El trabajo experimental ha desarrollado tres objetivos que se enmarcan dentro del campo de la química de coordinación del platino(II) con ligandos que contienen azufre y de sus posibles aplicaciones. Así, primero se ha profundizado en el estudio de la influencia de los ligandos terminales en la reactividad del anillo central {Pt2S2} en complejos de fórmula [Pt2L2(μ-S)2] frente a un amplio conjunto de especies electrófilas. Posteriormente, se ha explorado la reactividad del complejo [Pt2(dppp)2H3]ClO4 (dppp = Ph2P(CH2)3PPh2) en presencia de aniones sulfuro o hidrogenosulfuro bajo diferentes condiciones experimentales. Y, finalmente, se ha estudiado la reacción de dicho complejo binuclear de platino con tiofeno, reacción que se puede considerar adecuada para modelar el proceso industrial de hidrodesulfuración del petroleo, es decir, la liberación de azufre de los compuestos organosulfurados que contiene.Todos estos objetivos se han conseguido mediante la utilización de técnicas avanzadas de resolución estructural directa, RMN y espectrometría de masas, las cuales han permitido la caracterización de un elevado número de nuevos compuestos, así como el estudio de su reactividad. Además, medidas electroquímicas y cálculos computacionales (DFT) han enriquecido la caracterización de los complejos obtenidos y han permitido proponer el mecanismo que acompaña su formación. El primer objetivo se ha desarrollado mediante: a) la síntesis y caracterización estructural de [Pt2(Ph2X(CH2)2XPh2)2(µ-S)2] (X = As), b) determinación de sus propiedades redox, y c) estudio de la nucleofilicidad de los átomos de azufre respecto a diversos centros metálicos, ácidos próticos (HCl, HClO4) y electrófilos orgánicos (CH2Cl2). La comparación de estos resultados con los anteriormente obtenidos para X = P ha permitido concluir que el cambio de átomo donador X en los ligandos terminales del anillo central {Pt2S2} no implica cambios estructurales notables entre complejos análogos, pero en cambio X = As provoca una disminución en la densidad electrónica de los aniones sulfuro y una considerable variación en las cinéticas de reacción.El segundo objetivo se ha analizado mediante el estudio pormenorizado de la reacción del complejo trihidruro de platino(II) [Pt2(dppp)2H3]ClO4] (dppp = Ph2P(CH2)3PPh2) con reactivos sulfurados sencillos (NaSH y Na2S) bajo diferentes condiciones experimentales. El seguimiento de estas reacciones ha permitido caracterizar por primera vez diversos complejos de Pt(II) que contienen fragmentos Pt-H, Pt-SH y/o Pt-S. Un análisis posterior ha evidenciado la fácil interconversión entre los compuestos obtenidos, transformación que transcurre por diferentes caminos según las condiciones de reacción utilizadas. Esta reactividad informa sobre las posibles transformaciones químicas que pueden tener lugar en la superficie de un catalizador heterogéneo en el proceso industrial de hidrodesulfuración.El tercer objetivo ha implicado el estudio de la reacción del complejo trihidruro dinuclear de platino [Pt2(dppp)2H3]ClO4 con tiofeno en diferentes condiciones experimentales. Así, la activación del enlace C-S del tiofeno por parte del complejo [Pt2(dppp)2H3]ClO4 ha dado lugar al metalaciclo mononuclear [Pt(dppp)(SC4H4-C,S)], que implica exclusivamente la activación de un enlace C-S tiofénico, y al complejo dinuclear [Pt2(dppp)2(μ SC4H5-C,S)]ClO4, en donde la activación del enlace C-S va acompañada de la hidrogenación parcial del tiofeno. Experimentos adicionales y cálculos computacionales han evidenciado el papel del tiofeno como promotor de la ruptura del complejo trihidruro dinuclear de platino. También han evidenciado que los dos complejos de platino obtenidos no se interconvierten entre sí, y por tanto su formación transcurre mediante dos mecanismos en paralelo. En conclusión, la combinación de estudios experimentales y teóricos referidos a la reacción de [Pt2(dppp)2H3]ClO4 con tiofeno ha proporcionado una nueva perspectiva en el estudio del mecanismo HDS en fase homogénea. / The experimental work has aimed at three objectives, all embodied in the field of the coordination chemistry of Pt(II) with sulfur-containing ligands and their possible applications. Thus, firstly, the influence of the terminal ligands in the reactivity of the central {Pt2S2} ring in complexes of formula [Pt2L2(μ-S)2] towards a wide collection of electrophilic species has been thoroughly studied. Subsequently, the reactivity of the complex [Pt2(dppp)2H3]ClO4 (dppp = Ph2P(CH2)3PPh2) in the presence of sulfide or hydrogensulfide anions has been explored under various experimental conditions. And finally, the reaction of the upper binuclear platinum complex with thiophene has been analyzed in detail. This reaction can be considered as a good model for the industrial process of hydrodesulfurization of petroleum, which involves the removal of sulfur from the included organosulfur compounds. All of these objectives have been achieved using advanced techniques of direct structural resolution, NMR and mass spectrometry, which have allowed the characterization of a high number of new complexes, as well as the study of its reactivity. In addition, electrochemistry measurements and in silico studies (DFT) have enriched the characterization of the complexes obtained and they have also allowed us