DOSY NMR applied to analysis of flavonoid glycosides from Bidens sulphurea

2D DOSY (1)H NMR has proved to be a useful technique in the identification of the molecular skeleton of the four major compounds of ethyl acetate extract of aerial parts of Bidens sulphurea (Asteraceae). The combination of this technique with HPLC, mass spectrometry and other NMR techniques enabled the identification of four flavonoid glycosides: quercetin-3-O-beta-D-galactopyranoside, quercetin-3-O-beta-D-glycopyranoside, quercetin-3-O-alpha-L-arabinofuranoside and quercetin-3-O-beta-D-rhamnopyranoside. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Aplicação da espectroscopia de ressonância magnética nuclear para estudos de difusão molecular em líquidos: a técnica DOSY

Diffusion coefficients provide uniquely detailed and easily interpreted information on molecular organization and phase structure. They are quite sensitive to structural changes, and to binding and association phenomena, in particular for liquid colloidal or macromolecular systems. This paper describes the principles of diffusion measurements in liquids by pulsed magnetic field gradient spin-echo (PFG-SE) NMR spectroscopy. The important PFG-SE technique known as DOSY is presented and discussed. This is a noninvasive technique that can provide individual multicomponent translational diffusion coefficients with good precision in a few minutes, without the need for radioactive isotopic labelling.

A dialkylborenium ion via reaction of N-heterocyclic carbene–organoboranes with Brønsted acids—synthesis and DOSY NMR studies

A dialkylborenium ion stabilized by an N-heterocyclic carbene has been prepared for the first time by reaction of IMes-9-BBN-H with triflic acid. The ion-separated nature of the borenium ion was confirmed by 1H and 19F diffusion ordered NMR spectroscopy.

DOSY NMR studies of chemical exchange behavior of poly(2-hydroxyethyl methacrylate)

PFG-NMR was used to study the chemical exchange of linear PHEMA having a range of molecular weights with water in DMSO containing varying quantities of water. The aim was to investigate the use of PFG-NMR to study chemical exchange between a polymer with exchangeable protons and a small fast diffusing molecule to provide insight into the conformation adopted by a polymer in solution. The experimental data were simulated closely for the two-site exchange case using the Bloch equations modified for chemical exchange and diffusion. The exchange rate could be used to detect changes in polymer conformation resulting from changes in the solvent. PHEMA of MW 10 000 showed significant time-dependent changes in exchange rate, resulting from preferential solvation of the OH sites by water, and subsequent conformational changes which altered accessibility of the OH sites to water. This behavior was not observed for larger MW PHEMA, which adopted a stable conformation immediately. Large changes in the exchange rate were not reflected in changes to the hydrodynamic radius, suggesting that a minimal overall change in the chain dimensions occurred. DMSO was found to be a poor solvent for PHEMA, which adopts a compact conformation in DMSO. This work has demonstrated that PFG-NMR is a sensitive method for detecting subtle changes in polymer conformation in polymers with exchangeable protons.

Caracterização do complexo de inclusão ropivacaína: beta-ciclodextrina

Characteriza of the inclusion complex ropivacaine: beta-cyclodextrin. Ropivacaine (RVC) is a widely used local anesthetic. The complexation of RVC with beta-cyclodextrin (beta-CD) is of great interest for the development of more efficient local anesthetic formulations. The present work focuses on the characterization of the RVC:beta-CD complex by nuclear magnetic resonance (NMR). The stoichiometry of the complex is 1:2 RVC:beta-CD. DOSY-NMR shows that the association constant is 55.5 M-1. Longitudinal relaxation time results show that RVC changes its mobility in the presence of beta-CD. This study is focused on the physicochemical characterization of inclusion complexes that are potentials options for pain treatment.

Dynamic and interaction of cytochrome c with Pf1 virus

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em BioOrgânica

Development and application of NMR techniques to study water-in-CO2 microemulsions

Self-assembly is a phenomenon that occurs frequently throughout the universe. In this work, two self-assembling systems were studied: the formation of reverse micelles in isooctane and in supercritical CO2 (scCO2), and the formation of gels in organic solvents. The goal was the physicochemical study of these systems and the development of an NMR methodology to study them. In this work, AOT was used as a model molecule both to comprehensively study a widely researched system water/AOT/isooctane at different water concentrations and to assess its aggregation in supercritical carbon dioxide at different pressures. In order to do so an NMR methodology was devised, in which it was possible to accurately determine hydrodynamic radius of the micelle (in agreement with DLS measurements) using diffusion ordered spectroscopy (DOSY), the micellar stability and its dynamics. This was mostly assessed by 1H NMR relaxation studies, which allowed to determine correlation times and size of correlating water molecules, which are in agreement with the size of the shell that interacts with the micellar layer. The encapsulation of differently-sized carbohydrates was also studied and allowed to understand the dynamics and stability of the aggregates in such conditions. A W/CO2 microemulsion was prepared using AOT and water in scCO2, with ethanol as cosurfactant. The behaviour of the components of the system at different pressures was assessed and it is likely that above 130 bar reverse microemulsions were achieved. The homogeneity of the system was also determined by NMR. The formation of the gel network by two small molecular organogelators in toluene-d8 was studied by DOSY. A methodology using One-shot DOSY to perform the spectra was designed and applied with success. This yielded an understanding about the role of the solvent and gelator in the aggregation process, as an estimation of the time of gelation.

