Novel benzofuroxan derivatives against multidrug-resistant Staphylococcus aureus strains: Design using Topliss` decision tree, synthesis and biological assay

The aim of this study was the design of a set of benzofuroxan derivatives as antimicrobial agents exploring the physicochemical properties of the related substituents. Topliss` decision tree approach was applied to select the substituent groups. Hierarchical cluster analysis was also performed to emphasize natural clusters and patterns. The compounds were obtained using two synthetic approaches for reducing the synthetic steps as well as improving the yield. The minimal inhibitory concentration method was employed to evaluate the activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus strains. The most active compound was 4-nitro-3-(trifluoromethyl)[N`-(benzofuroxan-5-yl) methylene] benzhydrazide (MIC range 12.7-11.4 mu g/mL), pointing out that the antimicrobial activity was indeed influenced by the hydrophobic and electron-withdrawing property of the substituent groups 3-CF(3) and 4-NO(2), respectively. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

New stereoselective routes to macrocyclic ligands

Reaction of bis(ethane-1,2-diamine)copper(II) with acetaldehyde and nitromethane in methanol leads, stereoselectively, to the new macrocyclic complex (trans-5(R),7(R),12(S),14(S))-tetramethyl-6,13-dinitro-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane)copper(II) perchlorate alpha-[CuL1](ClO4)(2) in good yield. Reduction of the nitro groups affords the hexaamine (L-2), which was crystallized as [H4L2](ClO4)(4) . 2H(2)O and characterized by an X-ray crystal structure study (monoclinic P2(1)/n, a = 9.763(2) Angstrom, b = 12.1988(7) Angstrom, c = 13.036(2) Angstrom, beta = 105.668(7)degrees, Z = 2) and complexed with Cu-II to produce the complex beta-[Cu(H2L2)](ClO4)(4) . 2H(2)O, which has also been characterized by X-ray crystallography (monoclinic P2(1)/n, a = 9.717(4) Angstrom, b = 12.174(2) Angstrom, c = 13.036(5) Angstrom, beta = 106.51(2)degrees, Z = 2). Reaction of alpha-[CuL1](2+) with either basic hydrogen peroxide or dilute nitrous acid leads to mild reduction of the nitro groups to afford the ketoxime L-3 as its N-based isomeric Cu-II complexes, trans-I [CuL3](ClO4)(2) and trans-II [Cu(L-3)Cl]Cl . 7H(2)O, the latter of which has been characterized structurally: triclinic, <P(1)over bar> a = 10.8441(5) Angstrom, b = 11.6632(9) Angstrom, c = 11.8723(9) Angstrom, alpha = 113.634(7)degrees, beta = 95.744(5), gamma = 94.851(5)degrees Z = 2. Variations in the configurations of the coordinated amines in [CuL1](2+), [CuL2](2+), and [CuL3](2+) have a profound effect on the spectroscopy and electrochemistry of their complexes.

Gold(III) template synthesis of a pendant-arm macrocycle

Gold(III)-directed condensation of ethane-1,2-diamine with nitroethane and formaldehyde yielded the gold-coloured macrocyclic complex (cis-6,13-dimethyl-6,13-dinitro-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecan-1-ido)gold(III) and the orange acyclic complex (1,9-diamino-5-methyl-5-nitro-3,7-diazanoran-3-ido)gold(III) in good yields. Dissolution in strongly acidic solution gave the colourless fully protonated complexes. The pendant nitro groups are disposed on the same side of the macrocycle in a cis geometry, as confirmed by crystal structure analysis. In both complexes the gold ion lies in a square-planar environment of four nitrogen donors, and the co-ordinate bond to the deprotonated amine is shorter than the remaining Au-N distances.

Efeitos da beta-polinitração na eficiência catalítica de rutenioporfirinas em reações de oxidação de cicloexano

Rutheniumporphyrins, especially with several nitro groups in b-positions, were used in the cyclohexane oxidation in the presence of iodosylbenzene, hydrogen peroxide and sodium hypochlorite as oxygen donors, under mild conditions. The beta-polynitrated complexes were able to promote the catalytic cyclohexane oxidation. They show an exceptionally high catalytic efficiency and resistance to attack by strong oxidizing agents. The cyclohexane oxidation was monitored by gas chromatography and the results showed that the beta-polynitrated rutheniumporphyrins are better catalysts when compared to other complexes not beta-polynitrated. In all cases, the 2-phenylsubstituted complexes were more efficient than 4-phenylsubstituted complexes. The importance of the ortho effect to oxidation was shown.

