THE APPLICATION OF ULTRAMICROELECTRODE IN HOMOGENEOUS CATALYTIC REACTION .5. ELECTROCHEMICAL-BEHAVIOR OF MACRO-MICRO-MACRO TRIPLE AND MICRO-MICRO TWIN ELECTRODES AND THE QUASI-FIRST-ORDER HOMOGENEOUS CATALYTIC REACTION (EC') AT GENERATION/COLLECTION ELECT

A new type of macro-micro-macro triple electrode has been fabricated, the steady-state currents of solution redox species have been observed at an ultramicroband electrode by linear potential scan voltammetry, and generation/collection experiments have al

THE REVERSIBLE ELECTRON-TRANSFER REACTION OF MYOGLOBIN AT BRILLIANT CRESYL BLUE MODIFIED PLATINUM GAUZE ELECTRODE

The electrochemical behavior of myoglobin at a Brilliant Cresyl Blue (BCB) modified platinum gauze electrode and spiral pt wire in the BCB solution in optically transparent thin layer cell base been investigated by using cyclic potential-absorbance method and double potential step chronoabsorptometry. The results reveal a reversible electron transfer resection of myoglobin. Exhaustive reductive and oxidative electrolyses are achieved at the modified platinum surface in 20 and 100s respectively. The formal h...

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Quasi-bound alpha resonant states populated by the 12C(6Li,d) reaction.

Several narrow alpha resonant 16O states were detected through the 12C(6Li,d) reaction, in the range of 12 to 17 MeV of excitation energy. The reaction was measured at a bombarding energy of 25.5 MeV employing the São Paulo Pelletron-Enge-Spectrograph facility and the nuclear emulsion technique. Experimental angular distributions associated with four natural parity quasi-bound states ncar the 4α threshold are presented and compared to DWBA predictions.

Enantioselective direct aldol reaction of α-keto esters catalyzed by (Sa)-binam-D-prolinamide under quasi solvent-free conditions

(Sa)-Binam-D-prolinamide (20 mol%), instead of (Sa)-binam-L-prolinamide, in combination with chloroacetic acid (100 mol%) is an efficient organocatalyst for the direct aldol reaction between α-keto esters as electrophiles and alkyl and α-functionalised ketones, under quasi solvent-free conditions, providing access to highly functionalised chiral quaternary γ-keto α-hydroxyesters with up to 92% ee.

Stochastic Modeling of Reversible Biochemical Reaction-Diffusion Systems and High-Resolution Shock-Capturing Methods for Fluid Interfaces

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Morphology changes and mechanistic aspects of the electrochemically-induced reversible solid-solid transformation of microcrystalline TCNQ into Co TCNQ 2-based materials (TCNQ= 7, 7, 8, 8-Tetracyanoquinodimethane)

The chemically reversible solid−solid phase transformation of a TCNQ-modified glassy carbon, indium tin oxide, or metal electrode into Co\[TCNQ]2(H2O)2 material in the presence of Co2+(aq) containing electrolytes has been induced and monitored electrochemically. Voltammetric data reveal that the TCNQ/Co\[TCNQ]2(H2O)2 interconversion process is independent of electrode material and identity of cobalt electrolyte anion. However, a marked dependence on electrolyte concentration, scan rate, and method of electrode modification (drop casting or mechanical attachment) is found. Cyclic voltammetric and double potential step chronoamperometric measurements confirm that formation of Co\[TCNQ]2(H2O)2 occurs through a rate-determining nucleation and growth process that initially involves incorporation of Co2+(aq) ions into the reduced TCNQ crystal lattice at the TCNQ|electrode|electrolyte interface. Similarly, the reverse (oxidation) process, which involves transformation of solid Co\[TCNQ]2(H2O)2 back to parent TCNQ crystals, also is controlled by nucleation−growth kinetics. The overall chemically reversible process that represents this transformation is described by the reaction:  2TCNQ0(s) + 2e- + Co2+(aq) + 2H2O \[Co(TCNQ)2(H2O)2](s). Ex situ SEM images illustrated that this reversible TCNQ/Co\[TCNQ]2(H2O)2 conversion process is accompanied by drastic size and morphology changes in the parent solid TCNQ. In addition, different sizes of needle-shaped nanorod/nanowire crystals of Co\[TCNQ]2(H2O)2 are formed depending on the method of surface immobilization.