to propose the reaction mechanism that accompanies their formation. The first objective has been developed through: a) the synthesis and structural characterization of [Pt2(Ph2X(CH2)2XPh2)2(µ-S)2] (X = As), b) the determination of its redox properties, and c) the study of the nucleophilicity of the sulfur atoms towards various metal centres, protic acids (HCl, HClO4) and organic electrophiles (CH2Cl2). Comparison of these results with those previously obtained for X = P have allowed us to conclude that the replacement of the donor atom X in the terminal ligands bound to the {Pt2S2} core does not involve significant structural changes in analogue complexes. However, when X = As the electronic density of the bridging sulfur atoms decrease and the corresponding reaction kinetics undergo considerable variations.The second objective has been analysed by means of a detailed study of the reaction between the trihydride platinum(II) complex [Pt2(dppp)2H3]ClO4] (dppp = Ph2P(CH2)3PPh2) and simple sulfur-containg species (NaSH or Na2S) under different experimental conditions. The monitoring of these reactions has led us to the unprecedented characterization of various Pt(II) complexes that include Pt-H, Pt-SH and/or Pt-S fragments. Subsequent studies have evidenced the ease of interconversion between the complexes obtained, which occurs through different pathways depending on the reaction conditions used. This reactivity gives information about the possible chemical transformations that can take place in the surface of the heterogeneous catalyst in the industrial process of hydrodesulfurization. The third objective has involved the reaction study of the binuclear trihydride platinum complex [Pt2(dppp)2H3]ClO4 with thiophene under different experimental conditions. Thus, C-S bond activation of thiophene by [Pt2(dppp)2H3]ClO4 has afforded the mononuclear [Pt(dppp)(SC4H4-C,S)] metallacycle that involves activation of the thiophenic C-S bond exclusively, and the dinuclear [Pt2(dppp)2(μ SC4H5-C,S)]ClO4 complex, where activation of this bond is concomitant with the partial hydrogenation of thiophene. Additional experiments and computational results have evidenced the role of thiophene as promoter of the cleavage of the binuclear platinum complex. They have also showed the non interconversion equilibrium between the two new platinum complexes obtained, thus indicating that two concurrent mechanisms are at work. Overall, the combination of experimental and theoretical studies of the reaction of [Pt2(dppp)2H3]ClO4 with thiophene has provided new insights into the mechanism of the homogeneous HDS.

No description available.

No description available.

El progrés i les millores assolides en el camp industrial han empès els investigadors a buscar eines més refinades per tal de modelar aquests processos amb un major grau de precisió. Les propietats termofísiques són necessàries i el seu coneixement ha de ser molt precís, ja que una predicció poc acurada pot afectar el disseny d'una operació unitària, amb una consegüent pèrdua de rendiment i diners. Actualment, els models teòrics han progressat com a eines modernes que poden proveir a l'usuari d'una quantitat ingent d'informació sobre un fluid de manera ràpida, neta i barata. En qualsevol cas, manca encara un llarg camí per trobar una eina poderosa capaç de calcular el comportament termodinàmic de qualsevol compost en qualsevol condició. Aquest treball utilitza una robusta equació d'estat anomenada soft-SAFT. El nom original prové de la Teoria Estadística de Fluids Associants (SAFT), que és una equació basada en principis de mecànica estadística. Posseeix una molt forta base molecular, proposant un model "físic" per a descriure el compost. Soft-SAFT és una variant de la SAFT original que utilitza un terme de referència basat en una interacció de tipus Lennard-Jones entre les molècules. Malgrat que l'equació prèvia ja havia estat provada de manera exitosa en un conjunt molt variat de treballs, encara fallava en una regió molt important del diagrama de fases: la regió crítica. En aquesta regió, les propietats sofreixen fortes fluctuacions i canvien dràsticament degut a les llargues correlacions que es produeixen entre les molècules. La versió original de la soft-SAFT no pot tenir en compte aquestes fluctuacions de llarg abast perquè està basada en una teoria de camp mig. Tanmateix, aquesta fallida de la teoria ha estat superada introduint un tractament específic de "crossover", que considera les fluctuacions inherents. El procediment està basat en la teoria del grup de renormalització de Wilson (1971) i va ser desenvolupada per White (1992). S'escriu com un joc de relacions recursives on les correlacions entre les molècules són considerades al llarg de vàries iteracions. L'objectiu d'aquest treball de tesi s'ha dedicat a la millora d'una equació d'estat amb base molecular anomenada soft-SAFT afegint el tractament específic de "crossover" mencionat abans. La meta general implica el desenvolupament d'una poderosa eina predictiva aplicable a tot tipus de condicions per càlculs termodinàmics. Un tractament específic per calcular les fluctuacions inherents presents a la regió crítica s'ha implementat dins de la equació. La nova equació, anomenada "crossover soft-SAFT" és utilitzada per estudiar tres famílies diferents