Découverte et application de nouveaux motifs d'association propres à l'hexaphénylbenzène et à ses dérivés

Les propriétés des matériaux moléculaires proviennent à la fois de la structure des composantes individuelles et de la façon dont elles s’associent. Ce dernier aspect reste difficile à contrôler, malgré de grandes avancées en science des matériaux. Pour mieux comprendre la relation structure-propriétés, nous avons entrepris une étude systématique de l'hexaphénylbenzène et de ses dérivés, qui offrent une charpente symétrique et rigide. En premier lieu, nous avons attaché six groupements diaminotriazinyles sur l’hexaphénylbenzène afin de produire des réseaux tridimensionnels hautement poreux maintenus par des ponts hydrogène. En modifiant systématiquement le coeur moléculaire, nous avons excisé près du tiers de la molécule-mère, générant des réseaux supramoléculaires dont la porosité s’est élevée graduellement jusqu’à 75%, équivalant ainsi le record pour ce type de matériaux. Ensuite, nous avons étudié le comportement de l’hexakis(4-nitrophényl)benzène. Dans les structures cristallines obtenues, des interactions non-covalentes entre groupements nitro démontrent leur potentiel en chimie supramoléculaire. Le coeur moléculaire ne joue qu’un rôle secondaire dans l’empilement des molécules : seules quelques interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène sont évidentes. Cette dernière observation nous a poussés à étudier le comportement à l’état cristallin de l’hexaphénylbenzène et ses dérivés. En scrutant attentivement neuf structures cristallines de ces composés, nous avons décerné la présence récurrente d’interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central. Cette association caractéristique a été exploitée pour créer des réseaux supramoléculaires maintenus par des interactions C-H•••π sélectives entre un groupement éthynyle et le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène. Finalement, nous avons joint le côté sombre de l’ingénierie cristalline en utilisant nos connaissances dans le but d’empêcher la formation d’interactions directionnelles. En protégeant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène à l’aide de groupements alkyles, les interactions C-H•••π ont été pratiquement éliminées. Ces résultats offrent la possibilité de créer de nouveaux matériaux amorphes. Dans ces études, focalisées sur le système hexaphénylbenzène, nous avons mis en relief des phénomènes qui sont obscurcis dans d'autres familles de molécules. De plus, ce système a grandement facilité l’utilisation d’une approche méthodique pour explorer la relation structure-propriétés. Nos travaux nous ont amenés à des conclusions de valeur universelle en science des matériaux moléculaires.

Fabrication, caractérisation et étude électrochimique de microcapsules conductrices à base de dérivés carbazole aminés pour la conception de biopiles enzymatiques

