Nesse trabalho avaliamos o potencial enzimático de diferentes linhagens de fungos, visando determinar a presença de mono-oxigenases capazes de oxidar cetonas aromáticas e cíclicas. Todas as linhagens empregadas apresentaram atividade de álcool desidrogenase e Baeyer-Villiger mono-oxigenases. Adicionalmente foram sintetizadas oito moléculas bi-funcionalizadas com grupos sulfeto, seleneto e carbonila (cetona). Os produtos das reações biocatalisadas foram isolados e caracterizados. / In this work, we evaluated the enzymatic potential of different Aspergillus strains, through the biotransformations of two substrates: 2- and 4-methylcyclohexanone (1a e 1b). All the strains employed showed alcohol dehydrogenase and Baeyer-Villiger monooxygenase (CPMO and CHMO) activities. These enzymes can perform ketone biorreduction and oxidation. Using the A. terreus SSP 1498 selected from the screening study, we prepared alcohols and lactones in good enantiosselectivity. In this way, other fungal strains were studied aiming to determine the presence of monooxygenase activity by means of the biotransformation of aromatic ketones. Like the Aspergillus, we observed that all strains used in this study showed alcohol dehydrogenase and Baeyer-Villiger monooxygenase (APMO) activities. We selected 1-phenyl-etanone and its para substituted derivates as substrates. Additionally, we synthesized eight examples of bi-functionalized compounds with sulfide, selenide and ketone groups. These compounds were submitted to the action of enzymatic system of different fungi which were selected from the initial screening. The products from the biotransformation were isolated and characterized.

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

A técnica de ressonância ciclotrônica de íons permite aprisionar numa cela adequada íons produzidos por impacto de elétrons sobre um gás a baixa pressão (10-7 - 10-4 Torr) . Os íons são mantidos na cela por tempos de 3 a 10 ms e dessa maneira podem reagir com moléculas neutras do gás do qual provém ou, de algum outro gás introduzido no espectrômetro. Resultam dessas reações produtos iônicos, que frequentemente foram observados reagirem novamente com moléculas neutras, dando origem a íons terciários. Todos os íons são detectados pela potência que absorvem de um campo de rádio-frequência conveniente, podendo ser registrado um espectro, no qual cada íon é caracterizado por sua massa, sendo a intensidade do pico correspondente proporcional à corrente iônica parcial do lon na cela. Contudo, a situação é tal que íons de massa maior permanecem por tempos mais longos na cela, de modo a reagirem em maior extensão e absorverem maior potência do oscilador de rádio-frequência. Essa discriminação de massa precisa ser levada em conta ao interpretar os espectros de ressonância ciclotrônica de íons e, para esclarecer a natureza das correções necessárias, as principais equações que descrevem o movimento dos íons na cela foram deduzidas e discutidas na primeira parte deste trabalho. Tais equações sugerem urna série de experiências, que tornam a espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons uma técnica muito versátil. Estas experiências foram todas apresentadas na primeira parte, devendo-se salientar a experiência de ressonância dupla, que permite identificar de maneira inequívoca o precursor de algum produto iônico, a experiência de ejeção de íons, que permite remover seletivamente um íon de dada espécie da cela, além de experiências que visam a obtenção de constantes de velocidade de reações de íons com moléculas. É justamente esta última grandeza mencionada, a saber, a constante de velocidade de uma reação, a que pode ser com parada com valores calculados a partir de modelos teóricos. Esses modelos baseiam-se em sua maioria na interação do íon, considerado como carga puntiforme, com a molécula neutra de certa polarizabilidade e momento dipolar (modelo de polarização) ou, na fragmentação de um complexo intermediário (modelos estatísticos). Os aspectos teóricos das reações entre íons e moléculas em fase gasosa foram analisados e os modelos mencionados, discutidos, além de modelos chamados \"diretos\" mais apropriados para comparações com resultados de experiências de feixes iônicos. A espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons foi utilizada para o estudo de reações de acilação em cetonas, reações bastante gerais (foi verificado que ocorrem também em outros sistemas carbonílicos) e que podem ser representadas pela equação RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Estudos de variação das correntes iônicas relativas de todos os íons das cetonas, em função da pressão de cetona neutra, possibitaram a dedução de um mecanismo de formação desses íons acilados. Os resultados estão de acordo com um esquema no qual esse produto é formado pela fragmentação de um dímero intermediário, para o qual se supõe existirem condições de estado estacionário. Esta fragmentação se dá de maneira análoga à fragmentação dos íons moleculares de cetonas em espectroscopia de massa usual, tratando-se então de uma fragmentação induzida por uma espécie neutra. A pressões elevadas, nas quais o dímero pode sofrer colisões não-reativas e relaxar o excesso de energia interna, o mesmo é estabilizado, fornecendo um pico no espectro. Cetonas de polarizabilidade maior têm uma afinidade maior para o grupo acila; isto foi concluído, quando foram observadas reações de transferência