Pursuing Chemical Efficiency by Using Supported Organocatalysts for Asymmetric Reactions under Aqueous Conditions

Over the past decade, a great effort has been made by the chemical community to improve the efficiency of organic transformations and allow sustainable processes. Merging the use of supported and recyclable organocatalysts and aqueous conditions for the asymmetric synthesis of valuable molecules, has led to outstanding contributions in the area of green chemistry. Recent progresses in the field include the implementation of these methodologies in the large scale production of chiral molecules using automated flow chemistry.

Automatic Abdominal Aortic Aneurysm segmentation in MR images

Abdominal Aortic Aneurism is a disease related to a weakening in the aortic wall that can cause a break in the aorta and the death. The detection of an unusual dilatation of a section of the aorta is an indicative of this disease. However, it is difficult to diagnose because it is necessary image diagnosis using computed tomography or magnetic resonance. An automatic diagnosis system would allow to analyze abdominal magnetic resonance images and to warn doctors if any anomaly is detected. We focus our research in magnetic resonance images because of the absence of ionizing radiation. Although there are proposals to identify this disease in magnetic resonance images, they need an intervention from clinicians to be precise and some of them are computationally hard. In this paper we develop a novel approach to analyze magnetic resonance abdominal images and detect the lumen and the aortic wall. The method combines different algorithms in two stages to improve the detection and the segmentation so it can be applied to similar problems with other type of images or structures. In a first stage, we use a spatial fuzzy C-means algorithm with morphological image analysis to detect and segment the lumen; and subsequently, in a second stage, we apply a graph cut algorithm to segment the aortic wall. The obtained results in the analyzed images are pretty successful obtaining an average of 79% of overlapping between the automatic segmentation provided by our method and the aortic wall identified by a medical specialist. The main impact of the proposed method is that it works in a completely automatic way with a low computational cost, which is of great significance for any expert and intelligent system.

Aid decision algorithms to estimate the risk in congenital heart surgery

Background and objective: In this paper, we have tested the suitability of using different artificial intelligence-based algorithms for decision support when classifying the risk of congenital heart surgery. In this sense, classification of those surgical risks provides enormous benefits as the a priori estimation of surgical outcomes depending on either the type of disease or the type of repair, and other elements that influence the final result. This preventive estimation may help to avoid future complications, or even death. Methods: We have evaluated four machine learning algorithms to achieve our objective: multilayer perceptron, self-organizing map, radial basis function networks and decision trees. The architectures implemented have the aim of classifying among three types of surgical risk: low complexity, medium complexity and high complexity. Results: Accuracy outcomes achieved range between 80% and 99%, being the multilayer perceptron method the one that offered a higher hit ratio. Conclusions: According to the results, it is feasible to develop a clinical decision support system using the evaluated algorithms. Such system would help cardiology specialists, paediatricians and surgeons to forecast the level of risk related to a congenital heart disease surgery.

Bio-renewable enantioselective aldol reaction in natural deep eutectic solvents

Among the deep eutectic solvents (DES), natural deep eutectic solvents (NADES) formed by D-glucose and racemic malic acid are suitable media to perform the enantioselective L-proline catalyzed intermolecular aldol reaction, creating simultaneously and selectively a C–C bond and a new stereocenter. The scope of the reaction was found to be broad, with products being obtained with good levels of diastereo- and enantioselectivities. Furthermore, when the reaction was performed at a large scale, the catalyst together with the reaction media can be recovered by simple water extraction and reused at least three times affording similar results. Therefore, the use of NADES as reaction media to carry out a VOC-free selective process has been demonstrated for the first time. The process is clean, cheap, simple and scalable and meets most of the criteria to be considered as a sustainable and bio-renewable process, with the reaction media and catalyst arising directly from Nature.

