Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / No semi-Ãrido brasileiro, devido Ãs caracterÃsticas climÃticas, ao regime irregular de chuvas e Ãs caracterÃsticas do solo, a principal fonte de Ãgua para abastecimento humano tem sido os reservatÃrios artificiais de superfÃcie, aÃudes. A ocupaÃÃo e exploraÃÃo desordenada dos recursos naturais nas bacias hidrogrÃficas, alÃm da alta evaporaÃÃo e da radiaÃÃo solar, interferem negativamente na qualidade da Ãgua armazenada. Como consequÃncia, esses reservatÃrios apresentam um processo de eutrofizaÃÃo acelerado, levando frequentemente a floraÃÃes de fitoplÃnctons, comunidade esta predominantemente dominada por CianobactÃrias. Devido grande parte desses organismos serem produtores de toxinas, podendo causar uma sÃrie de problemas à populaÃÃo, decidiu-se monitorar a comunidade fitoplanctÃnica do aÃude SÃtios Novos, reservatÃrio de usos mÃltiplos, localizado no municÃpio de Caucaia-CE, de janeiro de 2010 a junho de 2011 investigando a produÃÃo de toxinas pelos organismos dominantes. Identificou-se 41 tÃxons, 19 de cianobactÃrias e 22 de algas. Apesar da predominÃncia de nÃmero de tÃxons de algas, estas representaram menos de 10% dos organismos quantificados, com exceÃÃo de 1 amostragem. Jà as cianobactÃrias estiveram presentes em todas as amostragens, dominando quantitativamente o ambiente aquÃtico. Dentre o grupo de cianobactÃrias, destacaram-se Planktothrix agardhii (PA) e Cylindrospermosis raciborskii (CR). A abundÃncia de PA ao longo de todo o perÃodo de amostragem variou de 0 a 5.83x105 cel.mL-1, o que representou 94% da abundÃncia total do fitoplÃncton. A densidade mÃdia da PA foi 7.54.104 cel.mL-1. A abundÃncia CR no mesmo perÃodo variou de 0 a 3.32x104 cell.mL-1, representando 18,9% do total da comunidade fitoplanctÃnica. A abundÃncia mÃdia de CR foi 8.21.103 cel.mL-1. As espÃcies dominantes foram isoladas, e realizando-se bioensaios em camundongos, teste ELISA e mÃtodo de detecÃÃo por HPLC, observou-se a produÃÃo de STX e dc-STX pela CR e dc-GTX pela PA. Essa problemÃtica evidencia a necessidade da implementaÃÃo de aÃÃes integradas dos ÃrgÃos ambiental, de gestÃo dos recursos hÃdricos e companhia de sanamento estadual visando a prevenÃÃo e remediaÃÃo do processo de degradaÃÃo da qualidade da Ãgua, atuando na ampliaÃÃo do saneamento bÃsico, na educaÃÃo ambiental, na fiscalizaÃÃo dos usos e ocupaÃÃes do solo na bacia hidrogrÃfica mas, principalmente, no controle das atividades de piscicultura na bacia hidrÃulica, que ocorrem de maneira superintensiva. / In Brazilian semi-arid Northeast region due to irregular rainfall regime, climatic and soil characteristics, the main source of human water supply has been artificial surface reservoirs. Disorderly occupation and exploitation of natural resources on those hydrographic basins, alongside high evaporation and solar radiation, promote negative impact on stored water quality. As a consequence, the reservoirs present themselves in a process of accelerated eutrophication, often leading to phytoplankton blooms, predominantly dominated by Cyanobacteria. Due to many of these organisms are toxin-producing, which can cause a sort of problems to the population, it was decided to monitor the phytoplankton community of a multipurpose reservoir, located in the municipality of Caucaia-CE, from January 2010 to June 2011, as well as investigate the production of toxins by the dominant organisms. We identified 41 taxa, 19 of cyanobacteria and 22 of algae. Despite the predominance of algae over the identified taxa, they accounted for less than 10% of the quantified organisms, except for one sample. However cyanobacteria were present in all samples, quantitatively dominating the aquatic environment. Among the group of cyanobacteria, excelled Planktothrix agardhii (PA) and Cylindrospermosis raciborskii (CR). PA abundance along all sampling period ranged from 0 to 5.83x105 cells.mL-1 , which accounted for 94% of the total phytoplankton abundance. The average density of PA was 7.54.104 cells.mL-1 . The CR abundance in the same period ranged from 0 to 3.32x104 cells.mL-1 , accounting for 18,9% of total phytoplankton community. The average abundance of CR was 8.21.103 cells.mL-1. The dominant species were isolated and carrying out mice bioassay , ELISA and HPLC analysis, we observed the production of STX and dc-STX by CR and dc-GTX by PA. This issue highlights the need for the implementation of integrated actions from environmental agencies, water resources management and sanitation State companies towards the prevention and remediation of the degradation of water quality, acting in the expansion of sanitation, environmental education, oversighting of the use and occupation of the watershed lands, but mainly in the control of aquaculture activities in the hydraulic basin, which occur in a super intensive way.