Synthesis and characterization of C3-symmetric 1,3,5 - Benzenetricarboxamide derived supramolecular systems

The aim of this work was to study the self-assembly process of C3-symmetric molecules. To accomplish this objective 1,3,5 – benzentricarboxamides (BTA) derivatives were obtained. Five C3-symmetric molecules were synthesized in moderate to good yields (39-72%) using azo-benzene, aniline, benzylamine, tryptophan and tyrosine. The aggregation behavior of the BTA derivatives was probed with 1H-NMR spectroscopy, 1H-1H 2D Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (NOESY) and Diffusion Ordered Spectroscopy (DOSY). These experiments allowed to study the influence of H-bonding groups, aromatic rings, unsaturated bonds and the overall geometry in the molecular self-assembly associated with the different structural patterns present on these molecules. The stacking and large molecule behavior where observed in BTA 1, aniline derivative, BTA 4, tyrosine derivative or BTA 5, tryptophan derivative, with several of those discussed functional groups such as unsaturated bonds and H-bonding groups. BTA 5 was used in a few preliminary interaction studies with glucose and ammonium chloride showing interaction with the ammonium ion.

Caracterização do complexo de inclusão ropivacaína: beta-ciclodextrina

Characteriza of the inclusion complex ropivacaine: beta-cyclodextrin. Ropivacaine (RVC) is a widely used local anesthetic. The complexation of RVC with beta-cyclodextrin (beta-CD) is of great interest for the development of more efficient local anesthetic formulations. The present work focuses on the characterization of the RVC:beta-CD complex by nuclear magnetic resonance (NMR). The stoichiometry of the complex is 1:2 RVC:beta-CD. DOSY-NMR shows that the association constant is 55.5 M-1. Longitudinal relaxation time results show that RVC changes its mobility in the presence of beta-CD. This study is focused on the physicochemical characterization of inclusion complexes that are potentials options for pain treatment.

Mapeamento das interações proteína-ligante através de técnicas de RMN de ¹H utilizando detecção do ligante

NMR is a valuable screening tool for the binding of ligands to proteins providing structural information on both protein and ligands and is thus largely applied to drug-discovery. Among the recent NMR techniques to probe weak binding protein-ligand complexes we have critically evaluated the advantages and disadvantages of STD (Saturation Transfer Difference), WaterLOGSY (Water Ligand Observation with Gradient Spectroscopy), NOE pumping and DOSY-NOESY (Diffusion-Ordered NOESY) using a mixture of BSA (bovine serum albumin) plus salicylic acid, caffeine, citric acid, adipic acid and D-glucose.

Monohalogénocyclopropanations stéréosélectives à l'aide de carbénoïdes de zinc, couplages croisés de cyclopropylsilanols, cyclisations d'iodures d'alkyle catalysées par le nickel