de grupos acila, como por exemplo a transferência de CH3CO+ da cetona para a butanona num sistema formado pela mistura dessas duas cetonas. Estudos de basicidade relativa de álcoois, ácidos, ésteres e cetonas revelaram que há uma relação de proporcionalidade entre a basicidade desses compostos e seu potencial de ionização. Isto havia sido mostrado anteriormente para o caso das aminas, por outros pesquisadores. O conhecimento da basicidade de álcoois, ácidos e ésteres permitiu analisar reações de esterificação e transesterificação sob o ponto de vista termoquímico. Trata-se de reações entre moléculas protonadas das espécies mencionadas, que podem ser consideradas análogas às reações catalisadas por ácidos em solução. O fato de uma reação ser exotérmica não significa que ela ocorra. Assim, foi observado que ácido fórmico não é esterificado por metanol ou etanol nas condições reinantes numa cela de ressonância ciclotrônica de íons, enquanto quê ácido acético o é. A ordem relativa de basicidades em fase gasosa foi determinada como sendo HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. Dessa maneira os resultados estão de acordo com um ataque nucleófilo por parte do álcool no ácido protonado; porém, se este é menos básico que o álcool, ocorre a transferência de próton e não a esterificação. Reações de transesterificação não foram observadas de maneira alguma, mas uma outra reação entre ésteres e álcoois foi encontrada e que pode ser exemplificada pela equação (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Esta reação só se dá com álcoois capazes de produzir íons de carbônio mais estáveis que os primários; portanto metanol e etanol não reagem. O produto formado pode fragmentar novamente O que revelou que o grupo alquila proveniente do álcool retém um excesso de energia na sua ligação, pois na decomposição é esta a ligação que rompe. Em todos estes estudos, isto é, nos de acilação de cetonas e de esterificação, bem como nos estudos de basicidade, foi sempre salientada a importância de examinar essas reações em fase gasosa, pelo fato de serem reações mais simples, uma vez que se dão na ausência de solventes e portanto revelarem propriedades intrínsecas das espécies envolvidas. Finalmente foram descritas algumas modificações realizadas no espectrômetro de ressonância ciclotrônica de íons, para poder operá-lo de forma pulsada. Com isso é possível manter os íons por tempos maiores na cela (500 ms) e, o que é mais importante, esses tempos podem ser definidos com grande precisão, o que torna viável a obtenção de resultados quantitativos (constantes de velocidade de reação) melhores. / Ions can be trapped for times as long as 10 ms by the combined action of magnetic and electric fields in the cell of an ion cyclotron resonance spectrometer. Despite the low operating pressure (10-7 - 10-4 Torr), the ions experience many collisions during this time, some of which may be reactive, leading to product ions. The ion cyclotron resonance spectrum thus displays a series of peaks corresponding to the various primary, secondary, and eventually tertiary ions; the peak heights, after suitable mass correction, yield ion currents. The double resonance technique allows one to establish unambiguously the precursor ions of a given product ion, by accelerating the suspected reagent ions and examining the effect on the product ion. Ions can also be selectively ejected from the cell. These techniques, which were described in this thesis after an outline of the basic principles of ion cyclotron resonance spectroscopy, allow, one to unravel the gaseous ion chemistry in any chemical system. Rate constants of ion-molecule reactions can be determined by ion cyclotron resonance spectroscopy. The necessary equations, based on the equations relating measured peak intensities to ion currents, were derived and their limitations, as well as those of the experimental procedures for obtaining the input parameters for the expressions, were discussed. Rate constants can also be calculated theoretically and there are a few microscopic models which treat the collision of an ion with a polarizable neutral molecule (polarization model) or the unimolecular fragmentation of an intermediate complex (statistical models). Direct models, although more suitable for comparison with results from beam experiments, were presented together with the above mentioned models, and their importance for the interpretation of the basic aspects of ion-molecule chemistry was discussed. The ion cyclotron resonance spectrometer was used to study an acylation reaction in ketones, which seems to be general for carbonyl compounds. RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Pressure plots of the ion currents in ketones allowed us to propose a mechanism according to which the acylated ketones are formed by the fragmentation of an excited dimer ion, in a fashion analogous to the fragmentation of ketone parent ions in ordinary mass spectroscopy. Steady state conditions prevail for the excited dimer, which can be stabilized at pressures high enough for the ion to collide with a neutral in a time short compared to his life time, thus relaxing excess energy. The acyl group can be transferred from a ketone of lower polarizability to one of higher polarizability; thus CH3CO+ is for instance transferred from acetone to butanone in a mixture of these two compounds, as detected by double resonance. Relative proton affinities