Student Number : 9903549T - MSc dissertation - School of Process and Materials Engineering - Faculty of Engineering and the Built Environment / Preliminary evaluations during flowsheet synthesis require simple effective tools for comparison and elimination of process alternatives. This work investigates three areas of interest in distillation. Column profile map theory has simplified complex column investigations. The predictions of the difference point equation at finite reflux were experimentally verified for the acetone, methanol and ethanol system in a continuous column apparatus. Residue curve analysis is usually limited to systems with four components for distillation system analysis. An alternative representation, based on combinatorial topology and temperature sequencing, is introduced for use in high level synthesis decisions for higher component order systems. Attainable region (AR) theory is applied to an ideal binary distillation system for a geometrically based method of cost analysis. A constrained attainable region is constructed from a series of equilibrium step compositions with varying reflux and corresponding cost associations. The AR is shown to be useful for costing and optimization.

No que diz respeito às águas residuais industriais, além da elevada frequência direta de efluentes salinos, o tratamento convencional de efluentes aquosos de diferentes tipos de indústria quase sempre resulta em uma solução contendo sais solúveis e insolúveis que podem ter qualidade suficiente para serem descartados em corpos aquosos, mas qualidade insuficiente para permitir a reutilização da água em processos industriais. Para reutilizar a água, visando o descarte zero de líquido, a cristalização se mostrou tecnicamente viável e tem sido utilizada nesta separação. Simultaneamente com a evaporação da água, os sais dissolvidos tornam-se materiais particulados que são subsequentemente separados por filtração ou centrifugação. Contudo, para atender às necessidades modernas da indústria em relação aos tratamentos com efluentes salinos, o processo de cristalização deve mostrar melhorias, especialmente devido à sua importância para atingir as metas de descarga de líquidos. Neste sentido, a cristalização simultânea representa a possibilidade de remover vários compostos em uma única operação de cristalização a partir de uma solução multicomponente. Isso significa que além da purificação da água, essa operação também pode permitir a recuperação dos compostos nos efluentes, que podem ser considerados como matéria-prima, eliminando resíduos - ou dando-lhes a destinação mais adequada. Para isso, é necessário projetar processos para separar os diferentes componentes que compõem as correntes de efluentes salinos e produzir produtos cristalinos com características morfológicas conhecidas. Dessa forma, o presente trabalho visou investigar o comportamento de sistemas ternários em cristalização, utilizando como modelo o sistema NaCl-KCl-H2O no processo de cristalização evaporativa em batelada, no intuito de avaliar a influência dos parâmetros de processo nos cristais formados e de traçar estratégias que possibilitassem o aproveitamento dos sais contidos nos efluentes. Três diferentes rotas de operação foram testadas para avaliar o comportamento dos cristais: uma inicialmente saturada apenas em NaCl, uma inicialmente saturada apenas em KCl e uma já de início saturada em ambos sais. Diferentes taxas de evaporação, tamanhos e teores de sementes foram testados. Verificou-se, de maneira geral, que o controle de dois fenômenos elementares é a chave para contornar os principais obstáculos desse processo: crescimento epitaxial e nucleação secundária. Em determinadas condições foi possível obter o produto das bateladas em distribuições bimodais, com cada pico rico em um dos sais, com purezas superiores a 90 %. Estes produtos, passíveis de separação simultânea dos cristais por composição e tamanho, foram obtidos em condições de supersaturações mais baixas e semeadura de cristais grandes de KCl e pequenos de NaCl. A partir destes resultados, considerando-se a necessidade de desenvolver técnicas de purificação de água menos intensivas em energia e mais favoráveis ao meio ambiente, um sistema de cristalização por membranas (MC) foi testado, utilizando-se o mesmo sistema modelo. O design proposto para MC possibilitou operar com este sistema por tempos superiores a 6 horas, com decaimento do fluxo em torno de 20 %. Contudo, o produto da cristalização simultânea por membranas não apresentou melhorias quanto à segregação. / In the industrial wastewater treatment, besides high direct frequency of saline effluents, conventional treatment of aqueous effluents of different types of industry usually results in a solution containing soluble and insoluble salts that may be of sufficient