d'hidrocarburs: els alcans, els alcanols i els perfluoroalcans, així com les seves mescles entre ells i amb altres compostos, com el diòxid de carboni o l'àcid clorhídric. Els paràmetres moleculars s'optimitzen emprant dades de densitat de líquid i pressió de vapor experimental pels primers vuit membres de cada família. Es proposa una correlació per a cada paràmetre respecte el pes molecular, i els paràmetres s'extrapolen per predir el comportament termodinàmic d'altres membres més pesats de la mateixa família, amb un grau de precisió similar a l'obtingut pels membres més lleugers. Les capacitats calorífiques, la compressibilitat isotèrmica o isentròpica i la velocitat del so han estat també calculats per totes aquestes famílies de compostos, obtenint novament un molt bon acord amb les dades experimentals en la majoria de casos. Els resultats obtinguts per a aquestes propietats resulta molt esperançador ja que aquests càlculs s'han realitzat d'una manera purament predictiva. S'han pogut reproduir les diferents singularitats observades experimentalment en la regió veïna al punt crític, mentre que el càlcul dels exponents crítics universals també ha revelat un acord amb les mesures experimentals. Aquest treball pretén ser un pas endavant en la millora de les eines de modelat molecular per aplicacions enginyerils. Malgrat que la natura sigui sempre sorprenent i difícil de reproduir, l'esforç dedicat a aquesta tasca és prou encoratjador per continuar buscant noves fórmules que ens donin la possibilitat d'acostar-nos una mica més al món real. / The progress and the improvements made in the industrial field have pushed the researchers to look for refined tools to model these processes with a higher degree of accuracy. Thermophysical properties are needed and have to be known in a precise way, because an inaccurate prediction may affect the design of a unit property, with a result of a loss in yield and money. Nowadays, the theoretical models have progressed as modern tools that can provide a huge amount of information of a fluid in a rapid, clean and cheap manner. In any case, there is still a long way to find a powerful tool able to calculate the thermodynamic behavior of any compound at any condition. This work uses a robust equation of state called soft-SAFT. The original name comes from the Statistical Associating Fluid Theory (SAFT), which is an equation based on statistical mechanics principles. It has a very strong molecular basis, proposing a "physical" model to describe the compound. Soft-SAFT is a variant of the original SAFT that uses a reference term based on a Lennard-Jones type interaction among the molecules. Although the previous equation had already been successfully tested in many different works, it still failed in a very important region of the phase diagram: the critical region. In that region, the properties suffer strong fluctuations and change drastically due to the long-correlations established among the molecules. The original soft-SAFT version of the equation can not take into account these long-range fluctuations because it is based in a mean-field theory. However, this lack of the theory can be now overcome introducing a specific crossover treatment that considers these inherent fluctuations. The procedure is based in the renormalization group treatment of Wilson (1971) and it was developed by White (1992). It is written as a set of recursive relations where the correlations among the molecules are considered in several iterations. The objective of this thesis work was to improve the molecular-based equation of state named soft-SAFT adding the specific crossover treatment before mentioned. The general aim was to develop a powerful predictive tool applicable under different conditions for thermodynamic calculations. The extended equation, called crossover soft-SAFT is employed to study three different families of hydrocarbons: the n-alkanes, the 1-alkanols and the n-perfluoroalkanes, and their mixtures among them and with other compounds such as carbon dioxide or hydrogen chloride. The molecular parameters are optimized using liquid density and vapor pressure data for the first eight members of each family. A correlation with molecular weight is then proposed, and the parameters are extrapolated to predict the phase behavior of heavier members of the same family, with the same degree of accuracy as that one obtained for the lighter members of the series. Heat capacities, isothermal and isentropic compressibility and the speed of sound have been calculated for these families obtaining very good agreement with experimental data in most of the cases. Results for these properties are very encouraging since calculations were performed in a pure predictive manner. The different singularities experimentally observed in the vicinity of the critical point have been reproduced and the universal critical exponents have also been found in agreement with the experimental measurements. This work intends to be a step forward in the improvement of the molecular modeling tools for engineering applications. Although nature is always surprising and difficult to reproduce, the effort devoted to this task is encouraging enough to continue looking for new formulas that give us the possibility of getting closer to the real world.