Estudio de complejos metal-carbeno mesoiónicos como catalizadores en condiciones medioambientalmente sostenibles

Los carbenos, conocidos como intermedios lábiles de reacción debido a su alta reactividad, son un grupo de compuestos con propiedades muy interesantes. Su uso está extendido en química organometálica, puesto que la mayoría de aplicaciones de estas especies implican su coordinación con metales de transición para formar complejos metal-carbeno. Existen diferentes tipos que de complejos en base a su configuración electrónica y los sustituyentes presentes en la molécula. Uno de los grupos de carbenos con mayor interés en catálisis organometálica son los complejos derivados de carbenos N-heterocíclicos (NHC). Entre ellos se encuentran los carbenos normales (nNHC), los anormales (aNHC) y los mesoiónicos (MIC). Cada uno de estos tipos presenta propiedades físicas y químicas diferentes, debido a la diferente disposición de los heteroátomos y el modo de enlace en la estructura. Los complejos metal-carbeno mesoiónicos están empezando a usarse en catálisis homogénea por su facilidad de formación y su alta estabilidad en condiciones normales de reacción. Además, se ha probado su utilidad como catalizadores de reacciones orgánicas en medios no convencionales, tales como el agua. Entre los medios no convencionales que pueden ser utilizados para llevar a cabo reacciones en condiciones más benignas para el medio ambiente, se encuentran los disolventes eutécticos (DES). Estos disolventes son formados a partir de la mezcla de dos sólidos, una sal cuaternaria (HBA) y una especie donante de hidrógenos (HBD), que dan lugar una disolución líquida a temperatura ambiente. Las propiedades de esta mezcla eutéctica se pueden ajustar en función de la relación HBA/HBD, con el fin de adaptarse a diferentes tipos de reacciones orgánicas. En este trabajo se estudia la reacción de Suzuki-Miyaura, un acoplamiento cruzado de dos especies orgánicas, tanto en agua como en un líquido eutéctico usando un complejo derivado de una carbeno mesoiónico, obteniéndose un mejor rendimiento de la reacción en el disolvente eutéctico. Además, el uso de un DES como medio de reacción permitiría recuperar el catalizador utilizado en la reacción, de modo que se reduciría el número de residuos generados en el proceso.

Coordinación y seguimiento del Grado en Ingeniería Informática

El fomento de la calidad universitaria es una dimensión clave en el EEES que se basa en sistemas de garantía y mejora de la calidad internos en las universidades y en procedimientos llevados a cabo por agencias de evaluación y acreditación externas a ellas. Además, se resalta que cada vez es más necesario que estas acreditaciones de calidad nacionales se reconozcan fuera del propio país. En este contexto ha surgido la creación de sellos de calidad europeos que están enfocados a determinados sectores científico-técnicos o profesionales que tienen la ventaja de facilitar la comparación transfronteriza y ofrecer a universidades y egresados la posibilidad de demostrar la calidad de sus titulaciones en el ámbito europeo. En el caso de los Grados en Ingeniería Informática es el sello EURO-INF regulado por la European Quality Assurance Network for Informatics Education (EQANIE) el que garantiza que la calidad de los programas en informática se corresponde con los criterios europeos genéricos establecidos y que sus egresados adquieren las competencias definidas para este sello. En esta memoria se explica el trabajo realizado para el proceso de acreditación y solicitud del sello EURO-INF como un doble proceso aprovechando las sinergias entre ambos procedimientos.

Docencia semipresencial en el Máster en Ingeniería Informática

En este artículo se describe el trabajo realizado por la red de investigación en docencia universitaria denominada “Docencia semipresencial en el Máster en Ingeniería Informática” y que ha pretendido trabajar en las diferentes asignaturas del Máster en Ingeniería Informática de la Universidad de Alicante con el fin de dotarlas de un carácter semipresencial de una forma coordinada e integrada. Se ha creado un grupo de trabajo dentro de la comisión académica del máster y se ha impulsado una colaboración estrecha entre los responsables de todas las asignaturas del Máster en Ingeniería Informática a la hora de usar todos los mecanismos necesarios para dotar a las respectivas asignaturas del carácter semipresencial. Ha sido muy importante el apoyo que se ha tenido del ICE en este sentido, por ejemplo mediante la solicitud y realización de un curso específico sobre bLearning.