INTRODUÇÃO: A urbanização em bacias hidrográficas contribui para a eutrofização antrópica dos seus corpos d´água, propiciando proliferações de algas tóxicas como as cianobactérias. Existe um padrão característico de sazonalidade nas florações de algas e comunidades de cianobactérias, embora estas algas possam estar presentes ou mesmo dominantes, na maior parte do ano, trazendo problemas práticos associados à elevada biomassa de cianobactérias e potenciais ameaças à saúde pelo aumento de toxinas. A hipótese desta tese é de que as variações do tempo e do clima podem influenciar a qualidade da água de abastecimento ao propiciar florações das algas tóxicas, cianobactérias, que geram toxinas dificilmente filtradas pelos mecanismos comuns, gerando um problema de saúde pública que pode ser agravado com as mudanças climáticas conjuntamente o fenômeno de urbanização crescente nos países de economia emergente. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi investigar qual a influência do tempo e do clima na qualidade da água de abastecimento público de bacias urbanizadas através do indicador de algas tóxicas chamadas cianobactérias. MATERIAL E MÉTODOS: Para tanto investigou-se em primeiro lugar qual o contexto das proliferações de cianobactérias em reservatório de abastecimento público e suas consequências bem como qual o estado da arte sobre a qualidade da água de reservatórios eutrofizados em bacias urbanizadas, foi elaborado um mapeamento bibliográfico para saber qual a extensão do problema e do que se sabe a respeito. E, por fim, correlacionou-se a influência do tempo e do clima na qualidade da água para abastecimento no caso da bacia urbanizada da Represa Guarapiranga, localizada ao sul da Cidade de São Paulo, com vistas à previsibilidade e prevenção do fenômeno das florações das cianobactérias. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Chegando-se a conclusão de que a pressão antrópica e o uso do solo são um fator determinante para a eutrofização de reservatórios de abastecimento e que, por tanto, bacias hidrológicas ocupadas pelo espraiamento urbano são particularmente propensas a apresentar reservatórios de água contaminados com algas toxicas, ao mesmo tempo que são as mais visadas para abastecer a população em seu entorno. O mapeamento bibliográfico mostrou que a proliferação de cianotoxinas em reservatórios eutrofizados é prevalente em diferentes latitudes e climas. A modelagem de correlação teve sucesso em explicar de 16% à 30% das florações na Guarapiranga de acordo com episódios de Irradiação e de precipitação pluviométrica, sendo resultados coerentes com a literatura, embora sejam baixo para gerar um modelo preditivo. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A pressão antrópica da urbanização de bacias hidrográficas sem planejamento ou infra-estrura sanitária se mostrou uma questão de Saúde Pública e Saúde Urbana. As florações de cianobactérias se apresentaram como fenômenos presentes em diferentes latitudes, climas e graus de organização do espaço, mostrando assim serem uma questão global de saúde pública. A modelagem para o caso de São Paulo resultou em valores de explicação insuficientes para gerar um modelo preditivo do fenômeno das florações, evidenciando o sistema complexo de interação ambiente-ocupação humana-uso do solo- clima, exigindo assim que sejam acrescentadas demais variáveis ao modelo. / INTRODUCTION: Urbanization in hydrographic basins contributes to the anthropic eutrophication of their water bodies, propitiating toxic algae proliferation such as cyanobacterias. There is a characteristic pattern of seasonality in algae blooms and cyanobacteria communities, although theses algae may be present or even dominant during most part of the year. They cause practical problems associated with high biomass volumes, and potential health threats by the rise of toxins. This thesis\' hypothesis is that weather and climate variations can influence the quality of drinking water supply, because toxins are hardly filtered by ordinary mechanisms. The problem can be aggravated by climate change conjointly with the rapid widespread of urbanization in low and middle income countries. OBJECTIVE: This study\'s aim was to investigate the influence of weather and climate variables on the quality of water from the public drinking water supply system of an urbanized watershed