Les cyclopropanes sont des unités qui sont très importantes en raison de leur présence dans de nombreux produits naturels, dans certaines molécules synthétiques ayant une activité biologique, ainsi que dans plusieurs intermédiaires synthétiques. Les travaux décrits dans cet ouvrage portent sur l’halogénocyclopropanation stéréosélective d’alcools allyliques en présence d’un ligand chiral stœchiométrique de type dioxaborolane et de carbénoïdes de zinc substitués dérivés de composés organozinciques et d’haloformes. Nous avons ainsi développé des conditions pour l’iodo-, la chloro- et la fluorocyclopropanation stéréosélective. Une étude mécanistique portant sur la nature des carbénoïdes alpha-chlorés et alpha-bromés a révélé qu’il y a un échange des halogènes portés par ces carbénoïdes. Lors de la chlorocyclopropanation, le carbénoïde le plus réactif (alpha-chloré) réagit de façon prédominante en vertu du principe de Curtin-Hammet. Les iodocyclopropanes énantioenrichis ont pu être fonctionnalisés via une réaction d’échange lithium-iode suivie du traitement avec des électrophiles, ou via une réaction de transmétallation au zinc suivie d’un couplage de Negishi. Ainsi, toute une gamme de cyclopropanes 1,2,3-substitués énantioenrichis a pu être synthétisée. Dans l’optique de développer de nouvelles méthodologies de fonctionnalisation des cyclopropanes, nous nous sommes par la suite tournés vers le couplage croisé de type Hiyama-Denmark des cyclopropylsilanols. Dans cette voie synthétique, le groupement silanol a deux fonctions : il sert de groupement proximal basique lors de la cyclopropanation de Simmons-Smith et il subit la transmétallation au cours du couplage croisé. Dans l’étape du couplage croisé, la nature des ligands liés à l’atome de silicium s’est avérée cruciale au bon déroulement de la réaction. Ainsi, l’échange de ligands avec le diéthyl éthérate de trifluoroborane générant le cyclopropyltrifluorosilane in situ est requis pour obtenir de bons rendements. Le dernier volet de cet ouvrage porte sur la cyclisation d’iodures d’alkyle par substitution aromatique par voie homolytique catalysée par le nickel. Une série de composés de type tétrahydronaphtalène et thiochromane ont été préparés selon cette méthode. Une étude mécanistique a confirmé la nature radicalaire de cette réaction et suggère fortement l’action catalytique du nickel. De plus, des études de spectrométrie RMN DOSY ont montré une association entre le complexe de nickel et le substrat ainsi que la base employés dans cette réaction.

Carbon-carbon bond formation : from transition metal catalysis to base-promoted homolytic aromatic substitution

Cette thèse de doctorat porte sur la catalyse à partir de métaux de transition et sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base visant à former de nouvelles liaisons C–C, et à ainsi concevoir de nouvelles structures chimiques. Au cours des vingt dernières années, des nombreux efforts ont été réalisés afin de développer des méthodologies pour la fonctionnalisation de liens C–H, qui soient efficaces et sélectives, et ce à faible coût et en produisant le minimum de déchets. Le chapitre d'introduction donnera un aperçu de la fonctionnalisation directe de liens C–H sur des centres sp2 et sp3. Il sera également discuté dans cette partie de certains aspects de la chimie radicalaire reliés a ce sujet. Les travaux sur la fonctionnalisation d’imidazo[1,5-a]pyridines catalysée par des compleces de ruthénium seront présentés dans le chapitre 2. Malgré l'intérêt des imidazo[1,5-a]azines en chimie médicinale, ces composés n’ont reçu que peu d'attention dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C–H. L'étendue de la réaction et l'influence des effets stériques et électroniques seront détaillés. Les cyclopropanes représentent les 10ème cycles carbonés les plus rencontrés dans les petites molécules d’intérêt pharmacologique. Ce sont aussi des intermédiaires de synthèse de choix pour la création de complexité chimique. Malgré de grands progrès dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C(sp3)–H, l'étude des cyclopropanes comme substrats dans les transformations directes est relativement nouvelle. Le chapitre trois présentera l'arylation intramoléculaire directe de cyclopropanes. Cette réaction est réalisée en présence de palladium, en quantité catalytique, en combinaison avec des sels d’argent. Des études mécanistiques ont réfuté la formation d'un énolate de palladium et suggéreraient plutôt une étape de métallation - déprotonation concertée. En outre, les cycles de type benzoazepinone à sept chaînons ont été synthétisés par l'intermédiaire d'une séquence d'activation de cyclopropane/ouverture/cyclisation. Une arylation directe intermoléculaire des cyclopropanes a été réalisée en présence d'un auxiliaire de type picolinamide (Chapitre 4). Les deux derniers chapitres de ce mémoire de thèse décriront nos études sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base. Le mécanisme de la réaction de cyclisation intramoléculaire d'halogénures d'aryle, réalisée en présence de tert-butylate de potassium, a été élucidé et se produit via une voie radicalaire (Chapitre 5). La transformation, exempte de métaux de transition, ne nécessite que la présence d’une base et de pyridine comme solvant. Cette réaction radicalaire a été étendue à la cyclisation d'iodures d'alkyle non activés en présence d'un catalyseur à base de nickel et de bis(trimethylsilyl)amidure de sodium comme base (Chapitre 6). Des études de RMN DOSY ont démontré une association entre le catalyseur, la base et le matériel de départ.

Caracterização do complexo de inclusão ropivacaína: β-ciclodextrina

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

Hydroxymethylnitrofurazone:Dimethyl-beta-cyclodextrin Inclusion Complex: A Physical-Chemistry Characterization

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

Turfa: interações com espécies metálicas e estudo de parâmetros que influenciam na utilização em setores agrícolas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)