Les metal·lotioneïnes (MTs), pèptids amb una excepcional capacitat coordinant, constitueixen una gran família de metal·loproteïnes presents en gairebé tots els éssers vius. L'estudi de les propietats coordinants i estructurals de les diverses isoformes de MT és important per a aportar noves dades a la resolució de les funcions que duen a terme, fins ara relacionades amb la destoxicació de metalls pesants i l'homeòstasi de zinc i coure. En aquesta tesi doctoral s'ha estudiat la metal·lotioneïna del cranc Callinectes sapidus CuMT-II (MTC en aquest treball), per la seva atípica estructura primària dins les MTs de crustaci i per contenir triplets de cisteïna, motiu molt poc habitual en aquestes proteïnes. Aquesta MT s'ha obtingut per enginyeria genètica en medis suplementats amb zinc, amb coure i amb ambdós metalls. Els complexos metàl·lics formats en aquestes síntesis s'han caracteritzat mitjançant ESI-MS, CD, UV i ICP-AES. Així mateix, fent ús d'aquestes tècniques, s'ha aprofundit en les propietats coordinants de MTC mitjançant la reconstitució de la forma demetal·lada apoMTC i la valoració de ZnMTC i apoMTC amb diversos ions metàl·lics. Finalment, s'ha estudiat per RMN la proteïna reconstituïda amb 113Cd.Amb aquests estudis s'ha establert que per a una millor estructuració amb coure, aquesta proteïna també ha de contenir ions zinc i que, a diferència del que estava àmpliament acceptat per a altres metal·lotioneïnes, l'estequiometria dels complexos que estableix MTC amb Cd(II) no s'ajusta exactament amb la que estableix amb Zn(II). Els treballs de RMN han permès establir que l'estructuració de MTC amb ions cadmi té lloc en dos dominis, cadascun dels quals coordina 3 - 4 ions Cd(II).Addicionalment, s'ha aportat noves dades sobre el mecanisme de funcionament de les MTs en el seu paper antiinflamatori en lesions cerebrals, mitjançant l'estudi funcional dels dominis de MT-1 de mamífer en ratolins criolesionats, knockout per MT-1/-2 (amb els gens de MT-1 i MT-2 inactivats), concloent que el domini β presenta unes millors condicions antiinflamatòries. / Metallothioneins (MTs), peptides with an exceptional heavy metal coordination capacity, constitute a superfamily of ubiquitous metalloproteins. Study of MTs metal coordinating properties and their structure is necessary to contribute to the determination of their physiological functions. Nowadays, detoxification of heavy metals and homeostasis of zinc and copper are some of the principal functions proposed for MTs.The principal aim of our work is to study the binding properties of isoform CuMT-II form the crab Callinectes sapidus (MTC), a crustacean MT with an atypical peptide sequence containing two cysteine triplets, which is a very unusual motif in MTs. MTC was obtained by genetic engineering protocols in zinc, copper and zinc plus copper supplemented media. The metal complexes recovered were analyzed by ESI-MS, CD, UV and ICP-AES spectroscopies. Metal coordination properties of MTC were deeper studied by means of metal reconstitution from apoMTC and by titration of ZnMTC and apoMTC with Cd(II) and Cu(I). Structural NMR studies of MTC reconstituted with 113Cd have also been carried out.MTC requires the binding of some Zn(II) ion to acquire the most chiral structure in the presence of Cu(I). Interestingly, cadmium total metallated protein shows slightly higher metal to MT stoichiometries than in the case of zinc in contrast with the equal Zn and Cd stoichiometries shown for most MTs. Moreover, NMR studies have shown that CdMTC is structured in two domains, with 3 - 4 Cd(II) ions in each of them.Additionally, we have contribute to determine the mechanism of MTs anti-inflammatory activity in brain, by studying the rule of the α and β domains of mammalian MT-1 in cryolesioned MTKO mice, which indicate that the β domain shows better anti-inflammatory properties than the α domain.

Les fosfines són organocatalitzadors eficaços d'una gran varietat de reaccions, que han estat revisades en diverses ocasions. Entre elles es troben l'&#945;-hidroxialquilació de Morita-Baylis-Hillman, la reacció de Rauhut-Currier, diverses cicloaddicions o les &#945; i &#947; addicions a compostos insaturats activats. En la present Tesi Doctoral s'han estudiat les addicions conjugades, reaccions que també es poden catalitzar mitjançant fosfines però que no s'havien estudiat exhaustivament utilitzant aquests catalitzadors. Concretament s'ha treballat amb addicions de Michael i addicions conjugades de compostos N-nucleòfils. S'ha estudiat l'abast i les limitacions del mètode així com el mecanisme de la reacció.Com a substrats nucleòfils en les addicions de Michael s'han mostrat actius compostos &#946;-dicarbonílics de tipus dicetona, diester, cetoester i cetoamida substituïts i no substituïts en posició &#945;, així com compostos cíclics o de cadena oberta. És important destacar també la gran diversitat d'electròfils aptes per aquestes reaccions (esters, nitrils, cetones, fosfonats, piridines, azodicarboxilats). Respecte a les addicions conjugades de compostos N-nucleòfils pobres en electrons, han mostrat activitat amides, tioamides, anilines, sulfonamides, benzamides i fenilamines. S'ha observat que la reactivitat d'aquests compostos depèn del pKa del nucleòfil i s'ha establert un valor límit aproximat de pKa = 25 fins al qual el mètode funciona, tot i que per obtenir bons rendiments, es requereix un pKa < 20. En aquells