through the indicator of toxic algae - denominated cyanobacterias. MATERIALS AND METHODS: First, the cyanobacterias\' blooms in eutrophic reservoir and its\' consequences, was studied by literature review and by an exploratory analysis of monthy weather varables and cyanobacterias data. Secondly, a bibliographical mapping review was drafted in order to know the extension of the problem and what is known regarding it. Finally, data of weather and climate were correlated with the quality of supple water of the, Guarapiranga reservoir, located on the south of São Paulo metropolitan area, acknowledging predictability and prevention of the phenomenon of cyanobacteria bloom. FINDINGS AND DISCUSSION: The conclusion was that the anthropic pressure and land use are determinant factors to the eutrophication of supply reservoir and, therefore, hydrological basins occupied by urban sprawling are particularly at risk of presenting water reservoirs contaminated with toxic algae. They are the most targeted to supply water to their neighbor population. The bibliographic mapping showed that the proliferation of cyanotoxins in eutrophized reservoirs is prevalent in different latitudes and climates. The correlation modeling was successful in explaining 16% to 30% of blooms in Guarapiranga according to episodes of irradiation and low precipitation, matching results found in literature, although they are low for the creation of a predicative model. FINAL CONSIDERATIONS: The anthropic pressure of urbanization on hydrographic basins without planning or sanitary infrastructure guidelines was shown to be a matter of public and urban health. Cyanobacterias\' blooms was shown to be a phenomena present in different latitudes, climates and degrees of space organization, proving to be a matter of global public health. The modeling for the case of São Paulo has resulted in insufficient explanation values to generate a predictive model of the phenomena of flowering, indicating the complex interaction system involving environment, human occupation, land use and climate, and demanding that more variables be acknowledged in the model.

Nessa pesquisa são relatados os resultados da determinação das concentrações de microcistina e de biomassa algal após as várias etapas de tratamento de amostras de água coletadas junto ao reservatório de Barra Bonita-SP visando obtenção de água potável. O tratamento foi realizado em escala de laboratório com e sem aplicação de carvão ativado em pó (CAP) e as etapas foram: coagulação com aplicação de cloreto férrico, sedimentação, filtração em papel de filtro. Foi possível observar que a pré-clarificação desse tipo de água por coagulação seguida de sedimentação requereu dosagens relativamente elevadas de cloreto férrico (80 mg/L), tendo sido verificada eficiência muito baixa de remoção de microcistina nas etapas de tratamento por sedimentação seguida de filtração, quando não foi aplicado CAP. Apenas com a aplicação de CAP a microcistina foi reduzida à níveis que atendessem os padrões de potabilidade previstos na Portaria 518/04 (concentração menor que 1 &#956g/L). A determinação de microcistina pelo método que utiliza Imunoadsorventes Ligados à Enzima (ELISA) mostrou-se uma ferramenta útil e confiável para detectar e quantificar essa toxina, embora ainda apresente custo relativamente elevado. / This report presents the results of the quantification of microcystins and algae biomass concentrations after treatment of water samples taken from the Barra Bonita reservoir, for production of potable water. Bench-scale tests were carried out with and without powdered activated carbon (PAC) and the treatment processes used were: coagulation with ferric chloride (FeCl3), sedimentation and filtration with paper filter. It was determined that pre-clarification followed by sedimentation required substantial dosages of ferric chloride (80 mg/L). The removal of microcystins using sedimentation followed by filtration was ineffective without PAC. The use of PAC is required to produce water that meets current potability standards for microcystins removal as specified in Decree 518/04 (concentration less than 1 &#956g/L). Analysis of microcystins using the Enzime-Linked Immunosorbent Assay Method (ELISA) has proven to be an effective and reliable procedure to detect and quantify this toxin, although relatively expensive.