Reversible addition fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization : mechanism, process and applications

The present article gives an overview of the reversible addition fragmentation chain transfer (RAFT) process. RAFT is one of the most versatile living radical polymerization systems and yields polymers of predictable chain length and narrow molecular weight distribution. RAFT relies on the rapid exchange of thiocarbonyl thio groups between growing polymeric chains. The key strengths of the RAFT process for polymer design are its high tolerance of monomer functionality and reaction conditions, the wide range of well-controlled polymeric architectures achievable, and its (in-principle) non-rate-retarding nature. This article introduces the mechanism of polymerization, the range of polymer molecular weights achievable, the range of monomers in which polymerization is controlled by RAFT, the various polymeric architectures that can be obtained, the type of end-group functionalities available to RAFT-made polymers, and the process of RAFT polymerization.

Reversible Insertion of Methyl Isothiocyanate into Copper(I)Aryloxides

MeNCS undergoes insertion into the copper(I)-aryloxide bond to form [N-methylimino(aryloxy)methanethiolato]-copper(I) complexes. This insertion occurs in the absence of ancillary ligands unlike the analogous insertion of PhNCS. The reaction with 4-methylphenoxide results in the formation of hexakis[[N-methylimino(4-methylphenoxy) methanethiolato]copper(I)] (1), which has been characterized by X-ray crystallography. Crystal data for 1: hexagonal , a = 12.365(3) Angstrom, c = 36.734(16) Angstrom, gamma = 120 degrees, Z = 3, V = 4863(3) Angstrom(3), R = 0.0306. Reactions of 2,6-dimethyl- and 4-chlorophenoxides also result in analogous copper(I) complexes 2 and 3. Addition of stochiometric amounts of PPh(3) to the oligomeric complexes typically results in the extrusion of MeNCS. The ease of extrusion is dependent on the substituents on the aryloxide, and this deinsertion is accelerated by water. However, the extrusion reaction is slow enough in the case of the N-methylimino(2,6-dimethylphenoxy)-methanethiolate complex and the isolation of an intermediate monomeric product bis(triphenylphosphine)[N-methylimino(2, 6-dimethylphenoxy)methanethiolato] copper(I) (4) is possible. Crystal data for 4: triclinic , a = 10.088(2) Angstrom, b = 11.302(1) Angstrom, c = 17.990(2) Angstrom, alpha = 94.06(1)degrees, beta = 95.22(2)degrees, gamma = 103.94(1)degrees, Z = 2, V = 1974.4(7) Angstrom(3), R = 0.0361. In the presence of of PPh(3), the insertion reaction becomes reversible. This allows the exchange of the heterocumulene MeNCS or the aryloxy group in these molecules with another heterocumulene or a phenol, respectively, when catalytic amounts of PPh(3) are added. Oligomers with exchanged heterocumulmes and phenols could be characterized by independent synthesis.

Rapid, selective, and reversible Nitroxide Radical Coupling (NRC) reactions at amibient temperature

High activation of polystyrene with bromine end groups (PSTY-Br) to their incipient radicals occurred in the presence of Cu(I)Br, Me6TREN, and DMSO solvent. These radicals were then trapped by nitroxide species leading to coupling reactions between PSTY-Br and nitroxides that were ultrafast and selective in the presence of a diverse range of functional groups. The nitroxide radical coupling (NRC) reactions have the attributes of a “click” reaction with near quantitative yields of product formed, but through the reversibility of this reaction, it has the added advantage of permitting the exchange of chemical functionality on macromolecules. Conditions were chosen to facilitate the disproportionation of Cu(I)Br to the highly activating nascent Cu(0) and deactivating Cu(II)Br2 in the presence of DMSO solvent and Me6TREN ligand. NRC at room temperature gave near quantitative yields of macromolecular coupling of low molecular weight polystyrene with bromine chain-ends (PSTY-Br) and nitroxides in under 7 min even in the presence of functional groups (e.g., −≡, −OH, −COOH, −NH2, =O). Utilization of the reversibility of the NRC reaction at elevated temperatures allowed the exchange of chain-end groups with a variety of functional nitroxide derivatives. The robustness and orthogonality of this NRC reaction were further demonstrated using the Cu-catalyzed azide/alkyne “click” (CuAAC) reactions, in which yields greater than 95% were observed for coupling between PSTY-N3 and a PSTY chain first trapped with an alkyne functional TEMPO (PSTY-TEMPO-≡).