casos que els substrats de la reacció són menys reactius, la reacció de Rauhut-Currier (dimerització de l'acceptor) competeix amb l'addició conjugada però aquesta reacció secundària es pot evitar emprant electròfils que no dimeritzin com el metacrilat d'etil o el fosfonat de dietil. En alguns casos s'ha observat la reacció de retroaddició, que és a causa de la inestabilitat del producte i de la presència de la fosfina.Una altra part del treball de la present Tesi Doctoral ha consistit en sintetitzar dues fosfines polifluorades que s'han emprat amb èxit com a organocatalitzadors de diverses reaccions d'addició de Michael amb l'objectiu de ser reciclades i reutilitzades mitjançant processos de catàlisi bifàsica orgànica-fluorada. Tot i que la seva activitat com a catalitzadors és excel·lent, la seva reciclabilitat és limitada. Aquest resultat s'ha atribuït al fet que l'estat residual del catalitzador en aquestes reaccions no és la fosfina esperada sinó una sal de fosfoni derivada de l'addició conjugada de la fosfina a l'acceptor de Michael. Aquest treball s'ha realitzat en col·laboració amb el Prof. J. A. Gladysz a la Friedrich-Alexander Universität d'Erlangen-Nürnberg.Dels estudis mecanístics sobre les d'addicions conjugades catalitzades per fosfines han aportat proves per corroborar que la reacció s'inicia per l'atac de la fosfina catalítica a l'electròfil, generant un zwitterió que activa el nucleòfil i acaba donant una sal de fosfoni que serà l'estat residual del catalitzador en el cas de les fosfines més nucleòfiles (tributilfosfina per exemple). En canvi per les fosfines menys nucleòfiles com la trifenilfosfina, l'estat residual seria la pròpia fosfina de partida. Els estudis també indueixen a descartar una possible SN2directa del nucleòfil activat a la sal de fosfoni anterior i recolzen la hipòtesi que la ruta més probable implica l'atac del nucleòfil activat a una nova molècula d'olefina.Finalment, s'ha dissenyat una estratègia per sintetitzar benzo[d][1,3]tiazines. La ruta té 3 passos des de compostos comercialment assequibles i l'etapa clau implica una S-addició conjugada intramolecular. / Nucleophilic Phosphine Catalysis (NPC) has recently attracted the attention of many scientists since it has given very good results in many reactions. Some examples are the &#945; -hydroxialkylation of Morita-Baylis-Hillman, Rauhut-Currier reaction, cycloadditions or &#945; and &#947; additions to activated olefins. Conjugate additions are another kind of reaction that phosphines can catalyze but it had not been studied exhaustively.In the present Doctoral Thesis it has been demonstrated that these compounds can effectively catalyze Michael addition reactions of &#946;-carbonyl compounds to a broad diversity of electron poor olefins. Then the same methodology has been applied to a new family of nucleophilic substrates such as non-nucleophilic N-containing compounds obtaining excellent results.Some trends can be described from the former study. First of all, aliphatic phosphines are better catalysts than aromatic ones because of their greater nucleophilicity. The scope of nucleophiles is broad and also many electrophiles are active as Michael acceptors. The yields are very good in reactions where the nucleophile has a pKa < 20 but the method is applicable to substrates with a pKa up to 25, although in these cases the yields are lower and mixtures of mono and bisadducts are obtained. In some cases, Rauhut-Currier reaction (dimerization of the Michael acceptor) competes with the conjugate addition reaction but these secondary reactions can be avoided using electrophiles that can not dimerize, such as ethyl methacrylate or vinyl phosphonate. Finally, some reactions give retroaddition, which is caused by the instability of the compound and not by the presence of the phosphine.Once the efficiency of the method had been proofed, a method to recover and reuse the catalyst was designed based on organic-fluorous biphasic catalysis. This study was carried out in collaboration with Prof. J. A. Gladysz research group in the Friedrich-Alexander Universität d'Erlangen-Nürnberg. Two different polyfluorinated phosphines were successfully synthesized through known routes and then tested as organocatalysts in several Michael addition reactions. Although the activity of these phosphines is good, the recyclability is limited due to the fact that the rest state of the catalyst is a phosphonium salt derived from the addition of the phosphine to the olefin. Some NMR experiments have been carried out in order to study the mechanism of conjugate additions catalyzed by phosphines. It has been corroborated that the reaction starts with the addition of the phosphine to the electron-poor olefin generating a phosphonium salt, which would be the rest state of the catalyst in reactions involving the most nucleophilic phosphines (tributylphosphine for example). However, when the catalyst is less nucleophilic (triphenylphosphine) the rest state is believed to be the phosphine itself. Also a direct SN2 reaction between the activated nucleophile and the phosphonium salt has been discarded for the step where the new C-C bond is generated.Finally, a new synthetic strategy to synthesize benzo[d][1,3]thiazines has been developed. The route has three steps from commercially available compounds and its key step involves an intramolecular conjugate S-addition.

No description available.