quality to be disposed in aqueous bodies, but insufficient quality for water reuse in industrial processes. In order to reuse the water, aiming at zero liquid discharge, crystallization has proved to be technically feasible and has been used in this separation. At the same time, with the evaporation of the water, the dissolved salts become particulate materials which are subsequently separated by filtration or centrifugation. However, to meet the industry\'s modern needs for saline effluent treatments, the crystallization process should show improvements, especially because of its importance in achieving liquid discharge goals. In this sense, simultaneous crystallization represents the possibility of removing several compounds in a single crystallization step from a multicomponent solution. This means that in addition to the purification of the water, this operation can also allow the recovery of the compounds in the effluents. In addition, particulate materials can be considered as raw material, eliminating waste - or disposing the residues appropriately. To this end, research is still needed to design processes to separate the different components that compose saline effluent streams and produce crystalline products with known morphological characteristics. Thus, the present work aimed to investigate the behaviour of ternary systems in crystallization, using as model the NaCl-KCl-H2O system in the batch evaporative crystallization process, in order to evaluate the influence of the process parameters on the crystals formed and to trace strategies to enable the use of the salts contained in the effluents. Three different routes of operation were tested to evaluate the behaviour of the crystals: one initially saturated only in NaCl, one initially saturated only in KCl and one initially saturated in both salts. Different evaporation rates, seed sizes and contents were tested. It was generally verified that control of two elementary phenomena is the key to overcome the main obstacles of this process: epitaxial growth and secondary nucleation. Some experimental conditions enablesd the obtaining of the batch product in bimodal distributions, where each peak was rich in one salt, with purities higher than 90 %. These fractions of the yield, that can be simultaneously separated by composition and size, were achieve mainly at lower supersaturations and using big KCl and small NaCl seeds. From these results, considering the need to develop energy-less and more environmentally friendly water purification techniques, a membrane crystallization (MC) system was tested using the same model system. The proposed design for the MC enable the operation for over 6 hours with a flux decay around 20 %. Yet, the proposed the yield of simultaneous membrane crystallization has not shown improvements in composition segregation.

Orientador: Luiz Carlos da Silva Filho / Resumo: Derivados de cumarina representam uma grande e importante classe de produtos naturais com diversas atividades biológicas. Entretanto, com a eletrônica orgânica e a utilização de novos materiais como absorvedores de luz, derivados de cumarina têm despertado grande interesse da comunidade científica. As cumarinas possuem grande absorção na região visível e alto rendimento quântico de fluorescência, o que sugere ser um material promissor para aplicação como corantes em células solares. Entre os métodos de síntese de cumarina descritos na literatura, podemos citar a reação de Knoevenagel, Pechmann e Perkin. A reação multicomponente (RMC) é outro método de síntese dos derivados de cumarina e foi desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa. As RMCs ocorrem entre três ou mais reagentes em uma única etapa reacional, no mesmo frasco. Os compostos de interesse foram obtidos através dos reagentes de partida: 4-aminocumarina, derivados de aldeído e benzoilacetato de etila, catalisados por ácidos de Lewis. A reação ocorreu na presença de NbCl5, em N2, sob refluxo, em DCM, DCE, MeCN, MeOH ou THF durante 5, 24 ou 48 h. Essas foram as condições reacionais estudadas para se estabelecer protocolos de síntese para a formação dos produtos de interesse. Os resultados mais promissores foram obtidos em 24 h, com DCE e NbCl5, com rendimentos que variam entre 38 e 58%. As caracterizações ópticas mostraram um comprimento de onda de absorção em torno de 355 nm, emissão de fluorescência em torno de 420 nm... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Coumarin derivatives represent a large and important class of natural products with diverse biological activities. However, with organic electronics and the use of new materials as light absorbers, coumarin derivatives have aroused great interest from the scientific community. Coumarins have high absorption in the visible region and high fluorescence quantum yield, which suggests to be a promising material for application as dyes sensitized solar cells. Among the methods of coumarin synthesis described in the literature, we can mention the reaction of Knoevenagel, Pechmann and Perkin. The multicomponent reaction (MCR) is another method of synthesis of coumarin derivatives and was developed by our research group. MCRs occur between three or more reactants in a single reaction step, in the same flask. Compounds of interest were obtained from the starting reagents: 4-aminocoumarin, aldehyde derivatives and ethyl benzoylacetate, catalysed by Lewis acids. The reaction occurred in the presence of NbCl5, in N2, under reflux in DCM, DCE, MeCN, MeOH or THF for 5, 24 or 48 h. These were the reactional conditions studied to establish synthesis protocols for the formation of the products of interest. The most promising results were obtained in 24 h with DCE and NbCl5 with yields ranging from 38 to 58%. The optical characterizations showed an absorption wavelength around 355 nm, fluorescence emission around 420 nm and fluorescence quantum yield reaching 0.129%. Also, the reactants: furan-... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Pessoas com mais de 60 anos representam 12,3% da população global, crescendo até quase 22% em 2050. O envelhecimento é marcado por um progressivo declínio nas funções fisiológicas e cognitivas, podendo levar ao desenvolvimento de doença cardiovascular, uma das principais causas de morte para população idosa. A prática regular de exercício físico tem sido recomendada neste contexto, porém seus benefícios variam de pessoa para pessoa, o que pode estar relacionado à genética. Objetivo: Investigar a interação de polimorfismos Arg16Gly e Gln27Glu de receptores ?2-adrenérgicos com a resposta de parâmetros de saúde a programa de treinamento multicomponente em mulheres de 50 a 79 anos de idade. Metodo: 48 participantes realizaram as seguintes avaliações pré e pós intervenção: pressão arterial sistólica (PAS) pressão arterial diastólica (PAD), índice de massa corporal (IMC), gordura corporal (GC), capacidade antioxidante total (CAT), colesterol LDL, colesterol HDL, colesterol total (CT), concentração de nitrito (NOx¯) e malondialdeído (MDA). A aptidão física foi avaliada pelos testes de flexão e extensão de cotovelo (FEC), sentar e levantar (SL) e caminhada de seis minutos. A intervenção com treino multicomponente foi de 12 semanas, 2 vezes/sem, 90 minutos por sessão, na intensidade de 12 a 15 na escala de Borg (um pouco intenso a intenso). A análise estatística considerou hipertensos e normotensos e também a amostra total, utilizando o modelo de regressão de efeito misto. Resultados: Após a intervenção houve redução da PAS, PAD, MDA e GC, e aumento na força de membro inferiores, capacidade aeróbia, NOx¯ e CAT. Os normotensos reduziram os valores de PAS e MDA e aumentataram os valores de capacidade aeróbia, NOx¯ e CAT. Os hipertensos reduziram os valores de PAS, PAD, GC e MDA e aumentaram a capacidade aeróbia. Nas análises isoladas do polimorfismo Arg16Gly o grupo com o alelo variante teve melhora na PAS, PAD, IMC, GC, capacidade aeróbia, NOx¯, MDA e CAT. O grupo como alelo selvagem apresentou melhoras na capacidade aeróbia, MDA e CAT. No polimorfismo Gln27Glu o grupo com o alelo variante melhorou a PAS, capacidade aeróbia, NOx¯, MDA, CAT e HDL e o grupo com alelo selvagem melhorou nas variáveis de PAS, IMC, GC, capacidade aeróbia, CAT e MDA. O haplótipo A16/C27 apresentou melhora na capacidade aeróbia e MDA, o haplótipo G16/C27 apresentou melhoras na PAS, PAD, MDA, CAT, IMC e capacidade aeróbia, e o G16/G27 apresentou melhoras na PAS, PAD, NOx¯, MAD, CAT, HDL e capacidade aeróbia. Conclusão: Polimorfismos Arg16Gly e Gln27Glu de receptores ?2-adrenérgicos estão associados à resposta a programa de treinamento multicomponente em parte dos parâmetros de saúde analisados em mulheres de 50 a 79 anos de idade. / People over 60 year old represent 12.3% of the global population, growing to almost 22% in 2050. Aging is marked by a progressive decline in physiological and cognitive functions, which may lead to the development of cardiovascular disease, one of the main causes of death for the elderly population. The regular practice of physical exercise has been recommended in this contest, but benefits vary from person to person, which can be related to genetics. Objective: To investigate the interaction of Arg16Gly and Gln27Glu polymorphisms of ?2-adrenergic receptors in response of health parameters to multicomponent training program in women aged 50 to 79 years. Methods: 48 patients underwent the following pre and post intervention evaluations: systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), body mass index (BMI), body fat (GC), total antioxidant capacity (CAT), LDL-cholesterol, HDL-cholesterol, total