of alcohols, acids, esters, and ketones were determined and the results are in agreement with the assumption of constant hydrogen affinity within a homologous series, as has been shown previously for the case of amines by others. Of particular interest is the following order of proton affinities: HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. The positive ion spectra of mixtures of acetic acid with methanol or ethanol revealed that this acid reacts with the alcohols yielding a protonated ester, in a process apparently analogous to the acid catalized esterification in solution. On the other hand,formic acid was found not to behave in this way, although the reactions are all exothermic. These results could be rationalized assuming that a nucleophilic attack takes place on the protonated acid by the alcohol. If the alcohol is more basic, only proton transfer is observed. Transesterification reactions were not detected, but this failure was compensated by a reaction which all higher alcohols, namely those capable of producing a secondary or tertiary carbonium ion, undergo with the esters. This reaction can be exemplified by (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Although in this particular reaction both alkyl groups seem equivalent, they are not so with respect to internal vibrational energy; this was demonstrated by the decomposition reactions which the ionic products like the one in the reaction above undergo: the alkyl group originally in the alcohol is always eliminated. All the reactions mentioned above, namely, acylation of ketones, proton transfer, and esterification, show the importance of ion-molecule reaction studies in the gas phase, where the intrinsic properties of the reacting species can be examined, free from solvation effects. This point has been repeatedly stressed. In a last chapter in this thesis the necessary modifications of the ion cyclotron resonance spectrometer, in order to operate it in a pulsed mode, were described. With this kind of operation a bunch of ions is formed by a pulse of the electron beam and the ions react for a known period of time, after which they are removed from the cell. Kinetic studies can be more easily carried out in this way than in the conventional one. Some preliminary results were shown.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-02-15T17:02:45Z No. of bitstreams: 1 2009 - William Pereira.pdf: 3794972 bytes, checksum: 64fbf9758bbf44329031caf3b369b79a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T17:02:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - William Pereira.pdf: 3794972 bytes, checksum: 64fbf9758bbf44329031caf3b369b79a (MD5) Previous issue date: 2009-10-22 / CAPES / The present study has two specific phases: Early, was studied the isathine irradiation with the presence of diisopropil-phosphoril-dimethylidrazone (diisopfh), in chloroform, at room temperature and 300nm. The structure of photo-product was elucidated by GC/MS, IR, NMR 1H, 13C and 31P, as well as hety-cosy, homo-cosy and other techniques. The proposal mechanism involve a bi-radical from triplet excited state of isathine that react with C=N of the diisopfh and has a ring expansion. The successive pass would be thermal and with propanone elimination, as thermal rearrangement on phosphoric derivates described in the literature. In a second phase was studied, by Laser Flash Photolysis, the kinetic effect of the six aromatic derived of phosphoril-hidrazone (H, p-Cl, p-NO2, p-CN, p-NMe2 e p-CO2H) on the triplet excited state of four aromatic ketones: Xanthone, Tioxanthone, Benzophenone and Benzyl. The observed process to quencher, in all cases, was energy transference, because the rate constants are in the order of 1010M-1s-1. In this form was possible to estimate the energy of triplet excited state of these six phosphoril-hidrazone derivates. / O presente estudo divide-se em duas etapas bem distintas: Inicialmente, estudou-se a irradia??o de isatina na presen?a de diisopropil-dimetilfosforilidrazona (diisopfh) em clorof?rmio, a temperatura ambiente e comprimento de onda de 300nm. H? forma??o de um produto majorit?rio cujo peso molecular corresponde ? soma dos reagentes, diminu?do de 58g/mol. A estrutura deste produto foi elucidada por CG/EM, IV e RMN de 1H, 13C e 31P, al?m de t?cnicas como homocosy, hetycosy e outros. Prop?e-se um mecanismo via bi-radical formado a partir do estado excitado triplete da isatina com a liga??o C=N do composto diisopfh e conseq?ente expans?o do anel isat?nico; levando ? forma??o de um prov?vel produto fotoqu?mico prim?rio resultante de cicloadi??o. Numa segunda etapa, por processo t?rmico de elimina??o de propanona, similar a processo descrito na literatura por Olah, levaria a forma??o do fotoproduto detectado (derivado fosforil-benzodiazep?nico). Numa segunda etapa, estudou-se, por Fot?lise por Pulso de laser, o efeito cin?tico da presen?a de seis derivados arom?ticos de fosforilidrazona (H, p-Cl, p-NO2, p-CN, p-N (CH3)2 e p-CO2H) sobre o estado excitado triplete de quatro cetonas arom?ticas: tioxantona, xantona, benzofenona e benzil, todos em solu??o de acetonitrila. As constantes de velocidades obtidas (da ordem de difus?o da acetonitrila 1,9x1010 M-1s-1) indicam que o processo de supress?o de estado excitado se faz por transfer?ncia de energia. Desta forma foi poss?vel estimar a energia de estado excitado triplete destes derivados arom?ticos de fosforilidrazona.