Studies on nucleotidases in plants : Reversible denaturation of the crystalline mung bean nucleotide pyrophosphatase and the effect of adenylates on the native and renatured enzyme

The crystalline mung bean nucleotide pyrophosphatase was inhibited nonlinearly by AMP, one of the products of the reaction. The partially inactive enzyme was specifically reactivated by ADP, and V at maximal activation was the same as that of the native enzyme. ATP was a linear, noncompetitive inhibitor. The kinetic evidence suggested that ADP and ATP might not be reacting at the same site as AMP. The electrophoretic mobility of the enzyme was increased by AMP, whereas ADP and ATP were without effect. The enzyme was denatured on treatment with urea or guanidine hydrochloride. The renatured and the native enzyme had the same pH (9.4) and temperature (49 °C) optimum. The Km (0.2 mImage ) and V (3.2) of the native enzyme increased on renaturation to 1.8 mImage and 8.0, respectively. In addition, renaturation resulted in desensitization of the enzyme to inhibition by low concentrations of AMP. Renaturation did not affect the reactivation of the apoenzyme by Zn2+.

Immunologic studies on nucleic acids and their components II. Reversible inhibition of anti-nucleoside antibodies in aqueous pyridine and its application in antibody

The effect of aqueous pyridine on a hapten—antihapten system was investigated by the quantitative precipitin reaction and by the membrane filtration method. It was found that dilute solutions of pyridine inhibited the reaction between isopentenyladenosine and its antiserum. Other solvents examined were less effective. The effect of pyridine was reversible at concentrations where complete inhibition occurred, thus indicating its use for the dissociation of antigen—antibody complexes. The inhibitory effect of pyridine was exploited in a single-step purification method for anti—isopentenyladenosine and antideoxy-adenylate antibodies. In addition, generally applicable methods for linking nucleosides and nucleotides to aminoethyl-Sepharose are described.

Studies on nucleotidases in plants - Reversible denaturation of the crystalline mung bean nucleotide pyrophosphatase and the effect of adenylates on the native and renatured enzyme

The crystalline mung bean nucleotide pyrophosphatase was inhibited nonlinearly by AMP, one of the products of the reaction. The partially inactive enzyme was specifically reactivated by ADP, and V at maximal activation was the same as that of the native enzyme. ATP was a linear, noncompetitive inhibitor. The kinetic evidence suggested that ADP and ATP might not be reacting at the same site as AMP. The electrophoretic mobility of the enzyme was increased by AMP, whereas ADP and ATP were without effect. The enzyme was denatured on treatment with urea or guanidine hydrochloride. The renatured and the native enzyme had the same pH (9.4) and temperature (49 °C) optimum. The Km (0.2 m ) and V (3.2) of the native enzyme increased on renaturation to 1.8 m and 8.0, respectively. In addition, renaturation resulted in desensitization of the enzyme to inhibition by low concentrations of AMP. Renaturation did not affect the reactivation of the apoenzyme by Zn2+.

Immunologic studies on nucleic acids and their components II. Reversible inhibition of anti-nucleoside antibodies in aqueous pyridine and its application in antibody purification

The effect of aqueous pyridine on a hapten—antihapten system was investigated by the quantitative precipitin reaction and by the membrane filtration method. It was found that dilute solutions of pyridine inhibited the reaction between isopentenyladenosine and its antiserum. Other solvents examined were less effective. The effect of pyridine was reversible at concentrations where complete inhibition occurred, thus indicating its use for the dissociation of antigen—antibody complexes. The inhibitory effect of pyridine was exploited in a single-step purification method for anti—isopentenyladenosine and antideoxy-adenylate antibodies. In addition, generally applicable methods for linking nucleosides and nucleotides to aminoethyl-Sepharose are described.