En aquest treball es presenten el resultats obtinguts en l'estudi de la producció de lipases per Candida rugosa amb l'objectiu de definir estratègies d'operació que millorin la productivitat. A més s'han desenvolupat metodologies de treball que poden ser aplicables a un ampli ventall de processos biotecnològics.La selecció del medi de cultiu i mode d'operació adients han permès millorar en 25 vegades el rendiment lipasa/substrat original. Aquesta millora ha estat possible gràcies a la definició o selecció d'estratègies d'operació utilitzant tècniques tals com el monitoratge, estimació i modelització del procés amb tècniques avançades.S'han dut a terme estudis per investigar els possibles millors inductors de la producció de lipases per Candida rugosa. D'aquesta manera, s'han provat àcids grassos de diferent longitud de cadena i s'ha pogut concloure que, des del punt de vista d'una aplicació industrial, l'àcid oleic és el millor substrat testat.S'ha investigat l'efecte de la font de nitrogen sobre el creixement i la producció de lipases. Malgrat que per a cultiu en discontinu tan sols s'observen petites diferències, en el cas de cultiu en continu la utilització d'una font de nitrogen alternativa a la de treballs previs ha estat crítica, la qual cosa ha permès solucionar els problemes operatius observats amb anterioritat.S'ha desenvolupat un model matemàtic, de caràcter dinàmic, que aglutina i organitza tota la informació del sistema. Aquest model és útil per a la simulació del procés, el seu control i eventualment el seu canvi d'escala, així com per la definició d'estratègies d'operació més adients.D'altra banda, s'han posat a punt les eines necessàries i l'entorn per a un sistema intel·ligent capaç de realitzar, en un procés de fermentació i en temps real, el processament de dades, actuació en tots els elements del procés, estimació de paràmetres i variables no mesurables directament, l'ús de coneixement heurístic del procés i aplicació d'estratègies de control avançat. Tot això permet la millora de las productivitats i rendiments en la producció de lipases, pas previ a una possible implementació del procés a nivell industrial. / En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en el estudio de la producción de lipasa por Candida rugosa con el objetivo de definir estrategias de operación que mejoren la productividad. Se trataba, además, de desarrollar metodologías de trabajo que fueran aplicables a una amplia gama de procesos típicos de la biotecnología.En el presente trabajo la selección del medio de cultivo y modo de operación adecuado han permitido mejorar en 25 veces el rendimiento lipasa/substrato original. Esta mejora ha sido posible a partir de la definición o selección de estrategias de operación utilizando técnicas como la monitorización, estimación y modelización del proceso con técnicas avanzadas.Se han hecho estudios sobre los mejores inductores posibles de la producción de lipasas por Candida rugosa. Se han probado ácidos grasos de diferente longitud de cadena, concluyendo que desde el punto de vista de aplicación industrial, el ácido oleico es el mejor substrato investigado.Se ha investigado el efecto de la fuente de nitrógeno sobre el crecimiento y la producción de lipasas ha sido investigado. Si bien en cultivo en discontinuo tan sólo se han observado pequeñas diferencias, en cultivo en continuo ha sido decisiva la utilización de una fuente de nitrógeno alternativa a la de trabajos previos, lo que ha permitido solucionar los problemas operativos anteriormente observados.Se ha desarrollado un modelo matemático, de carácter dinámico, que aglutina y organiza toda la información del sistema. Este modelo es útil para la simulación del proceso, su control y, eventualmente, el cambio de escala, así como en la definición de las estrategias de operación más adecuadas.Por otro lado, se han puesto a punto las herramientas necesarias y el entorno para un sistema inteligente capaz de realizar, en un proceso de fermentación y en tiempo real, el procesamiento de datos, actuar en todos los elementos del proceso, estimar parámetros para variables no medibles directamente, el uso de conocimiento heurístico del proceso y aplicar estrategias de control avanzado. Ello permite la mejora de la productividad en la producción de lipasas, paso previo para una posible implementación a nivel industrial. / In this work, the results obtained in lipase production by Candida rugosa are presented. In order to increase the productivity of the process, different operational strategies were defined and tested. The general purpose has been to develop methodologies able to be implemented in a wide range of typical biotechnological processes.The selection of culture medium and a suitable operational mode has allowed to obtain 25 times fold higher the original enzyme yield. This improvement has been possible using engineering approaches such as the selection and definition of operational strategies by using advanced techniques as monitoring, estimation and process modelling. In order to know the best inducers of lipase production by Candida rugosa different short chain fatty acids have been tested. From the point of view of industrial application, oleic acid has been considered as the best substrate tested.The effect of nitrogen sources on the growth and lipase production has been investigated. In batch culture, only slight differences have been observed. However, the use of an alternative nitrogen source in continuous culture has been critical in order to solve the operational stability problems appeared.A mathematical model with dynamic characteristics that compiles, organizes and structures all the information of the system has been developed. This model is useful for simulation, control and even scale-up of the process, including the definition of the most suitable operational strategies.Moreover, it has been developed the shell and necessary tools for an intelligent system capable to perform real-time fermentation data processing, actuate all the elements of the process, estimate parameters for non-measurable variables, use heuristic knowledge of the process and apply advanced control strategies. It allowed the improvement of the lipase productivity as a previous step in order to establish industrial implementation.