Nessa pesquisa são relatados os resultados da determinação das concentrações de microcistina e de biomassa algal após as várias etapas de tratamento de amostras de água coletadas junto ao reservatório de Barra Bonita-SP visando obtenção de água potável. O tratamento foi realizado em escala de laboratório com e sem aplicação de carvão ativado em pó (CAP) e as etapas foram: coagulação com aplicação de cloreto férrico, sedimentação, filtração em papel de filtro. Foi possível observar que a pré-clarificação desse tipo de água por coagulação seguida de sedimentação requereu dosagens relativamente elevadas de cloreto férrico (80 mg/L), tendo sido verificada eficiência muito baixa de remoção de microcistina nas etapas de tratamento por sedimentação seguida de filtração, quando não foi aplicado CAP. Apenas com a aplicação de CAP a microcistina foi reduzida à níveis que atendessem os padrões de potabilidade previstos na Portaria 518/04 (concentração menor que 1 &#956g/L). A determinação de microcistina pelo método que utiliza Imunoadsorventes Ligados à Enzima (ELISA) mostrou-se uma ferramenta útil e confiável para detectar e quantificar essa toxina, embora ainda apresente custo relativamente elevado. / This report presents the results of the quantification of microcystins and algae biomass concentrations after treatment of water samples taken from the Barra Bonita reservoir, for production of potable water. Bench-scale tests were carried out with and without powdered activated carbon (PAC) and the treatment processes used were: coagulation with ferric chloride (FeCl3), sedimentation and filtration with paper filter. It was determined that pre-clarification followed by sedimentation required substantial dosages of ferric chloride (80 mg/L). The removal of microcystins using sedimentation followed by filtration was ineffective without PAC. The use of PAC is required to produce water that meets current potability standards for microcystins removal as specified in Decree 518/04 (concentration less than 1 &#956g/L). Analysis of microcystins using the Enzime-Linked Immunosorbent Assay Method (ELISA) has proven to be an effective and reliable procedure to detect and quantify this toxin, although relatively expensive.

INTRODUÇÃO: A urbanização em bacias hidrográficas contribui para a eutrofização antrópica dos seus corpos d´água, propiciando proliferações de algas tóxicas como as cianobactérias. Existe um padrão característico de sazonalidade nas florações de algas e comunidades de cianobactérias, embora estas algas possam estar presentes ou mesmo dominantes, na maior parte do ano, trazendo problemas práticos associados à elevada biomassa de cianobactérias e potenciais ameaças à saúde pelo aumento de toxinas. A hipótese desta tese é de que as variações do tempo e do clima podem influenciar a qualidade da água de abastecimento ao propiciar florações das algas tóxicas, cianobactérias, que geram toxinas dificilmente filtradas pelos mecanismos comuns, gerando um problema de saúde pública que pode ser agravado com as mudanças climáticas conjuntamente o fenômeno de urbanização crescente nos países de economia emergente. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi investigar qual a influência do tempo e do clima na qualidade da água de abastecimento público de bacias urbanizadas através do indicador de algas tóxicas chamadas cianobactérias. MATERIAL E MÉTODOS: Para tanto investigou-se em primeiro lugar qual o contexto das proliferações de cianobactérias em reservatório de abastecimento público e suas consequências bem como qual o estado da arte sobre a qualidade da água de reservatórios eutrofizados em bacias urbanizadas, foi elaborado um mapeamento bibliográfico para saber qual a extensão do problema e do que se sabe a respeito. E, por fim, correlacionou-se a influência do tempo e do clima na qualidade da água para abastecimento no caso da bacia urbanizada da Represa Guarapiranga, localizada ao sul da Cidade de São Paulo, com vistas à previsibilidade e prevenção do fenômeno das florações das cianobactérias. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Chegando-se a conclusão de que a pressão antrópica e o uso do solo são um fator determinante para a eutrofização de reservatórios de abastecimento e que, por tanto, bacias hidrológicas ocupadas pelo espraiamento urbano são particularmente propensas a apresentar reservatórios de água contaminados com algas toxicas, ao mesmo tempo que são as mais visadas para abastecer a população em seu entorno. O mapeamento bibliográfico mostrou que a proliferação de cianotoxinas em reservatórios eutrofizados é prevalente em diferentes latitudes e climas. A modelagem de correlação teve sucesso em explicar de 16% à 30% das florações na Guarapiranga de acordo com episódios de Irradiação e de precipitação pluviométrica, sendo resultados coerentes com a literatura, embora sejam baixo para gerar um modelo preditivo. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A pressão antrópica da urbanização de bacias hidrográficas sem planejamento ou infra-estrura sanitária se mostrou uma questão de Saúde Pública e Saúde Urbana. As florações de cianobactérias se apresentaram como fenômenos presentes em diferentes latitudes, climas e graus de organização do espaço, mostrando assim serem uma questão global de saúde pública. A modelagem para o caso de São Paulo resultou em valores de explicação insuficientes para gerar um modelo preditivo do fenômeno das florações, evidenciando o sistema complexo de interação ambiente-ocupação humana-uso do solo- clima, exigindo assim que sejam acrescentadas demais variáveis ao modelo. / INTRODUCTION: Urbanization in hydrographic basins contributes to the anthropic eutrophication of their water bodies, propitiating toxic algae proliferation such as cyanobacterias. There is a characteristic pattern of seasonality in algae blooms and cyanobacteria communities, although theses algae may be present or even dominant during most part of the year. They cause practical problems associated with high biomass volumes, and potential health threats by the rise of toxins. This thesis\' hypothesis is that weather and climate variations can influence the quality of drinking water supply, because toxins are hardly filtered by ordinary mechanisms. The problem can be aggravated by climate change conjointly with the rapid widespread of urbanization in low and middle income countries. OBJECTIVE: This study\'s aim was to investigate the influence of weather and climate variables on the quality of water from the public drinking water supply system of an urbanized watershed through the indicator of toxic algae - denominated cyanobacterias. MATERIALS AND METHODS: First, the cyanobacterias\' blooms in eutrophic reservoir and its\' consequences, was studied by literature review and by an exploratory analysis of monthy weather varables and cyanobacterias data. Secondly, a bibliographical mapping review was drafted in order to know the extension of the problem and what is known regarding it. Finally, data of weather and climate were correlated with the quality of supple water of the, Guarapiranga reservoir, located on the south of São Paulo metropolitan area, acknowledging predictability and prevention of the phenomenon of cyanobacteria bloom. FINDINGS AND DISCUSSION: The conclusion was that the anthropic pressure and land use are determinant factors to the eutrophication of supply reservoir and, therefore, hydrological basins occupied by urban sprawling are particularly at risk of presenting water reservoirs contaminated with toxic algae. They are the most targeted to supply water to their neighbor population. The bibliographic mapping showed that the proliferation of cyanotoxins in eutrophized reservoirs is prevalent in different latitudes and climates. The correlation modeling was successful in explaining 16% to 30% of blooms in Guarapiranga according to episodes of irradiation and low precipitation, matching results found in literature, although they are low for the creation of a predicative model. FINAL CONSIDERATIONS: The anthropic pressure of urbanization on hydrographic basins without planning or sanitary infrastructure guidelines was shown to be a matter of public and urban health. Cyanobacterias\' blooms was shown to be a phenomena present in different latitudes, climates and degrees of space organization, proving to be a matter of global public health. The modeling for the case of São Paulo has resulted in insufficient explanation values to generate a predictive model of the phenomena of flowering, indicating the complex interaction system involving environment, human occupation, land use and climate, and demanding that more variables be acknowledged in the model.