Orientador: Ana Maria Pires / Banca: Italo Odone Mazali / Banca: Carlos José Leopoldo Constantino / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo estrutural e espectroscópico de híbridos inorgânicoorgânicos constituídos por partículas luminescentes aminofuncionalizadas do tipo core@shell (componente inorgânico) e ligantes coordenados a íons terra raras distintos daqueles presentes nas partículas luminescentes (componente orgânico) acorados no sistema inorgânico, com potencial aplicação em sistemas de imageamento celular. Óxido de ítrio de estrutura cúbica foi selecionado para atuar como "core" devido à sua reconhecida compatibilidade em hospedar íons ativadores, no caso Eu3+ e Tb3+. Sílica gel foi escolhida para recobrir o "core" por se tratar de um polímero inorgânico cuja superfície pode ser facilmente funcionalizada. Desta forma, estruturas core@shell esferoidais aminofuncionalizadas, com Y2O3:Eu3+ ou Y2O3:Tb3+ como "core", foram obtidas para a confecção de híbridos inorgânico-orgânicos. Através da ancoragem de ligantes do tipo base de Schiff na superfície dos luminóforos recobertos e da complexação desses com um segundo íon terra rara, foi obtido um sistema com dois centros emissores distintos. Estes por sua vez, foram complexados com ligantes β-dicetonas, a fim de promover emissões através do efeito antena. Os compostos produzidos tiveram suas propriedades estruturais, ópticas e morfológicas monitoradas pelas técnicas de difração de raios X, espectroscopias no IV, Raman, Luminescência e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, entre outras. As... / Abstract: This work presents the structural and spectroscopic study of inorganic-organic hybrids involving luminescent particles of aminofunctionalized core-shell type (inorganic component) and ligands coordinated to rare earth ions, different from those present in luminescent particles (organic component) anchored in the inorganic system, with potential application in cellular imaging systems. Cubic ittrium oxide was selected to act as "core" due to its recognized compatibility in host activator ions, in this case Eu3+ and Tb3 +. Silica gel was chosen to cover the core because it is an inorganic polymer whose surface can be easily functionalized. Thus, aminofunctionalized spheroidal core shell structures with Y2O3:Eu3+ or Y2O3:Tb3+ as core were obtained for the preparation of inorganic-organic hybrids by the anchoring of Schiff base-type ligands to be complexed to a second rare earth ion, thus promoting two different emitting centers. These in turn were complexed with β-diketone ligands in order to promote emissions through the antenna effect. The compounds produced had their structural, optical and morphological properties monitored by X-ray diffraction, IR, Raman, and Luminescence spectroscopy, and scanning and transmission electron microscopy, among others. The luminescent properties were evaluated by the study of intensity parameters in addition to the interpretation of chromaticity diagrams. It was verified that the dominant emission color for the hybrid synthesized phosphors can vary according to the excitation, with high color purity. From the analysis and interpretation of the obtained results, it was possible to conclude that the synthesis of the luminescent particles of the proposed and unpublished organic and inorganic hybrids was successfully carried out, and the morphology, homogeneity and size distribution are favorable for later applications in biological tests, mainly ... / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work describes an efficient approach for the regioselective synthesis of new series of substituted 1-(2-naphthoxyacetyl), 1-phenoxyacetyl, 1-thiophenoxyacetyl, 1-(N-phenylglicine)-5-trifluoromethyl-5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazoles from the cyclocondensation reactions of 4-alkoxy-4-alkyl(aryl/heteroaryl)-1,1,1-trifluoroalk-3- en-2-ones [CF3C(O)CH=CHROMe(Et) where R = H, Me, Ph, 2-furyl, 1-naphthyl] with 2-aryloxyaceto, 2-thiophenoxyaceto, N-phenylglicine hidrazides under synthetic conventional procedures. These methodologies furnished high purity and air-stable products in 34 96 % yields. In a subsequent step, the reactions of dehydration intramolecular of two examples of 5-trifluoromethyl-5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazoles, are described. These reactions were carried out in pyridine/benzene in the presence of thionyl chloride and led to the isolation of a series of substituted 1-(2-naphthoxyacetyl)- and 1-phenoxyacetyl-3-phenyl-5-trifluoromethyl-1H-pyrazoles in 82 and 78 % yields respectively. In addition, the series of 5-trifluoromethyl-5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazoles were evaluated for antimicrobial activity. As the result, the 1-(N-phenylglicine)-5- trifluoromethyl-5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazol series showed the best activities where the concentrations greater or equal than 100 µg/mL inhibited the growth of tested bacteria (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli), fungi(Candida albicans e Aspergillus fumigatus) and algae (Prototheca zopfii). Moreover, the test of antioxidant activity demonstrated that 5-trifluoromethyl- 5-hydroxy-4,5-dihydro-1H-pyrazoles non-substituted at position 3 of the pyrazoline ring, of each series, provided positive activity as trappers of the stable free radical DPPH by the qualitative 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) method. The compounds were characterized by 1H and 13C {1H} NMR Spectroscopy, Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC/MS) and their purity determined by CHNS Elemental Analysis. / A presente dissertação descreve inicialmente a síntese regiosseletiva de séries inéditas de 5-trifluormetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1H-pirazóis 1-(2-naftoxiacetil)-, 1-fenoxiacetil-, 1-tiofenoxiacetil- e 1-(N-fenilglicina) substituídos obtidos a partir de reações de condensação de 4-alcóxi-4-alquil(aril/heteroaril)-1,1,1-triflúor-3-alquen-2- onas [CF3C(O)CH=CROMe(Et), onde R = H, Me, Ph, 2-furil e 1-naftil] com 2-ariloxiaceto-, 2-tiofenoxiaceto- e N-fenilglicina hidrazidas, empregando métodos sintéticos convencionais. Estas metodologias conduziram a produtos puros e estáveis ao ar com rendimentos entre 34 e 96 %. Numa etapa subsequente são descritas as reações de desidratação intramolecular de 2 exemplares de 5-trifluormetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1H-pirazóis 1-ariloxiacetil substituídos. Estas reações foram conduzidas em piridina/benzeno na presença de cloreto de tionila e possibilitaram o isolamento de 3-fenil-5-trifluormetil-1H-pirazóis 1-(2-naftoxiacetil)- e 1-fenoxiacetil substituídos com rendimentos de 82 e 78 %, respectivamente. Complementarmente, as séries das 5-trifluormetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1Hpiraz óis foram avaliadas quanto à sua atividade antimicrobiana. Como resultado, a série de 1-(N-fenilglicina)-5-trifluormetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1H-pirazóis apresentou as melhores atividades onde concentrações maiores ou iguais a 100 µg/mL inibiram o crescimento das bactérias (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli), fungos (Candida albicans e Aspergillus fumigatus) e alga (Prototheca zopfii) testados. Através do teste de atividade antioxidante, pelo método qualitativo que emprega o radical livre 2,2-difenil-1-picril-hidrazila (DPPH), observou-se de maneira geral que os 5-trifluormetil-5-hidróxi-4,5-diidro-1H-pirazóis não substituídos na posição 3 do anel pirazolínico, de cada série, apresentaram atividade positiva como trapeadores do radical livre estável DPPH. Os compostos inéditos sintetizados foram caracterizados por espectroscopia de RMN de 1H e 13C {1H}, cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) e tiveram sua pureza determinada via análise elementar CHNS.