Sistemas supramoleculares autoensamblados con proyección a la Química Sustentable y sus aplicaciones en síntesis y reacciones de transferencia de electrones.

Este proyecto combina una serie de líneas de trabajo que, en esencia, estudian interacciones moleculares débiles y propiedades fisicoquímicas de diversos solutos en distintos medios. En todos los casos se procura comprender los factores que determinan la interacción de un soluto con su medio ya sea homogéneo o heterogéneo y aplicar estos conocimientos a diversos procesos, fundamentalmente en medios supramoleculares auto-organizados. Los medios supramoleculares que se estudian son: micelas inversas con agua u otros solventes polares sustitutos confinados en su corazón polar y vesículas. En este proyecto se desarrollan métodos que optimizan la detección de diferentes tipos de interacciones no-covalentes con distintas moléculas pruebas en los diferentes medios y, a partir de esto obtener aplicaciones diversas. Se trata de comprender los factores que determinan la solubilización, ubicación y/o reactividad de las moléculas pruebas en diferentes sitios del medio supramolecular y de esta manera obtener información acerca de las diferentes interacciones específicas en cada sitio del sistema supramolecular, lo cual es fundamental para el reconocimiento molecular ("inteligencia"). En definitiva estos estudios están orientados a: i) entender la adaptabilidad de nuevos sistemas supramoleculares para utilizar los resultados en el diseño de métodos de síntesis, electrosíntesis y catálisis dentro de los principios de la química sostenible o química verde y en la prevención a problemas de impacto ambiental tal como la remediación de aguas contaminadas por hidrocarburos y la degradación de pesticidas utilizando estrategias no convencionales; ii) la comprensión de fenómenos de transferencia de carga en sistemas auto-organizados y membranas biológicas; iii) el desarrollo de nuevos métodos de detección electroquímicos para compuestos de interés biológico, en medicina, alimentos y farmacología. También, dentro de los objetivos hay una componente muy fuerte de formación de recursos humanos como se aprecia en el número de becarios ya incorporados y a incorporar. La integración de estos conocimientos multidisciplinarios crea un ámbito sumamente beneficioso para la formación de doctorandos tan necesarios para el país ya que tendrán la oportunidad de participar en temas de investigación variados, relacionados con disciplinas diferentes, lo que sin duda será un valor añadido en su formación.

Otimização de controle de tráfego em grupo de elevadores com algoritmos bioinspirados

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Host-guest chemistry of solid coordination frameworks (SCFs) based on Copper(II)-Pyridine Ligands

283 p.

Catalizadores de base carbonosa para reacciones de oxidación y deshidratación de alcoholes