L’objectif général de cette thèse est de développer une plateforme d’immobilisation d’enzymes efficace pour application en biopile. Grâce à la microencapsulation ainsi qu’au choix judicieux des matériaux polymériques pour la fabrication de la plateforme d’immobilisation, l’efficacité du transfert électronique entre l’enzyme encapsulée et l’électrode serait amélioré. Du même coup, les biopiles employant cette plateforme d’immobilisation d’enzymes pourrait voir leur puissance délivrée être grandement augmentée et atteindre les niveaux nécessaires à l’alimentation d’implants artificiels pouvant remplacer des organes telque le pancréas, les reins, le sphincter urinaire et le coeur. Dans un premier temps, le p-phénylènediamine a été employé comme substrat pour la caractérisation de la laccase encapsulée dans des microcapsules de poly(éthylèneimine). La diffusion de ce substrat à travers les microcapsules a été étudiée sous diverses conditions par l’entremise de son oxidation électrochimique et enzymatique afin d’en évaluer sa réversibilité et sa stabilité. La voltampérométrie cyclique, l’électrode à disque tournante (rotating disk electrode - RDE) et l’électrode à O2 ont été les techniques employées pour cette étude. Par la suite, la famille des poly(aminocarbazoles) et leurs dérivés a été identifée pour remplacer le poly(éthylèneimine) dans la conception de microcapsules. Ces polymères possèdent sur leurs unités de répétition (mono- ou diamino) des amines primaires qui seraient disponibles lors de la polymérisation interfaciale avec un agent réticulant tel qu’un chlorure de diacide. De plus, le 1,8-diaminocarbazole (unité de répétition) possède, une fois polymérisé, les propriétés électrochimiques recherchées pour un transfert d’électrons efficace entre l’enzyme et l’électrode. Il a toutefois été nécessaire de développer une route de synthèse afin d’obtenir le 1,8-diaminocarbazole puisque le protocole de synthèse disponible dans la littérature a été jugé non viable pour être utilisé à grande échelle. De plus, aucun protocole de synthèse pour obtenir du poly(1,8-diaminocarbazole) directement n’a été trouvé. Ainsi, deux isomères de structure (1,6 et 1,8-diaminocarbazole) ont pu être synthétisés en deux étapes. La première étape consistait en une substitution électrophile du 3,6-dibromocarbazole en positions 1,8 et/ou 1,6 par des groupements nitro. Par la suite, une réaction de déhalogénation réductive à été réalisée en utilisant le Et3N et 10% Pd/C comme catalyseur dans le méthanol sous atmosphère d’hydrogène. De plus, lors de la première étape de synthèse, le composé 3,6-dibromo-1-nitro-carbazole a été obtenu; un monomère clé pour la synthèse du copolymère conducteur employé. Finalement, la fabrication de microcapsules conductrices a été réalisée en incorporant le copolymère poly[(9H-octylcarbazol-3,6-diyl)-alt-co-(2-amino-9H-carbazol-3,6-diyl)] au PEI. Ce copolymère a pu être synthétisé en grande quantité pour en permettre son utilisation lors de la fabrication de microcapsules. Son comportement électrochimique s’apparentait à celui du poly(1,8-diaminocarbazole). Ces microcapsules, avec laccase encapsulée, sont suffisamment perméables au PPD pour permettre une activité enzymatique détectable par électrode à O2. Par la suite, la modification de la surface d’une électrode de platine a pu être réalisée en utilisant ces microcapsules pour l’obtention d’une bioélectrode. Ainsi, la validité de cette plateforme d’immobilisation d’enzymes développée, au cours de cette thèse, a été démontrée par le biais de l’augmentation de l’efficacité du transfert électronique entre l’enzyme encapsulée et l’électrode.

Gas-solid reactions of single crystals: a study of reactions of NH3 and NO2 with single crystalline organic substrates by infrared microspectroscopy

Reaction of single crystals of benzoic and trans-cinnamic acids with 200 Torr pressure of ammonia gas in a sealed glass bulb at 20 degrees C generates the corresponding ammonium salts; there is no sign of any 1:2 adduct as has been reported previously for related systems. Isotopic substitution using ND3 has been used to aid identification of the products. Adipic acid likewise reacts with NH3 gas to form a product in which ammonium salts are formed at both carboxylic acid groups. Reaction of 0.5 Torr pressure of NO2 gas with single crystals of 9-methylanthracene and 9-anthracenemethanol in a flow system generates nitrated products where the nitro group appears to be attached at the 10-position, i.e. the position trans to the methyl or methoxy substituent on the central ring. Isotopic substitution using (NO2)-N-15 has been used to confirm the identity of the bands arising from the coordinated NO2 group. The products formed when single crystals of hydantoin are reacted with NO2 gas under similar conditions depend on the temperature of the reaction. At 20 degrees C, a nitrated product is formed, but at 65 degrees C this gives way to a product containing no nitro groups. The findings show the general applicability of infrared microspectroscopy to a study of gas-solid reactions of organic single crystals. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermal decomposition of potassium hexanitronickelate(II) hydrate

The thermal decomposition of the complex K-4[Ni(NO2)6]center dot H2O has been investigated over the temperature range 25-600 degrees C by a combination of infrared spectroscopy, powder X-ray diffraction, FAB-mass spectrometry and elemental analysis. The first stage of reaction is loss of water and isomerisation of one of the coordinated nitro groups to form the complex K-4 [Ni(NO2)(4) (ONO)]center dot NO2. At temperatures around 200 degrees C the remaining nitro groups within the complex isomerise to the chelating nitrite form and this process acts as a precursor to the loss of NO2 gas at temperatures above 270 degrees C. The product, which is stable up to 600 degrees C, is the complex K-4[Ni(ONO)(4)]center dot NO2, where the nickel atom is formally in the +1 oxidation state. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Synthesis and Characterization of Bicyclooxacalixarenes