As cianobactérias apresentam distribuição variada e podem ocorrer desde as regiões frias do ártico até os trópicos, em corpos dágua doce e no ambiente marinho. Algumas espécies de cianobactérias produzem compostos com conhecida toxidade, podendo causar efeitos deletérios em seres humanos e animais. Entre estes compostos estão os com atividade neurotóxica devido aos mais variados mecanismos de ação. O objetivo geral deste projeto é a obtenção por via sintética de algumas neurotoxinas e variantes, entre elas a β-N-metil-L-alanina (L-BMAA), anatoxina-a e anatoxina-a(s), bem como algumas aplicações. Para a L-BMAA, foi buscada a determinação de rotas sintéticas viáveis para a obtenção deste aminoácido modificado sob a forma racêmica e enantiomericamente pura, além de um possível produto cíclico que pode ser gerado naturalmente a partir da L-BMAA. Algumas rotas estratégicas foram determinadas com êxito para a síntese destes compostos. Entre as aplicações dos produtos obtidos podem ser citados: (i) a determinação de um método analítico para a determinação deste aminoácido por RMN de 1H; (ii) um método analítico por LC-MS utilizando D3-L-BMAA como padrão interno e (iii) a indicação de um possível mecanismo de neurotoxidade ligado a neurodegeneração via um intermediário produzido naturalmente do equilíbrio entre L-BMAA e íons bicarbonato. Duas rotas sintéticas estratégicas foram traçadas para a anatoxina-a. Na primeira, que não foi bem sucedida, partiu-se de um biciclo já formado e em sua etapa chave deveria ocorrer à expansão de um anel tropânico que conduziria ao biciclo 1:2:4. Na segunda, tentou-se a síntese a partir de uma molécula extremamente simples, o 1,5- ciclooctadieno, e após cinco passos reacionais obteve-se a síntese total da anatoxina-a sob a forma racêmica. A etapa mais importante para essa rota foi a ciclização utilizando-se paládio divalente. Entre as possíveis aplicações dos produtos obtidos sugere-se: (i) o desenvolvimento de um método analítico por LC-MS utilizando D3-anatoxina-a como padrão interno e (ii) ensaios biológicos com os análogos para se determinar potencial agonista, antagonista ou agonista parcial de receptores nicotínicos para esses compostos. A anatoxina-a(s) apresentou um grande desafio para a sua síntese total. Por se tratar de um organofosforado com uma parte alquílica heterocíclica, buscou-se primeiramente a sua síntese parcial. Assim, foi possivel a síntese da guanidina cíclica sob a forma racêmica e quiral, além da obtenção de alguns compostos análogos inéditos. Para a síntese da N-hidroxiguanidina cíclica traçou-se duas diferentes rotas, uma enantioseletiva, partindo do aminoácido asparagina, e outra racêmica, com a utilização de álcool benzílico como material de partida. No entanto, apesar da produção de intermediários e análogos, não foi possível a obtenção do produto final. Entre as aplicações dos produtos sintéticos obtidos estão: (i) o desenvolvimento e validação de um método analítico para a quantificação indireta de anatoxina-a(s) utilizando a N-hidroxiguanidina cíclica como padrão e (ii) a utilização destes intermediários sintéticos em ensaios para se determinar os mecanismos de ação tóxicos, especialmente como inibidores de colinesterases. / Cyanobacteria are aquatic and photosynthetic organisms that can be present in cold areas, such as the Arctic, as well as in tropical waters, in both marine and freshwater environment. They are important species for aquatic life and terrestrial ecosystems since they are on the base of the food web. However, some cyanobacterial species can produce toxic secondary metabolites that have deleterious effects for animals and human. These toxic metabolites are also called cyanotoxins and show different mechanisms of action ranging from hepatotoxic to neurotoxic effects. The aim of this study is the organic synthesis of some common neurotoxins, including some analogues, such as β-N-methyl-L-alanine (L-BMAA), anatoxin-a and anatoxin-a(s). Moreover, focus was given for some possible application of these compounds, especially as analytical standards for water monitoring. Some synthetic routes were carried out in order to produce L-BMAA in both racemic and enantiomerically pure forms. Also, it was synthesized a possible cyclic analogue that may be formed