En las últimas décadas, el estudio y desarrollo de carbones activos como catalizadores o soportes catalíticos se ha incrementado enormemente debido a las ventajas derivadas de su elevada capacidad adsorbente, inercia y estabilidad química, una química superficial versátil y elevada resistencia mecánica. Además, su preparación a partir de residuos biomásicos supone un beneficio no sólo económico, sino también medioambiental, que puede resultar clave en el contexto energético e industrial actual. El objetivo de la tesis doctoral es la preparación y caracterización de catalizadores carbonosos obtenidos mediante activación química de residuos lignocelulósicos. Se ha activado un residuo biomásico como es el hueso de aceituna mediante impregnación con H3PO4 a diferentes relaciones de impregnación y temperaturas de activación. A pesar del proceso de lavado, una cantidad significativa de fósforo, permanece unida de forma estable a la superficie de los carbones obtenidos proporcionando una elevada concentración de grupos superficiales ácidos y una alta resistencia a la oxidación, lo que les confiere una particular química superficial. Este hecho, unido al notable desarrollo de la estructura porosa, con una contribución significativa de la microporosidad ancha y de la mesoporosidad, hace que estos carbones activos sean muy interesantes como sistemas catalíticos. En la presente tesis se ha estudiado la descomposición de alcoholes sobre los carbones activos ácidos. Los resultados mostraron que los carbones preparados son activos para la conversión catalítica de metanol y etanol, en aire, obteniéndose principalmente productos de deshidratación. Además, se han analizado las cinéticas de los resultados experimentales obtenidos, se han planteado modelos mecanísticos basados, inicialmente, en los ya propuestos en la bibliografía y se han formulado nuevos modelos, se ha estudiado la validez de éstos en base a la bondad de los ajustes y, finalmente, se obtuvieron las constantes cinéticas y termodinámicas para cada uno de los procesos. Por otro lado, estos carbones activados con ácido fosfórico se han usado como soporte de especies de óxido de vanadio. De esta manera se ha obtenido un catalizador VPO soportado en carbón activo y se ha estudiado su uso en las reacciones de oxidación parcial de propileno y la oxidación deshidrogenativa de propano (ODH). Además, se obtuvieron catalizadores másicos de VPO con morfología esférica y estructuras huecas tras una etapa de calcinación. Una de las principales características de estos sistemas catalíticos es la elevada área superficial, tanto de los óxidos soportados como másicos lo que los hace muy interesantes para aplicaciones catalíticas. La incorporación de vanadio al soporte de carbón activo disminuye la temperatura de oxidación de éste, pero, en cualquier caso, los catalizadores son estables en las condiciones de operación. Los datos de actividad fueron muy interesantes en el caso de la reacción de ODH de propano, que resultaron muy próximos a los valores más altos reportados para esta reacción, lo cual hace a estos catalizadores prometedores para su uso en reacciones de oxidación parcial de hidrocarburos, a la vez que abre una nueva posibilidad a los carbones activos como sistemas catalíticos en procesos de interés tecnológico.

Active site engineering for heterogeneous catalysis using emerging nano-structured materials

The growing concern about the depletion of oil has spurred worldwide interest in finding alternative feedstocks for important petrochemical commodities and fuels. On the one hand, the enormous re-serves found (208 trillion cubic feet proven1), environmental sustainability and lower overall costs point to natural gas as the primary source for energy and chemicals in the near future.2 Nowadays the transformation of methane into useful chemicals and liquid fuels is only feasible via synthesis gas, a mixture of molecular hydrogen and carbon monoxide, that is further transformed to methanol or to hydrocarbons under moderate reaction conditions (150-350 °C and 10-100 bar).3 For a major cost reduction and in order to valorize small natural gas sources, either more efficient "syngas to products" catalysts should be produced or the manner in which methane is initially activated should be changed, ideally by developing catalysts able to directly oxidize methane to interesting products such as methanol. On the other hand, from the point of view of CO2 emissions, the use of the re-maining fossil resources will further contribute to global warming. In this scenario, the development of efficient routes for the transformation of CO2 into useful chemicals and fuels would represent a considerable step forward towards sustainability. Indeed, the environmental and economic incen-tives to develop processes for the conversion of CO2 into fuels and chemicals are great. However, for such conversions to become economically feasible, considerable research is necessary. In this lecture we will summarize our recent efforts into the design of new catalytic systems, based on MOFs and COFs, to address these challenges. Examples include the development of new Fe based FTS catalysts, electrocatalysts for the selective conversion of CO2 into syngas, the development of efficient catalysts for the utilization of formic acid as hydrogen storage vector and the development of new enzyme inspired systems for the direct transformation of methane to methanol under mild reaction conditions. References (1) http://www.clearonmoney.com/dw/doku.php?id=public:natural_gas_reserves. (2) Derouane, E. G.; Parmon, V.; Lemos, F.; Ribeiro, F. R. Sustainable Strategies for the Up-grading of Natural Gas: Fundamentals, Challenges, and Opportunities; Springer, 2005. (3) Rofer-DePoorter, C. K. Chemical Reviews. ACS Publications 1981, pp 447–474.