Bicyclooxacalixarenes were synthesized in high yield via a selective, room temperature Sn Ar reaction of phluoroglucinol with 2,6-dichloropyridines. Functionality on the 2,6-dichloropyridioe was varied by changing the electron-withdrawing groups in the 3 and 5 positions (using chlorine, nitro groups, and cyano groups) and the side-chains in the 4-position (using ethyl, butyl, phenyl and ρ-tolyl groups). The resulting cage-like molecules were studied by X-ray crystallography and tested for metal complexation.

Synthesis and characterization of a novel series of meso (nitrophenyl) and meso (carboxyphenyl) substituted porphyrins

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

Ocorrência de aminas aromáticas como subprodutos da degradação dos corantes sudan III e disperso amarelo 9

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo do mecanismo do nitrofeniletano na prostaglandina-endoperóxido sintase e relação estrutura-propriedade de nitroderivados

Estudos anteriores sugerem que o óleo essencial da Aniba canelilla contendo altos níveis de 1-nitro-2-feniletano apresenta atividade antinociceptiva, antiinflamatória e hipotensora. Um estudo teórico de correlação entre estrutura química versus atividade biológica do 1-nitro-2-feniletano e a prostaglandinaendoperóxido sintase foi realizado. Além disso, foi feita uma análise conformacional do nitrofeniletano, bem como modificações em sua estrutura química, obtendo-se derivados nitroestirenos e cinamatos, para a posterior avaliação da relação estrutura-propriedade. A análise conformacional do nitrofeniletano foi realizada usando o método DFT/B3LYP com o conjunto de base 6-31G(d) através da variação da torção do angulo dihedro entre as ligações dos carbonos C₁-C₂ ligadas aos grupos fenila e nitro, com variação de intervalos de 5°, na faixa de 0° a 180°, visando a busca dos confôrmeros de menor energia. O confôrmero de 180º do dihedro O₂N-C₁-C₂-C₆H₅ foi significativamente mais estável e isto pode ser explicado em termos do equilíbrio pela presença de sete geometrias de mais baixas energias. A análise de HOMO e LUMO mostra que os grupamentos fenila e metileno contribuem para a formação deste orbital. O cálculo de energia e determinação de propriedades eletrônicas relacionadas com o mecanismo de interação com a ciclooxigenase demonstrou boa correlação entre os grupos nitro e carboxílico, os quais podem ser classificados como bioisósteros. Os resultados das propriedades físico-químicas calculadas indicam uma maior correlação do nitrofeniletano com o ácido acetilsalicílico, podendo ter seu mecanismo de ação relacionado através de interações com a Arg-120 e Ser-530.Cálculos realizados com a guanidina protonada pelo DFT/B3LYP/6-31G(d,p) parao complexo contendo o grupo carboxilato exibem uma energia de interação mais favorável, com valor de -136,34 kcal/mol, quando comparado com a molécula contendo o grupo nitro, com valor de -12,84 kcal/mol, o que pode explicar a maior efetividade da indometacina, semelhante aos resultados biológicos. Os derivados do nitrofeniletano apresentaram uma relação estrutural com derivados de cinamatos, diferindo nas propriedades redox, o que pode favorecer o desenvolvimento de estruturas protótipo como moléculas bioativas a partir destes esqueletos moleculares.