This work describes an efficient method to obtaining new heterocycles from the reaction of acetalization of the ketonic carbonyl, followed by acylation of the enolether, generated in situ from the acetal derivative of 1,1-diphenylacetone, with trifluoroacetic anhydride, tricloroacetila of chloride, clorodiflúoracético anhydride, pentaflúorpropiônico anhydride in the absence of solvents. There were performed reactions of cyclocondensation between 1,1,1-trialo-4-alkoxy-3-alquen-2-ones and hydroxylamine hydrochloride, forming, in general, the 5-trialometil-5-hydroxy-4,5-diidroisoxazóis. To obtaining pyrazoline compounds, was proposed the cyclocondensation between the β-ketones alcoxivinil (ou é β-alcoxivinil ketones?) and four different dinucleophiles: monohydrate hydrazine, phenylhydrazine, thiosemicarbazide and aminoguanidine carbonate. All compounds synthesized on this work, since the acetal to the final heterocycles are inedited and their structures were confirmed by RMN 1H e 13C data. In this work, were also performed antimicrobial activity tests of some compounds against microorganisms, wherein some showed significant result for bacteria of great clinical interest, Staphylococcus aureus. / Este trabalho descreve um método eficiente para a obtenção de novos heterociclos a partir da reação de acetalização da carbonila cetônica, seguida pela acilação do enoléter, gerado in situ a partir do acetal derivado da 1,1-difenilacetona, com anidrido trifluoracético, cloreto de tricloroacetila, anidrido clorodiflúoracético e anidrido pentaflúorpropiônico na ausência de solventes. Foram realizadas reações de ciclocondensação entre as 1,1,1-trialo-4-alcoxi-3-alquen-2-onas e cloridrato de hidroxilamina, formando, de maneira geral, os 5-trialometil-5-hidroxi-4,5-diidroisoxazóis. Para obtenção dos compostos pirazolínicos, foi proposta a ciclocondensação entre as β-alcoxivinil cetonas e quatro diferentes dinucleófilos: monohidrato de hidrazina, fenilhidrazina, tiosemicarbazida e carbonato de aminoguanidina. Todos os compostos sintetizados neste trabalho, desde o acetal até os heterociclos finais são inéditos e suas estruturas foram confirmadas por dados de RMN 1H e 13C. Neste trabalho, também foram realizados testes de atividade antimicrobiana de alguns compostos contra microorganismos, sendo que alguns apresentaram significativo resultado para a bactéria de grande interesse clínico, Staphylococcus aureus.

Esta tese apresenta um estudo sobre a contração de anel de olefinas e cetonas cíclicas promovida por sais de tálio(III). A reação de uma série de cicloexanonas e cis e trans-2-decalonas com TTN em CH2Cl2 levou aos correspondentes produtos de contração em rendimentos muito bons, desde que não houvesse um grupo metila em &#945;-carbonila. A reação de 3- e 4-alquilcicloexanonas, bem como de trans-2-decalonas, ocorreu com alto grau de seletividade. As diastereosseletividades observadas estão de acordo com o mecanismo proposto por McKillop. O sistema indânico, resultante da contração de um dos anéis do sistema bicíclico[4.4.0], foi construído de três maneiras diferentes. A reação de 1-tetralonas com TTN/K-10 em pentano forneceu 1-indanocarboxilatos de metila em rendimentos razoáveis, enquanto que o tratamento de 1,2-diidronaftalenos com TTN em MeOH levou aos correspondentes produtos de contração em bons rendimentos, quando não havia grupos alquílicos ligados à dupla ligação. Finalmente, a reação de dois álcoois homoalílicos, contendo a dupla ligação endocíclica, com TTN em uma mistura 1:1 de AcOH e H2O, levou às correspondentes 1-(2,3-diidro-1H-1-indanil)-3-hidroxi-1- propanonas em rendimentos excelentes. / This thesis presents studies toward the ring contraction of ketones and olefins promoted by thallium(III) The reaction of alkylcyclohexanones and cis and trans-2-decalones with TTN in CH2Cl2 led to the corresponding ring contraction products in very good yields, providing there is no methyl group at &#945;-carbonyl position. The reaction of 3- and 4-alkylcyclohexanones, as well as trans-2-decalones, occurred with high degree of selectivity. The observed diastereoselectivities agree with the McKillop\'s mechanism. The indan ring system was constructed by three different protocols. The reaction of 1-tetralones with TTN/K-10 in pentane afforded methyl 1-indanecarboxylates in reasonable yields, while treatment of 1,2-dihydronaphathlenes with TTN in MeOH furnished the corresponding ring contraction products in good yields, as long as there is no alkyl group at the double bond. Finally, the reaction of two homoallylic alcohols, bearing an endocyclic double bond, with TTN in a 1:1 mixture of AcOH and H2O, led to 1-(2,3-dihydro-1H-1-indenyl)-3-hydroxypropan-1-ones in excellent yields.