La tesi constitueix un estudi de diverses perovskites mixtes de coure i titani, entre les quals cal citar La2CuTiO6 (estructura tridimensional amb els ions Cu(II) i Ti (IV) desordenats) i Ln2Ba2Cu2Ti2O11 (estructura laminar amb Cu(II) i Ti(IV) ordenats). El treball aprofondeix en les relacions entre mètodes de síntesis, estructura i possibilitat de presentar propietats superconductores en els òxids del sistema Ln-A-Cu-Ti-O (A=Ba, Sr). Ambdós tipus d'òxid han estat sintetitzats tant pel mètode ceràmic com via sol-gel i s'ha estudiat el camí de reacció en tots els casos. Com a resultats més significatius cal destacar la inducció de bidimensionalitat i ordre en sistemes originalment desordenats, que ha donat lloc a l'aïllament d'un nou tipus de perovskites laminars (Ln2Ba2Cu2Ti2O11). Cal destacar també els diferents intents d'obtenció d'òxids de fórmula Ln1+xA2-xCu2TiO8-&#948; (Ln= lantànid, A=alcal·linoterri) que han donat lloc a la síntesi d'un òxid superconductor de la mateixa família (YSr2Cu2.7Ti0.3O7.06) amb una temperatura crítica de 26K.Hom duu a terme una caracterització en profunditat dels òxids esmentats (anàlisi de l'estequiometria catiònica i el contingut en oxigen, caracterització estructural mitjançant difracció de raigs X i neutrons sobre pols, difracció d'electrons i microscòpia electrònica de transmissió i mesura de les propietats magnètiques i de transport). Es realitza també un estudi de les possibilitats de dopatge de Ln2Ba2Cu2Ti2O11, preparant-ne un gran nombre de derivats amb substitució catiònica. L'oxigenació d'aquests derivats substituïts ha estat assajada per diferents mètodes entre els quals cal esmentar l'electroquímica i l'alta pressió d'oxigen.La caracterització acurada dels diferents òxids obtinguts permet d'establir correlacions estructurals significatives que ajuden a la comprensió dels factors que determinen la superconductivitat en aquest tipus d'òxid. Es duu a terme també una discussió dels factors que afecten l'ordre (tant de cations com de vacants d'oxigen) i la dimensionalitat estructural en perovskites mixtes. / La tesis constituye un estudio de diversas perovsquitas mixtas de cobre y titanio, de entre las cuales cabe destacar La2CuTiO6 (estructura tridimensional que presenta los iones Cu(II) y Ti (IV) desordenados) y Ln2Ba2Cu2Ti2O11 (estructura laminar con Cu(II) y Ti(IV) ordenados). El trabajo profundiza en las relaciones entre métodos de síntesis, estructura y posibilidad de presentar propiedades superconductoras de los óxidos del sistema Ln-A-Cu-Ti-O (A=Ba, Sr). Ambos tipos de óxidos se han sintetizado tanto por el método cerámico como vía sol-gel y en todos los casos se ha estudiado el camino de reacción. Como resultados más significativos cabe citar la inducción de bidimensionalidad y orden en sistemas originalmente desordenados, que ha dado lugar al aislamiento de un nuevo tipo de perovsquitas laminares (Ln2Ba2Cu2Ti2O11). Es necesario destacar también los distintos intentos de obtención de óxidos de fórmula Ln1+xA2-xCu2TiO8-&#948; (Ln= lantánido, A=alcalinotérreo) que han dado lugar a la síntesis de un óxido superconductor de la misma familia (YSr2Cu2.7Ti0.3O7.06) con una temperatura crítica de 26K.Se ha llevado a cabo una caracterización en profundidad de los citados óxidos (análisis de la estequiometría catiónica y el contenido de oxígeno, caracterización estructural mediante difracción de rayos X y neutrones sobre polvo, difracción de electrones y microscopía electrónica de transmisión y medida de las propiedades magnéticas y de transporte). Se ha realizado también un estudio de las posibilidades de dopaje de Ln2Ba2Cu2Ti2O11, preparando un gran número de derivados de estas fases con sustituciones catiónicas. La oxigenación de dichos derivados se ha ensayado también utilizando diferentes métodos entre los que cabe destacar los electroquímicos y el tratamiento bajo alta presión de oxígeno. La caracterización cuidadosa de los compuestos obtenidos permite establecer correlaciones estructurales significativas que ayudan a la comprensión de los factores que determinan la superconductividad en este tipo de óxidos. Se discuten también los factores que afectan el orden (tanto de cationes como de vacantes de oxígeno) y la dimensionalidad estructural en perovsquitas mixtas. / The thesis is a study of different mixed copper-titanium perovskites, like La2CuTiO6 (three-dimensional structure with Cu (II) and Ti (IV) disordered in the octahedral positions) and Ln2Ba2Cu2Ti2O11 (layered structure with ordering of Cu(II) and Ti(IV)). The work gives an insight in the relationship among the synthetic methods, the structure and the possibility of becoming superconductor, in the system Ln-A-Cu-Ti-O (A=Ba, Sr). Both types of oxides have been synthesized by the ceramic and sol-gel methods and a study of the reaction path has been made as well. The most significant results are: the induction of bidimensionality and order in systems originally disordered (which has led to the isolation of the new type of layered perovskites Ln2Ba2Cu2Ti2O11), and also the several attempts made to synthesize oxides with the general formula Ln1+xA2-xCu2TiO8-&#948; (Ln= lanthanide, A=alkaline earth) which have led to the obtaining of a superconducting oxide with a critical temperature of 26 K (YSr2Cu2.7Ti0.3O7.06).A detailed characterization of the above oxides is made: cationic stoichiometry and oxygen content analices, structural characterization by means of x-ray and neutron powder diffraction, electron diffraction and electron microscopy, and magnetic and transport properties. A study of the doping possibilities in Ln2Ba2Cu2Ti2O11 has also been made, and several derivatives of these oxides with cationic substitution have been prepared. The oxigenation of these substituted derivatives has been attempted by different methods such as electrochemistry and high oxygen pressure.The study of the structure and properties of the oxides synthesized yields significant structural correlations which help to understand the factors that determine superconductivity in these oxides. A discussion is also made concerning the factors that affect cationic and/or oxygen vacancy ordering and bidimensionality in mixed perovskites.

