This thesis describes the synthesis of novel ligands that include enantiomerically pure acetal and oxazoline moieties. These ligands are utilised in a number of metalmediated asymmetric syntheses. All asymmetric acetals and pyridine based acetals are synthesised in good yield in a single step from their corresponding enantiomerically pure diols. C2 symmetric bisacetals are investigated as ligands in the organolithium and Grignard additions to benzaldehyde with promising results. C2 symmetric bisacetals and pyridine based acetals are tested for their ability to induce asymmetry in copper(l) catalysed cyclopropanation of styrene using ethyl diazoacetate and the lanthanide(lII) catalysed Diels-Alder cycloaddition involving Danishefsky's diene with little success. Enantiomerically pure phosphinooxazoline ligands are available in good yield in two steps from their corresponding enantiomerically pure aminoalcohols. Enantiomerically pure acetal substituted pyridines and phosphinooxazoline ligands are considered in the rhodium (I) catalysed hydrosilylation of ketones. Reaction conditions for the more successful phosphinooxazoline ligands are optimised. Using these ligands a range of enantiomerically enriched alcohols is presented in good yield and enantiomeric excess. Novel phosphinooxazoline ligands are applied to the palladium(O) catalysed allylic substitution reaction with excellent enantioselectivities of the substitution product.

Stárnutí teplonosných kapalin na organické bázi je dlouhodobým problémem, který je znám od počátku jejich používání. První část této disertační práce je tak věnována případové studii funkčního experimentálního systému, který byl jako nový naplněn teplonosnou kapalinou na bázi propan-1,2-diol a pozorován po období 7 let. Pro analýzu stárnutí kapaliny v tomto systému byly sledovány základní provozní vlastnosti kapaliny jako jsou hustota, viskozita, teplota tuhnutí, pH a obsah kovů. Skrze tyto vlastnosti tak bylo sledováno stárnutí kapaliny nepřímo. Přímé sledování stárnutí bylo posléze provedeno analýzou degradačních produktů, jako jsou organické kyseliny a změny ve složení směsi pomocí izotachoforézy a hmotnostní spektrometrie. Pro srovnání byly taktéž analyzovány vybrané vzorky z několik dalších systémů plněných identickou kapalinou s prokazatelně pokročilou formou degradace. V druhé části práce jsou představeny základní fyzikálně-chemické vlastnosti směsí propan-1,3-diolu s vodou a jejich analytické hodnocení a matematické modelování pro universální použití jakožto nového základu pro nemrznoucí teplonosné kapaliny. Na základě dostupných informací je pak hodnocena použitelnost této směsi. Výhoda propan-1,3-diolu je spatřována především ve výrobě z obnovitelných zdrojů a v některých fyzikálních a chemických vlastnostech, které dle dosavadních poznatků předčívají doposud používané glykolové směsi.

This diploma thesis is focused on proposition of non-freezing heat transfer fluid for solar systems. Fluid will be based on mixture of new available compound propane-1,3-diol with water and modern corrosion inhibitors. Then will be investigate, if this new compound is competetive to common used liquids like ethylene glycol or propylene glycol.

This diploma thesis is focused on the evaluation of changes in non-freezing heat transfer liquid composed of mixture of polyols and water, used in the real solar thermic system. On the base of the research a new heat transfer liquid is proposed on the platform of 1,3-polyols. The emphasis is put on the non-toxic properties of such system revealing the two chemical candidates for a new heat transfer liquid: 1,3-propanediol and glycerol. These chemicals are mixed together with water using different volume concentrations and properties of such liquids are evaluated.

This thesis deals with the evaluation of changes in properties of an antifreeze heat transfer fluid based on polyols used in real solar thermal system. Emphasis is placed on the use of substances with low impact on the environment.

This diploma thesis deals with the evaluation of changes in properties of an antifreeze heat transfer liquids based on glycols used in real solar thermal system. Emphasis is placed on the use of non-toxic substances, which include propane-1,3-diol.