A técnica de ressonância ciclotrônica de íons permite aprisionar numa cela adequada íons produzidos por impacto de elétrons sobre um gás a baixa pressão (10-7 - 10-4 Torr) . Os íons são mantidos na cela por tempos de 3 a 10 ms e dessa maneira podem reagir com moléculas neutras do gás do qual provém ou, de algum outro gás introduzido no espectrômetro. Resultam dessas reações produtos iônicos, que frequentemente foram observados reagirem novamente com moléculas neutras, dando origem a íons terciários. Todos os íons são detectados pela potência que absorvem de um campo de rádio-frequência conveniente, podendo ser registrado um espectro, no qual cada íon é caracterizado por sua massa, sendo a intensidade do pico correspondente proporcional à corrente iônica parcial do lon na cela. Contudo, a situação é tal que íons de massa maior permanecem por tempos mais longos na cela, de modo a reagirem em maior extensão e absorverem maior potência do oscilador de rádio-frequência. Essa discriminação de massa precisa ser levada em conta ao interpretar os espectros de ressonância ciclotrônica de íons e, para esclarecer a natureza das correções necessárias, as principais equações que descrevem o movimento dos íons na cela foram deduzidas e discutidas na primeira parte deste trabalho. Tais equações sugerem urna série de experiências, que tornam a espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons uma técnica muito versátil. Estas experiências foram todas apresentadas na primeira parte, devendo-se salientar a experiência de ressonância dupla, que permite identificar de maneira inequívoca o precursor de algum produto iônico, a experiência de ejeção de íons, que permite remover seletivamente um íon de dada espécie da cela, além de experiências que visam a obtenção de constantes de velocidade de reações de íons com moléculas. É justamente esta última grandeza mencionada, a saber, a constante de velocidade de uma reação, a que pode ser com parada com valores calculados a partir de modelos teóricos. Esses modelos baseiam-se em sua maioria na interação do íon, considerado como carga puntiforme, com a molécula neutra de certa polarizabilidade e momento dipolar (modelo de polarização) ou, na fragmentação de um complexo intermediário (modelos estatísticos). Os aspectos teóricos das reações entre íons e moléculas em fase gasosa foram analisados e os modelos mencionados, discutidos, além de modelos chamados \"diretos\" mais apropriados para comparações com resultados de experiências de feixes iônicos. A espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons foi utilizada para o estudo de reações de acilação em cetonas, reações bastante gerais (foi verificado que ocorrem também em outros sistemas carbonílicos) e que podem ser representadas pela equação RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Estudos de variação das correntes iônicas relativas de todos os íons das cetonas, em função da pressão de cetona neutra, possibitaram a dedução de um mecanismo de formação desses íons acilados. Os resultados estão de acordo com um esquema no qual esse produto é formado pela fragmentação de um dímero intermediário, para o qual se supõe existirem condições de estado estacionário. Esta fragmentação se dá de maneira análoga à fragmentação dos íons moleculares de cetonas em espectroscopia de massa usual, tratando-se então de uma fragmentação induzida por uma espécie neutra. A pressões elevadas, nas quais o dímero pode sofrer colisões não-reativas e relaxar o excesso de energia interna, o mesmo é estabilizado, fornecendo um pico no espectro. Cetonas de polarizabilidade maior têm uma afinidade maior para o grupo acila; isto foi concluído, quando foram observadas reações de transferência de grupos acila, como por exemplo a transferência de CH3CO+ da cetona para a butanona num sistema formado pela mistura dessas duas cetonas. Estudos de basicidade relativa de álcoois, ácidos, ésteres e cetonas revelaram que há uma relação de proporcionalidade entre a basicidade desses compostos e seu potencial de ionização. Isto havia sido mostrado anteriormente para o caso das aminas, por outros pesquisadores. O conhecimento da basicidade de álcoois, ácidos e ésteres permitiu analisar reações de esterificação e transesterificação sob o ponto de vista termoquímico. Trata-se de reações entre moléculas protonadas das espécies mencionadas, que podem ser consideradas análogas às reações catalisadas por ácidos em solução. O fato de uma reação ser exotérmica não significa que ela ocorra. Assim, foi observado que ácido fórmico não é esterificado por metanol ou etanol nas condições reinantes numa cela de ressonância ciclotrônica de íons, enquanto quê ácido acético o é. A ordem relativa de basicidades em fase gasosa foi determinada como sendo HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. Dessa maneira os resultados estão de acordo com um ataque nucleófilo por parte do álcool no ácido protonado; porém, se este é menos básico que o álcool, ocorre a transferência de próton e não a esterificação. Reações de transesterificação não foram observadas de maneira alguma, mas uma outra reação entre ésteres e álcoois foi encontrada e que pode ser exemplificada pela equação (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Esta reação só se dá com álcoois capazes de produzir íons de carbônio mais estáveis que os primários; portanto metanol e etanol não reagem. O produto formado pode fragmentar novamente O que revelou que o grupo alquila proveniente do álcool retém um excesso de energia na sua ligação, pois na decomposição é esta a ligação que rompe. Em todos estes estudos, isto é, nos de acilação de cetonas e de esterificação, bem como nos estudos de basicidade, foi sempre salientada a