cholesterol (CT), nitrite concentration (NOx¯) and malondialdehyde (MDA). Physical fitness was evaluated by elbow flexion and extension (FEC), sit and stand up (SL) and six-minute walk tests. The intervention was 12 weeks of multicomponent training, 2 sessions/wk, 90 minutes per session at 12 to 15 intensity on the Borg scale (a little intense to intense). The statistics were made taking into account hypertensive and normotensive participants and also the total sample, using the mixed-effect regression model. Results: After the intervention there was reduction of SBP, DBP, MDA and GC, increase in lower limb strength, aerobic capacity, NOx¯ and CAT. Normotensive subjects reduced SBP and MDA values and increased aerobic capacity, NOx¯ and CAT values. Hypertensive patients reduced SBP, DBP, GC and MDA and increased aerobic capacity. In the isolated analyzes of the Arg16Gly polymorphism, the variant allele group had improvement in SBP, DBP, BMI, GC, aerobic capacity, NOx, MDA and CAT. The wild allele group showed improvements in aerobic capacity, MDA and CAT. In the Gln27Glu polymorphism, the variant allele group improved SBP, aerobic capacity, NOx¯, MDA, CAT and HDL, and the wild allele group improved in the variables SBP, BMI, GC, aerobic capacity, CAT and MDA. The A16/C27 haplotype showed improvements in aerobic capacity and MDA, the G16/C27 haplotype presented improvements in SBP, DBP, MDA, CAT, BMI and aerobic capacity, and the G16/G27 haplotype presented improvements in SBP, PAD, NOx, MAD, CAT, HDL and aerobic capacity. Conclusion: Arg16Gly and Gln27Glu polymorphisms of ?2-adrenergic receptors are associated with the response to multicomponent training program of part of the health parameters analyzed in women aged 50 to 79 years.

Na primeira parte deste trabalho apresentamos uma forma eficiente para sintetizar quinze novos compostos α-amino-1,3-dicarbonílicos através da reação multicomponente de Ugi. Para estas sínteses foi utilizado o microrreator de fluxo contínuo, um aparelho que possibilita uma excelente transferência de calor, de massa e alta relação superfície / volume. Algumas das vantagens em se utilizar um microrreator de fluxo contínuo na síntese são: redução do tempo de reação, aumento de rendimento, seletividade das reações e menor geração de resíduos. Foi possível assim estudar as reações químicas em condições inéditas, variando parâmetros como: temperatura, pressão, tempo de residência e relação estequiométrica. Um comparativo de rendimento da síntese de quatro moléculas foi realizado e pôde-se notar a eficiência do equipamento utilizado, pois os rendimentos obtidos foram superiores quando as mesmas moléculas foram sintetizadas através da reação one-pot. Um scale-up da reação de Ugi também foi realizado e apresentou um resultado satisfatório. Na segunda parte alguns destes compostos foram utilizados como intermediários na formação de uma ligação amídica e também aplicamos a metodologia relacionada à cicloadição catalisada por cobre entre alquinos e azidas na síntese de cinco novos compostos 1,2,3-triazóis. Este foi o primeiro trabalho realizado no Laboratório de Compostos Heterocíclicos da Faculdade de Ciências Farmacêuticas utilizando o microrreator de fluxo contínuo e este equipamento atendeu as necessidades deste trabalho com efetividade. / The first part of this work we present an efficient way to synthesize fifteen new α-amino-1,3-dicarbonyl compounds through the multicomponent Ugi reaction. For these syntheses was used the continuous flow micro-reactor, an equipment that allows an excellent transfer of heat, mass and high surface / volume ratio. Some of the advantages of using a continuous flow micro-reactor in the synthesis are: reduction of reaction time, increase of yield, selectivity of reactions and less generation of residues. It was possible to study the chemical reactions under new conditions, varying parameters such as: temperature, pressure, residence time and stoichiometric ratio. A yield comparison of the synthesis of four molecules was carried out and it was possible to note the efficiency of the equipment used, because the obtained yields were superior when the same molecules were synthesized through the one-pot reaction. A scale-up of the Ugi reaction was also performed and presented a satisfactory result. In the second part some of these compounds were used as intermediates in the formation of an amide bond and we also apply the methodology related to the copper catalyzed cycloaddition between alkynes and azides in the synthesis of five new 1,2,3-triazoles compounds. It was the first work performed in the Laboratory of Heterocyclic Compounds of the Faculty of Pharmaceutical Sciences using the continuous flow micro-reactor and this equipment met the needs of this work with effectiveness.