Zika (ZIKV), La Crosse (LACV), and Cache Valley (CVV) viruses are mosquito-vectored diseases that cause significant morbidity and mortality in humans and animals. Transmission of these viruses are dependent on numerous factors including vector competence and the effects of mosquito-virus interactions. We conducted vector competence studies of local Aedes and Culex mosquitoes for ZIKV and CVV, and found that all Aedes mosquitoes were competent for CVV and only Aedes albopictus and Aedes japonicus were competent for ZIKV. Vector competence for CVV was dose-dependent, where mosquitoes orally infected with high titers developed higher transmission rates. We also found that vector competence for ZIKV was limited by midgut and salivary gland barriers. Second, we looked at the effects of LACV and ZIKV infection on repellent response in Aedes mosquitoes and found that infected mosquitoes were refractory to low concentrations of DEET, picaridin, and PMD. Increasing concentrations of the repellents to ≥10% was able to increase percent protection (%p) against infected and uninfected mosquitoes. Lastly, we determined the effects of ZIKV and LACV infection on oxidative stress and glutathione-S-transferase (GST) activity in Aedes albopictus. Virus infection had no effect on oxidative stress, but GST activity was significantly different for mosquitoes 3-days post-exposure. We found that oxidative stress levels and GST activity had an inverse relationship for infected and uninfected mosquitoes, where oxidative stress decreased and GST activity increased over the 10-day test period. This indicates that GSTs may aid in controlling byproducts of oxidative stress. The results from this entire study identified competent vectors for emerging arboviruses and demonstrated the behavioral and physiological effects of virus infection in the mosquito vector. / Doctor of Philosophy / Zika (ZIKV), La Crosse (LACV), and Cache Valley (CVV) viruses are transmitted by mosquitoes and can make humans and animals very sick. There are many biological factors that determine if a mosquito can transmit a virus and these viruses can change the biology of a mosquito. We conducted laboratory studies to see if Aedes and Culex mosquitoes can transmit ZIKV and CVV. We found that all Aedes mosquitoes were able to transmit CVV and only the Asian tiger mosquito and Asian rock pool mosquito were able to transmit ZIKV. Mosquitoes infected with high amounts of CVV developed higher transmission rates. We also found that transmission of ZIKV was limited by barriers in the mosquito midgut and salivary glands. Second, we looked at the effects of LACV and ZIKV infection on how Aedes mosquitoes respond to repellents and found that infected mosquitoes were less sensitive to low concentrations of DEET, picaridin, and PMD. Increasing concentrations of the repellents to 10% or higher was able to provide adequate protection against infected and uninfected mosquitoes. Lastly, we determined the effects of ZIKV and LACV infection on oxidative stress and glutathione-S-transferase (GST) activity in the Asian tiger mosquito. Virus infection did not change oxidative stress, but GST activity was higher in infected mosquitoes tested after 3 days after infection. We found that oxidative stress decreased and GST activity increased over the 10-day test period. This indicates that GSTs may help control damaging products from oxidative stress. The results from this entire study identified what mosquitoes were able to transmit emerging mosquito-borne viruses and demonstrated the biological effects of virus infection in the mosquitoes.

Le cancer est l'une des maladies les plus répandues au Canada étant responsable de plus d'un quart de tous les décès. En effet chaque personne sera un jour ou l'autre touchée par cette maladie, soit personnellement ou par la souffrance d'un proche. Il y a de nombreux types de cancer, mais ils sont tous associés par la prolifération anarchique de cellules anormales dans le corps. Le cancer de la prostate et la leucémie sont deux types de cancer très fréquents dans la population. Le cancer de la prostate est un cancer androgéno-sensible, c'est-à-dire son développement et sa croissance sont stimulés par la liaison des androgènes actifs au récepteur. L'utilisation d'un antiandrogène capable de bloquer cette interaction permet de diminuer la taille du cancer. Cependant, il n'existe présentement aucun antiandrogène capable de lier fortement le récepteur afin de traiter le cancer par sa seule utilisation. Pour cela, plusieurs agents thérapeutiques potentiels ont été synthétisés à l'aide de plusieurs réactions dont une métathèse utilisant le catalyseur de Grubbs. Parmi cet éventail de produits, le meilleur antiandrogène était un noyau 5a-androstane-3a,17P-diol avec, en positition 16a, une chaîne de 3 méthylènes avec un chlorure à son extrémité. Ce type de produit a de plus été modélisé afin de déterminer son interaction avec le récepteur. La leucémie est le type de cancer le plus fréquent chez les enfants, mais peut aussi affecter les adultes. La majorité des traitements présentement utilisés induisent de nombreux effets secondaires pouvant parfois être fatals pour les patients. À l'aide de la chimie combinatoire ou de la chimie en solution, plusieurs librairies de dérivés 2P-amino5a-androstane-3a,17(3-diol ont été synthétisées. L'analyse de l'activité biologique de tout ces composés a permis d'en identifier six ayant une activité antiproliférative sur les cellules leucémiques HL-60 avec des IC50 variant de 0.58 à 6.4 uM. La plupart de ces produits affectent le cycle cellulaire en bloquant les cellules leucémiques dans la phase G[ du cycle, tandis que d'autres induisent aussi la différenciation. De plus, quelques candidats ont démontré une sélectivité pour les cellules cancéreuses puisqu'ils n'ont aucun effet sur les cellules humaines normales.