in vivo from L-BMAA. The racemate and the pure L-BMAA were successfully obtained. Some possible application of these compounds were suggested: (i) the development of an analytical method based on 1H NMR analyses for the determination of L-BMAA in environmental and biological samples; (ii) the development of an analytical method based on LC-MS for the determination of L-BMAA, using D3-L-BMAA as an internal standard, in different matrices and (iii) the indication of a cyclic derivative formed in vivo that can be involved in the neurotoxicity of L-BMAA. Two strategies were planned in order to produce anatoxin-a. The first one was not successful and was started by using the bicyclic precursor. The crucial step was the expansion of tropanic ring to produce the 1:2:4 byciclic anatoxin-a precursor. The second strategy was initiated with the 1,5 cyclicoctadiene and after five reaction steps anatoxin-a was finally synthesized in its racemic form. The most important step for this route was the use of palladium. Similar applications were suggested for anatoxin-a: (i) the development of an analytical method based on LC-MS for the determination of anatoxin-a using D3-anatoxin-a as an internal standard in different matrices and (ii) the screening of anatoxin-a and analogues in bioassays based on nicotinic receptors in order to determine their agonistic and antagonistic mechanism of action. The total synthesis of anatoxin-a(s) is still a challenge. This cyanotoxin is a natural organophosphate with an alkylic heterocyclic chain. Therefore, the first step was the production of the cyclic guanidine in both racemic and enantiomerically pure forms. Some cyclic guanidine derivatives were prepared via asparagine and/or benzilic alcohol. However, anatoxin-a(s) was not achieved. The use of the cyclic guanidine can be recommended for: (i) the development of an analytical method based on LC-MS for the indirect determination of anatoxin-a(s) using its alkylic chain as a standard after sample alkalinization and (ii) the screening of anatoxin-a(s) derivatives in cholinesterase assays to determine their toxicity and mechanisms of action.

As cianobactérias apresentam distribuição variada e podem ocorrer desde as regiões frias do ártico até os trópicos, em corpos dágua doce e no ambiente marinho. Algumas espécies de cianobactérias produzem compostos com conhecida toxidade, podendo causar efeitos deletérios em seres humanos e animais. Entre estes compostos estão os com atividade neurotóxica devido aos mais variados mecanismos de ação. O objetivo geral deste projeto é a obtenção por via sintética de algumas neurotoxinas e variantes, entre elas a β-N-metil-L-alanina (L-BMAA), anatoxina-a e anatoxina-a(s), bem como algumas aplicações. Para a L-BMAA, foi buscada a determinação de rotas sintéticas viáveis para a obtenção deste aminoácido modificado sob a forma racêmica e enantiomericamente pura, além de um possível produto cíclico que pode ser gerado naturalmente a partir da L-BMAA. Algumas rotas estratégicas foram determinadas com êxito para a síntese destes compostos. Entre as aplicações dos produtos obtidos podem ser citados: (i) a determinação de um método analítico para a determinação deste aminoácido por RMN de 1H; (ii) um método analítico por LC-MS utilizando D3-L-BMAA como padrão interno e (iii) a indicação de um possível mecanismo de neurotoxidade ligado a neurodegeneração via um intermediário produzido naturalmente do equilíbrio entre L-BMAA e íons bicarbonato. Duas rotas sintéticas estratégicas foram traçadas para a anatoxina-a. Na primeira, que não foi bem sucedida, partiu-se de um biciclo já formado e em sua etapa chave deveria ocorrer à expansão de um anel tropânico que conduziria ao biciclo 1:2:4. Na segunda, tentou-se a síntese a partir de uma molécula extremamente simples, o 1,5- ciclooctadieno, e após cinco passos reacionais obteve-se a síntese total da anatoxina-a sob a forma racêmica. A etapa mais importante para essa rota foi a ciclização utilizando-se paládio divalente. Entre as possíveis aplicações dos produtos obtidos sugere-se: (i) o desenvolvimento de um método analítico por LC-MS utilizando D3-anatoxina-a como padrão interno e (ii) ensaios biológicos com os análogos para se determinar potencial agonista, antagonista ou agonista