El cobalt Procedent de kobold, goblin o esperit maligne, com era anomenat antigament. El seu descobriment s'atribueix el 1735 al químic suec Georg Brandt (1694-1768). Químicament, el cobalt, de configuració electrònica [Ar] 4s2 3d7, es troba en els estats d'oxidació +1 (d8), +2 (d7) i +3 (d6), sent el més estable el Co(II). D'altra banda, aquests cations existeixen en diferents estats d'espín i electrònics, fruit de la diferent ocupació dels orbitals 3d i del 4s (ocupació fonamental en la interacció Colligand). Així, el catió Co(I) es pot trobar en els estats 3F, 1G (procedents d'una ocupació 3d8) i 5F (procedent d'una ocupació 4s1 3d7). Anàlogament, per al Co(II) es poden trobar els estats 4F i 2G (derivats de la configuració 3d7).La glicina Glicina, Gly o G. Un dels aminoàcids que formen les proteïnes, de fórmula NH2CH2COOH, on la cadena lateral correspon a un àtom d'H. Per aquest motiu, és el més senzill i l'únic no quiral. La lisina Lisina, L-lisina, Lys, K. De fórmula NH2CH[(CH2)4NH2]COOH, és un dels aminoàcids bàsics, degut al NH2 terminal de la cadena lateral (-(CH2)4NH2). Forma part del grup d'aminoàcids essencials, no podent ser sintetitzat pels humans. La basicitat de la seua cadena lateral el fa susceptible d'interaccionar amb els cations metàl·lics. Homopèptids També anomenats oligopèptids, polipèptids. Cadenes formades per la unió d'aminoàcids del mateix tipus, NH2CHR(CONHCHR)nCOOH (n=1- ...; R = cadena lateral). Cada polímer conté n+1 residus del mateix aminoàcid i n enllaços peptídics. La presència (lisina) o absència de cadena lateral (glicina) determina la interacció dels cations metàl·lics amb aquests lligands. El DFT Acrònim per a Teoria del Funcional de la Densitat. Formulació alternativa de la mecànica quàntica que permet obtindre informació sobre l'energia i l'estructura de sistemes amb múltiples partícules a partir de la densitat electrònica d'aquests. Densitat calculada mitjançant eines computacionals. L'espectrometria de masses Eina d'anàlisi consolidada en diversos camps, com la proteòmica, on s'empra en la seqüenciació de pèptids. L'objectiu: buscar patrons de fragmentació d'un pèptid per determinar-ne la seqüència d'aminoàcids, fragmentacions que s'aconsegueixen mitjançant tècniques d'ionització. Aquests blocs anteriors conflueixen en el treball d'aquesta memòria. Així, s'ha realitzat un estudi de la interacció dels cations Co(I) i Co(II), en diferents estats d'espín, amb els aminoàcids glicina i lisina i amb homopèptids derivats d'ells, emprant eines computacionals i d'espectrometria de masses. / Cobalt From kobold, goblin, the way it was called in ancient times. Its discovery, in 1735, is attributed to the Swedish chemist Georg Brandt (1694-1768). Chemically, Cobalt has an electronic configuration [Ar] 4s2 3d7 and it can be found in the following oxidation states: +1 (d8), +2 (d7) and +3 (d6), being the Co(II) the most stable. On the other hand, these cations can exist in different spin and electronic states, arising from a different occupation of the 3d and 4s orbitals (such occupation is crucial in the Co-ligand interaction). Thus, Co(I) can be found in the 3F, 1G (both arising from a 3d8 occupation) and 5F (coming from a 4s1 3d7 occupation) states. In the same way, for Co(II) we can find the 4F and 2G states, arising from a 3d7 occupation. Glycine Glycine, Gly or G. One of the amino acids found in proteins, which has the formula NH2CH2COOH, where the side chain is an H atom. For this reason, it is the simplest amino acid and the only that is not chiral. Lysine Lysine, L-lysine, Lys, K. Having a formula NH2CH[(CH2)4NH2]COOH, it is one of the basic amino acids, due to the terminal NH2 group of the side chain (-(CH2)4NH2). It is one of the essential amino acids, for what it cannot be synthesized by humans. Its side chain basicity makes it capable of interacting with metal cations. Homopeptides Also known as oligopeptides and polypeptides. Polymeric chains formed by the union of amino acids of the same type, NH2CHR(CONHCHR)nCOOH (n=1- ...; R = side chain). Each polymer contains n+1 residues of the same amino acid and n peptide bonds. The presence (lysine) or absence (glycine) of the side chain determines the interaction of metal cations with these ligands. DFT Acronym that stands for Density Functional Theory. Alternative formulation of the quantum mechanics that allows obtaining information about the energy and the structure of many body systems, from their electronic density. Density calculated by means of computational techniques.Mass spectrometry Analysis tool consolidated in different areas, such as proteomics, where it is used in peptide sequencing. The goal: to look for peptide's fragmentation patterns in order to determine the amino acid sequence. These fragmentations are achieved by means of ionization techniques. These blocks converge in the work presented in this manuscript. Thus, a study about the interaction of Co(I) and Co(II) cations, in different spin states, with the amino acids glycine and lysine and with their homopeptides, has been made, using both computational and mass spectrometry techniques.