinity for chymotrypsin: N-Acetyl-l-Phe-CF3, N-Acetyl-Gly-l-Phe-CF3, N-Acetyl-l-Val-l-Phe-CF3, and N-Acetyl-l-Leu-l-Phe-CF3. The D/H fractionation factors (φ) for the hydrogen in the H-bond between His 57 and Asp 102 (His 57-Hδ1) in these four complexes at 5°C were in the range φ = 0.32–0.43, expected for a low-barrier hydrogen bond. For this series of complexes, measurements also were made of the chemical shifts of His 57-Hɛ1 (δ2,2-dimethylsilapentane-5-sulfonic acid 8.97–9.18), the exchange rate of the His 57-Hδ1 proton with bulk water protons (284–12.4 s−1), and the activation enthalpies for this hydrogen exchange (14.7–19.4 kcal⋅mol−1). It was found that the previously noted correlations between the inhibition constants (Ki 170–1.2 μM) and the chemical shifts of His 57-Hδ1 (δ2,2-dimethylsilapentane-5-sulfonic acid 18.61–18.95) for this series of peptidyl trifluoromethyl ketones with chymotrypsin [Lin, J., Cassidy, C. S. & Frey, P. A. (1998) Biochemistry 37, 11940–11948] could be extended to include the fractionation factors, hydrogen exchange rates, and hydrogen exchange activation enthalpies. The results support the proposal of low barrier hydrogen bond-facilitated general base catalysis in the addition of Ser 195 to the peptidyl carbonyl group of substrates in the mechanism of chymotrypsin-catalyzed peptide hydrolysis. Trends in the enthalpies for hydrogen exchange and the fractionation factors are consistent with a strong, double-minimum or single-well potential hydrogen bond in the strongest complexes. The lifetimes of His 57-Hδ1, which is solvent shielded in these complexes, track the strength of the hydrogen bond. Because these lifetimes are orders of magnitude shorter than those of the complexes themselves, the enzyme must have a pathway for hydrogen exchange at this site that is independent of dissociation of the complexes.