Squaraine mit ausgedehnter Konjugation

Squaraine mit ausgedehnter Konjugation: Die vorliegende Arbeit ist in zwei Teilbereiche gegliedert, wobei der erste Teil die Synthese und Eigenschaftsuntersuchung symmetrischer und unsymmetrischer, stilbenoider Squaraine mit ausgedehnter Konjugation (DAD-Systeme) betrifft. Im zweiten Teil der Arbeit werden als Modellverbindungen für diese Squaraine Oligo(phenylenvinylen)e (OPVs) mit terminaler Donor-Acceptor-Substitution hergestellt.Es wurden drei unterschiedliche Klassen von konjugationsverlängerten Squarainen synthetisiert: unsymmetrische und symmetrische Monosquaraine sowie Oligosquaraine mit zwei, drei oder vier quarylium-Einheiten. Um eine bessere Löslichkeit zu gewährleisten, tragen die meisten Verbindungen voluminöse, flexible Bis(2-hexyloctyl)amino-Reste. Teilweise konnte die Löslichkeit auch durch zusätzliche Hexylseitenketten noch weiter verbessert werden. Der Aufbau der stilbenoiden Resorcine, die zur Synthese der entsprechenden Squaraine benötigt werden, erfolgte fast ausschließlich über die Wittig-Horner-Reaktion. Die 3,5-Dihydroxysubstitution erhöht die Nucleophilie in der 4-Position, so daß sich die stilbenoiden Resorcine in guten Ausbeuten mit Quadratsäure oder mit einer Semiquadratsäure zu den gewünschten Squarainen kondensieren ließen. Die Herstellung der Donor-Acceptor-substituierten OPVs erfolgte nach einer konvergenten Synthesestrategie, bei der auf eine repetitive Wittig-Horner-Reaktion und eine einfache Schutzgruppentechnik zurückgegriffen wurde. Als Acceptorgruppen dienten Formyl-, Cyano- und Nitrosubstituenten, als Donorgruppe wurden Bis(2-Hexyloctyl)amino-Reste eingesetzt. Die igenschaftsuntersuchungen an den konjugierten Oligomeren konnten zur Aufklärung des ungewöhnlichen spektroskopischen Verhaltens der Squaraine beitragen. Es wurde ein athematischer Ansatz entwickelt, der das Absorptionsverhalten D-A-substituierter Oligo(phenylenvinylen)e exakt beschreiben kann. Semiempirische Rechnungen und elektrooptische bsorptionsmessungen an diesen Verbindungen bestätigten die experimentell gefundenen Trends.

Synthesis of substituted 1H- and 3H-1-benzazepines: Rearrangement of 2-alkoxycarbonyl-1H-1-benzazepines to isoquinolines

The SnCl2-mediated reduction of nitro groups in 2-nitro-4-(2-nitro-benzylidene)-alkanoates and 4-nitro-2-(2-nitro-alkylidene)-alkanoates afforded via SN2′ reaction of ethyl nitroacetate and nitroethane with the acetyl derivatives of Baylis-Hillman adducts afforded by 2-nitro-substituted benzaldehydes leads to facile synthesis of substituted 1H-1-benzazepine and 3H-1-benzazepine. During the study an unprecedented rearrangement of 2-alkoxycarbonyl-1H-benzazepine to substituted isoquinoline has been observed.

NOx storage and reduction over copper-based catalysts. Part 2: Ce0.8M0.2Oδ supports (M = Zr, La, Ce, Pr or Nd)

5% copper catalysts with Ce0.8M0.2Oδ supports (M = Zr, La, Ce, Pr or Nd) have been studied by rapid-scan operando DRIFTS for NOx Storage and Reduction (NSR) with high frequency (30 s) CO, H2 and 50%CO + 50%H2 micropulses. In the absence of reductant pulses, below 200–250 °C NOx was stored on the catalysts as nitrite and nitro groups, and above this temperature nitrates were the main species identified. The thermal stability of the NOx species stored on the catalysts depended on the acid/basic character of the dopant (M more acidic = NOx stored less stable ⇒ Zr4+ < none < Nd3+ < Pr3+ < La3+ ⇐ M more basic = NOx stored more stable). Catalysts regeneration was more efficient with H2 than with CO, and the CO + H2 mixture presented an intermediate behavior, but with smaller differences among the series of catalyst than observed using CO alone. N2 is the main NOx reduction product upon H2 regeneration. The highest NOx removal in NSR experiments performed at 400 °C with CO + H2 pulses was achieved with the catalyst with the most basic dopant (CuO/Ce0.8La0.2Oδ) while the poorest performing catalyst was that with the most acidic dopant (CuO/Ce0.8Zr0.2Oδ). The poor performance of CuO/Ce0.8Zr0.2Oδ in NSR experiments with CO pulses was attributed to its lower oxidation capacity compared to the other catalysts.