parcial de receptores nicotínicos para esses compostos. A anatoxina-a(s) apresentou um grande desafio para a sua síntese total. Por se tratar de um organofosforado com uma parte alquílica heterocíclica, buscou-se primeiramente a sua síntese parcial. Assim, foi possivel a síntese da guanidina cíclica sob a forma racêmica e quiral, além da obtenção de alguns compostos análogos inéditos. Para a síntese da N-hidroxiguanidina cíclica traçou-se duas diferentes rotas, uma enantioseletiva, partindo do aminoácido asparagina, e outra racêmica, com a utilização de álcool benzílico como material de partida. No entanto, apesar da produção de intermediários e análogos, não foi possível a obtenção do produto final. Entre as aplicações dos produtos sintéticos obtidos estão: (i) o desenvolvimento e validação de um método analítico para a quantificação indireta de anatoxina-a(s) utilizando a N-hidroxiguanidina cíclica como padrão e (ii) a utilização destes intermediários sintéticos em ensaios para se determinar os mecanismos de ação tóxicos, especialmente como inibidores de colinesterases. / Cyanobacteria are aquatic and photosynthetic organisms that can be present in cold areas, such as the Arctic, as well as in tropical waters, in both marine and freshwater environment. They are important species for aquatic life and terrestrial ecosystems since they are on the base of the food web. However, some cyanobacterial species can produce toxic secondary metabolites that have deleterious effects for animals and human. These toxic metabolites are also called cyanotoxins and show different mechanisms of action ranging from hepatotoxic to neurotoxic effects. The aim of this study is the organic synthesis of some common neurotoxins, including some analogues, such as β-N-methyl-L-alanine (L-BMAA), anatoxin-a and anatoxin-a(s). Moreover, focus was given for some possible application of these compounds, especially as analytical standards for water monitoring. Some synthetic routes were carried out in order to produce L-BMAA in both racemic and enantiomerically pure forms. Also, it was synthesized a possible cyclic analogue that may be formed in vivo from L-BMAA. The racemate and the pure L-BMAA were successfully obtained. Some possible application of these compounds were suggested: (i) the development of an analytical method based on 1H NMR analyses for the determination of L-BMAA in environmental and biological samples; (ii) the development of an analytical method based on LC-MS for the determination of L-BMAA, using D3-L-BMAA as an internal standard, in different matrices and (iii) the indication of a cyclic derivative formed in vivo that can be involved in the neurotoxicity of L-BMAA. Two strategies were planned in order to produce anatoxin-a. The first one was not successful and was started by using the bicyclic precursor. The crucial step was the expansion of tropanic ring to produce the 1:2:4 byciclic anatoxin-a precursor. The second strategy was initiated with the 1,5 cyclicoctadiene and after five reaction steps anatoxin-a was finally synthesized in its racemic form. The most important step for this route was the use of palladium. Similar applications were suggested for anatoxin-a: (i) the development of an analytical method based on LC-MS for the determination of anatoxin-a using D3-anatoxin-a as an internal standard in different matrices and (ii) the screening of anatoxin-a and analogues in bioassays based on nicotinic receptors in order to determine their agonistic and antagonistic mechanism of action. The total synthesis of anatoxin-a(s) is still a challenge. This cyanotoxin is a natural organophosphate with an alkylic heterocyclic chain. Therefore, the first step was the production of the cyclic guanidine in both racemic and enantiomerically pure forms. Some cyclic guanidine derivatives were prepared via asparagine and/or benzilic alcohol. However, anatoxin-a(s) was not achieved. The use of the cyclic guanidine can be recommended for: (i) the development of an analytical method based on LC-MS for the indirect determination of anatoxin-a(s) using its alkylic chain as a standard after sample alkalinization and (ii) the screening of anatoxin-a(s) derivatives in cholinesterase assays to determine their toxicity and mechanisms of action.