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP) cancérogène pour l’homme, qui contamine toutes les sphères de notre environnement. Son métabolite, le BaP-7,8-diol-9,10-époxyde (BPDE) est considéré comme son cancérogène ultime. Le BPDE se lie à l’ADN, formant des adduits qui doivent être réparés et qui seraient responsables des dommages à l’ADN et de la cancérogenèse induite par le BaP. Les adduits BPDE-ADN et les dommages à l’ADN (bris simple-brin [BSB] à l’ADN, aberrations chromosomiques [AC], échanges entre chromatides-sœurs [ÉCS] et micronoyaux [MN]) ont été mesurés dans les lymphocytes humains exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de jeunes volontaires non-fumeurs et en santé. Suite à l’exposition au BaP, le niveau d’adduits BPDE-ADN et la fréquence des AC et des MN augmentent significativement, puis diminuent aux concentrations les plus élevées de BaP testées, suggérant une induction du métabolisme de phase II du BaP. Lors de la mesure des ÉCS, nous obtenons une courbe dose-réponse linéaire, indiquant la production d’un autre type de lésions devant être réparées par le système de réparation par recombinaison homologue. Ces lésions pourraient être des bris à l’ADN ou des bases oxydées (8-OH-dG), ce qui est suggéré par l’analyse des corrélations existant entre nos biomarqueurs. Par ailleurs, la comparaison de la courbe dose-réponse des hommes et des femmes montre que des différences existent entre les sexes. Ainsi, les ÉCS, les AC et les MN sont significativement augmentés chez les hommes à la plus faible concentration de BaP, alors que chez les femmes cette augmentation, quoique présente, est non significative. Des différences interindividuelles sont également observées et sont plus importantes pour les adduits BPDE-ADN, les MN et les AC, alors que pour les ÉCS elles sont minimes. Les analyses statistiques effectuées ont permis d’établir que quatre facteurs (niveau d’exposition au BaP, adduits BPDE-ADN, fréquence des AC et nombre de MN par cellule micronucléée) expliquent jusqu’à 59 % de la variabilité observée dans le test des ÉCS, alors qu’aucun facteur significatif n’a pu être identifié dans le test des AC et des MN. L’analyse du mécanisme de formation de nos biomarqueurs précoces permet de suggérer que les bris à l’ADN et les bases oxydées devraient être classées comme biomarqueurs de dose biologique efficace, au sein des biomarqueurs d’exposition, dans le continuum exposition-maladie du BaP, étant donné qu’ils causent la formation des biomarqueurs de génotoxicité (ÉCS, AC et MN). Par ailleurs, le test des AC et des MN ont permis de confirmer l’action clastogénique du BaP en plus de mettre en évidence des effets aneugènes affectant surtout la ségrégation des chromosomes lors de la division cellulaire. Ces effets aneugènes, reliés à l’étape de progression dans la cancérogenèse, pourraient être particulièrement importants puisque l’exposition au BaP et aux HAP est chronique et dure plusieurs années, voire des décennies. La compréhension des mécanismes régissant la formation des biomarqueurs étudiés dans cette étude, ainsi que des relations existant entre eux, peut être appliquée à de nombreux contaminants connus et émergents de notre environnement et contribuer à en évaluer le mode d’action. / Benzo-a-pyrene (BaP) is a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) classified as carcinogenic to human, and is present throughout our environment. Metabolic activation of BaP leads to production of BaP-7,8-diol-9,10-epoxide (BPDE), considered as its ultimate carcinogenic metabolite. BPDE can bind to DNA, forming BPDE-DNA adducts at the origin of BaP-induced DNA damage and carcinogenesis. BPDE-DNA adducts and DNA damages (DNA single-strand breaks [SSBs], chromosomal aberrations [CAs], sister chromatid exchanges [SCEs] and micronuclei [MNs]) are measured in human lymphocytes exposed to low BaP concentrations, taken from non-smoking healthy young subjects. Following BaP exposure, BPDE-DNA adduct levels, as well as CA and MN frequencies raise significantly, and then decrease to the higher BaP concentrations tested, suggesting metabolic enzyme saturation or induction of BaP phase II metabolism. As for SCEs test, a linear dose response curve is obtained, suggesting that production of additional DNA lesions requiring homologous recombination repair may occur. These lesions could be DNA breaks or oxidized DNA bases (8-OH-dG), as indicated by correlation analysis performed between our biomarkers. Additionally, when comparing the dose-response curves for men and women separately, some differences show up. Indeed, SCEs, CAs, and MNs are significantly increased in men at the lowest BaP concentration tested, while in women, this increase is present but not significant. Interindividual differences are also present and are more considerable for BPDE-DNA adducts, MNs and CAs, whereas they are very low for SCEs. Statistical analysis showed that four factors (BaP exposure level, BPDE-DNA adducts, CA frequency and number of MN per micronucleated cell) significantly explained up to 59 % of observed variability in SCE test, while no such factors could explain the observed variability in CA and MN test. Following analysis of mechanisms underlying the formation of early biomarkers, we suggest a modification of the Exposure-Disease Continuum of BaP. We propose that DNA breaks and oxidized DNA bases should be classified as biomarkers of biologically effective dose (part of the exposure biomarkers), as their presence are at origin of early biomarkers of genotoxicity (SCEs, CAs and MNs). On the other hand, CA and MN tests confirmed clastogenic properties of BaP, and highlighted aneugenic effects influencing mostly chromosome segregation during cell division. These aneugenic effects, linked to the progression step of carcinogenesis, could be of particular importance given that exposure to BaP and other PAHs (smoking, occupational exposure) are chronic and may last for decades. Understanding the mechanisms playing a role in early biomarkers formation, as well as the relations existing between them, can be largely applied in our environment to many known and emerging contaminants, thus contributing to characterize their mode of action.