importância de examinar essas reações em fase gasosa, pelo fato de serem reações mais simples, uma vez que se dão na ausência de solventes e portanto revelarem propriedades intrínsecas das espécies envolvidas. Finalmente foram descritas algumas modificações realizadas no espectrômetro de ressonância ciclotrônica de íons, para poder operá-lo de forma pulsada. Com isso é possível manter os íons por tempos maiores na cela (500 ms) e, o que é mais importante, esses tempos podem ser definidos com grande precisão, o que torna viável a obtenção de resultados quantitativos (constantes de velocidade de reação) melhores. / Ions can be trapped for times as long as 10 ms by the combined action of magnetic and electric fields in the cell of an ion cyclotron resonance spectrometer. Despite the low operating pressure (10-7 - 10-4 Torr), the ions experience many collisions during this time, some of which may be reactive, leading to product ions. The ion cyclotron resonance spectrum thus displays a series of peaks corresponding to the various primary, secondary, and eventually tertiary ions; the peak heights, after suitable mass correction, yield ion currents. The double resonance technique allows one to establish unambiguously the precursor ions of a given product ion, by accelerating the suspected reagent ions and examining the effect on the product ion. Ions can also be selectively ejected from the cell. These techniques, which were described in this thesis after an outline of the basic principles of ion cyclotron resonance spectroscopy, allow, one to unravel the gaseous ion chemistry in any chemical system. Rate constants of ion-molecule reactions can be determined by ion cyclotron resonance spectroscopy. The necessary equations, based on the equations relating measured peak intensities to ion currents, were derived and their limitations, as well as those of the experimental procedures for obtaining the input parameters for the expressions, were discussed. Rate constants can also be calculated theoretically and there are a few microscopic models which treat the collision of an ion with a polarizable neutral molecule (polarization model) or the unimolecular fragmentation of an intermediate complex (statistical models). Direct models, although more suitable for comparison with results from beam experiments, were presented together with the above mentioned models, and their importance for the interpretation of the basic aspects of ion-molecule chemistry was discussed. The ion cyclotron resonance spectrometer was used to study an acylation reaction in ketones, which seems to be general for carbonyl compounds. RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Pressure plots of the ion currents in ketones allowed us to propose a mechanism according to which the acylated ketones are formed by the fragmentation of an excited dimer ion, in a fashion analogous to the fragmentation of ketone parent ions in ordinary mass spectroscopy. Steady state conditions prevail for the excited dimer, which can be stabilized at pressures high enough for the ion to collide with a neutral in a time short compared to his life time, thus relaxing excess energy. The acyl group can be transferred from a ketone of lower polarizability to one of higher polarizability; thus CH3CO+ is for instance transferred from acetone to butanone in a mixture of these two compounds, as detected by double resonance. Relative proton affinities of alcohols, acids, esters, and ketones were determined and the results are in agreement with the assumption of constant hydrogen affinity within a homologous series, as has been shown previously for the case of amines by others. Of particular interest is the following order of proton affinities: HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. The positive ion spectra of mixtures of acetic acid with methanol or ethanol revealed that this acid reacts with the alcohols yielding a protonated ester, in a process apparently analogous to the acid catalized esterification in solution. On the other hand,formic acid was found not to behave in this way, although the reactions are all exothermic. These results could be rationalized assuming that a nucleophilic attack takes place on the protonated acid by the alcohol. If the alcohol is more basic, only proton transfer is observed. Transesterification reactions were not detected, but this failure was compensated by a reaction which all higher alcohols, namely those capable of producing a secondary or tertiary carbonium ion, undergo with the esters. This reaction can be exemplified by (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Although in this particular reaction both alkyl groups seem equivalent, they are not so with respect to internal vibrational energy; this was demonstrated by the decomposition reactions which the ionic products like the one in the reaction above undergo: the alkyl group originally in the alcohol is always eliminated. All the reactions mentioned above, namely, acylation of ketones, proton transfer, and esterification, show the importance of ion-molecule reaction studies in the gas phase, where the intrinsic properties of the reacting species can be examined, free from solvation effects. This point has been repeatedly stressed. In a last chapter in this thesis the necessary modifications of the ion cyclotron resonance spectrometer, in order to operate it in a pulsed mode, were described. With this kind of operation a bunch of ions is formed by a pulse of the electron beam and the ions react for a known period of time, after which they are removed from the cell. Kinetic studies can be more easily carried out in this way than in the conventional one. Some preliminary results were shown.