Visando estudo do método de sísmica multicomponente (3C) na investigação rasa, foram adquiridos dados em duas áreas urbanas da cidade de São Paulo, Brasil, com características geológicas diferentes: Campus da Universidade de São Paulo (USP), situado na zona oeste do município e área da estrutura de Colônia, situada na região de Parelheiros, na zona periférica do município. Na aquisição foram empregados geofones de 3 componentes com frequência natural de 10 Hz e, como fontes sísmicas, o compactador e o impacto de uma marreta. Para realizar o processamento dos dados foi utilizado o pacote Seismic Unix (CWP/SU). Foi observada uma marcada diferença nas respostas dos subsolos entre os dois sítios. Nos dados adquiridos no Campus da USP foram observadas tanto as ondas PP como as ondas convertidas (PSv), no entanto, nos dados obtidos em área de Colônia, não foi possível visualizar as ondas convertidas. A partir das secções da onda PP e da onda PS foi estimada a razão Vp/Vs assim como o coeficiente de Poisson para a área da USP. / In order to study the multicomponent seismic method (3C) to shallow investigation, two data sets were acquired in urban areas of São Paulo city, Brazil, with different geological characteristics. The area of the Campus of São Paulo University (USP) is located in the western part of the city and the area of the structure of Colônia is located in the region of Parelheiros, a peripheral zone of São Paulo. For the data acquisition, it were employed 3C-geophones of 10 Hz and, as seismic sources, hand-operated surface compactor and sledge hammer. For processing were used the Seismic Unix package (CWP / SU). It was observed a marked difference in the subsoil responses between the two sites. In the data acquired in the Campus of USP, both PP waves and converted waves (PSv) was observed; however, in the data obtainedin the Colônia area, it was not possible to visualize the converted waves. For the USP area, the Vp / Vs ratio and Poisson ratio were estimated.

Submitted by Willian Henrique dos Santos null (willian_santos@fc.unesp.br) on 2017-03-02T13:42:56Z No. of bitstreams: 1 DEFESA-24-02-2017.pdf: 11727986 bytes, checksum: 5e700d656e3faf3c665363a77b6371b2 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-08T12:53:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_wh_dr_bauru.pdf: 11727986 bytes, checksum: 5e700d656e3faf3c665363a77b6371b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T12:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_wh_dr_bauru.pdf: 11727986 bytes, checksum: 5e700d656e3faf3c665363a77b6371b2 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A demanda por fontes de energias renováveis já é uma necessidade mundial, pois, o crescimento populacional e industrial trouxe concomitantemente um aumento no consumo de energia. Infelizmente, a matriz energética dos países que estão em pleno desenvolvimento se baseia na queima de combustíveis fósseis, o que traz sérios problemas ambientais e para a saúde da população. Tendo em vista esta necessidade, este trabalho retrata o estudo sobre o uso do pentacloreto de nióbio (NbCl5) como ácido de Lewis em reações multicomponentes para a síntese de compostos derivados de cumarinas e xantenos, compostos com potencial aplicação como corantes sensibilizadores em dispositivos fotovoltaicos. Os compostos de interesse foram obtidos através dos reagentes de partida: 4-hidróxicumarina, derivados fenólicos 3,5-dimetóxifenol e 3,4,5-trimetóxifenol, aldeídos aromáticos e 1,3-ciclo-hexanodiona. Foram estudadas as condições reacionais (% NbCl5, solvente utilizado e tempo reacional) para se estabelecer protocólos de síntese para a formação dos produtos de interesse na presença do pentacloreto de nióbio. O pentacloreto de nióbio demonstrou ser capaz de promover as reações estudadas neste trabalho. Esta nova possibilidade de obtenção destes compostos é de fundamental importância, pois, estes compostos possuem um leque muito amplo de aplicações, das quais algumas foram citadas neste trabalho. / The demand for renewable energy sources is already a worldwide need, because, the population and industrial growth concurrently brought an increase in energy consumption. Unfortunately, the energy matrix of the countries that are in full development is based on burning fossil fuels, which causes serious environmental problems and the health of the population. In view of this need, this work shows that the study about the use of niobium pentachloride (NbCl5) as Lewis acid in multicomponent reactions for the synthesis of coumarin and xanthene derivatives of compounds with potential application as sensitizing dyes in photovoltaic devices. These compounds were obtained from the starting materials: 4-hydroxycoumarin, phenolic derivatives (3,5-dimethoxyphenol and 3,4,5-trimethoxyfenol, aromatic aldehydes and 1,3-cyclohexanedione. The reaction conditions (% NbCl5, solvent and reaction time) to establish protocols synthesis for the formation of the products in the presence of niobium pentachloride were studied.Niobium pentachloride has been shown to be capable of promoting the reactions studied in this work. This new method of obtaining these compounds is of fundamental importance, considering that these compounds have a wide range of applications, some of which have been cited in this work.