Cette thèse porte sur la synthèse de polyuréthanes thermoplastiques plus durables à partir de dérivés des huiles végétales. La première voie étudiée est basée sur la réaction, largement utilisée, entre un diol et un diisocyanate. Aussi, pour s’affranchir de l’utilisation des diisocyanates toxiques, une approche via la polyaddition entre un bis carbonate cyclique et une diamine a également été étudiée. Pour ce faire des précurseurs bi-fonctionnels : diols, bis carbonates cycliques à 5 et 6 chainons et diamines ont été préparés à partir de dérivés de l’huile de tournesol (oléate de méthyle) et de l’huile de ricin (undécénoate de méthyle et acide sébacique). Les propriétés thermo-mécaniques des polyuréthanes et poly(hydroxyuréthane)s thermoplastiques obtenus ont pu être ajustées par le choix adapté de la structure chimique des précurseurs (gras) utilisés. Les travaux réalisés démontrent un effet de la taille du cycle du carbonate sur la réactivité. En effet, les (bis) carbonates cycliques à 6 chainons se sont avérés plus réactifs que leurs homologues à 5 chainons. De plus, la synthèse de diamines via un intermédiaire dinitrile semble très prometteuse pour le « design » d’une plateforme de diamines issues d’acides gras et de poly(hydroxyuréthane)s entièrement bio-sourcés. / This thesis aims to synthesize more sustainable thermoplastic polyurethanes from vegetable oil derivatives. The first route that has been investigated is based on the well-known reaction between a diol and a diisocyanate. Then to avoid the use of diisocyanates, the route via the polyaddition of a bis cyclic carbonate and a diamine have been studied as well. For this purpose, bifunctional precursors such as diols, bis 5- and 6-membered cyclic carbonates and diamines have been prepared from sunflower oil derivative (methyl oleate) and castor oil derivatives (methyl undecenoate and sebacic acid) The thermo-mechanical properties of the PUs have been modulated by designing and selecting the chemical structure of the (fatty acid-based) monomers. The performed model reaction kinetics revealed the higher reactivity of the 6-membered cyclic carbonates compare to the 5-membered ones. Finally, the developed route to fatty acid-based diamines via dinitriles synthesis in mild conditions was really efficient and this route is really promising to develop a fatty acid based-diamines platform and fully bio-based poly(hydroxyurethane)s.