Visando estudo do método de sísmica multicomponente (3C) na investigação rasa, foram adquiridos dados em duas áreas urbanas da cidade de São Paulo, Brasil, com características geológicas diferentes: Campus da Universidade de São Paulo (USP), situado na zona oeste do município e área da estrutura de Colônia, situada na região de Parelheiros, na zona periférica do município. Na aquisição foram empregados geofones de 3 componentes com frequência natural de 10 Hz e, como fontes sísmicas, o compactador e o impacto de uma marreta. Para realizar o processamento dos dados foi utilizado o pacote Seismic Unix (CWP/SU). Foi observada uma marcada diferença nas respostas dos subsolos entre os dois sítios. Nos dados adquiridos no Campus da USP foram observadas tanto as ondas PP como as ondas convertidas (PSv), no entanto, nos dados obtidos em área de Colônia, não foi possível visualizar as ondas convertidas. A partir das secções da onda PP e da onda PS foi estimada a razão Vp/Vs assim como o coeficiente de Poisson para a área da USP. / In order to study the multicomponent seismic method (3C) to shallow investigation, two data sets were acquired in urban areas of São Paulo city, Brazil, with different geological characteristics. The area of the Campus of São Paulo University (USP) is located in the western part of the city and the area of the structure of Colônia is located in the region of Parelheiros, a peripheral zone of São Paulo. For the data acquisition, it were employed 3C-geophones of 10 Hz and, as seismic sources, hand-operated surface compactor and sledge hammer. For processing were used the Seismic Unix package (CWP / SU). It was observed a marked difference in the subsoil responses between the two sites. In the data acquired in the Campus of USP, both PP waves and converted waves (PSv) was observed; however, in the data obtainedin the Colônia area, it was not possible to visualize the converted waves. For the USP area, the Vp / Vs ratio and Poisson ratio were estimated.

Crystal engineering has advanced the strategies of design and synthesis of organic solids with the main focus being on improving the properties of the developed materials. Research in this area has a significant impact on large-scale manufacturing as industrial processes may give rise, at various stages, to stress-induced transformations and product modification. This thesis investigates the solid-state properties at play in the case of the surface and structural reorganization which results from the stress within a crystal during the drying of labile multicomponent organic solids. Chapter 1 introduces various concepts in solid-state chemistry and explores their application in the manufacture of solid pharmaceuticals. The significance of stress-induced transformations during the drying process is illustrated by reactions associated with crystal decomposition processes such as dehydration, desolvation and sublimation. The chapter also introduces carbamazepine (CBZ) multicomponent materials as models for the studies of stress-induced transformations. Chapter 2 presents the experimental section of the work and describes the materials, methods and equipment used for the study. Chapter 3 presents the analysis of the various crystal structures of CBZ. The crystal forms are classified with an emphasis on a comparison of intermolecular interactions, coformer arrangement, crystal packing and the geometric parameters of slip/cleavage planes within the crystals. Chapter 4 details the experimental methods for preparation of the samples. Cooling solution crystallization was the standard method which has been selected, and crystal habit and surface variations have been studied as a function of the solution concentration and the crystallization environment. Attention is given, in particular, to the preparation of carbamazepine dihydrate and the specific cocrystals carbamazepine cocrystals formed with benzoquinone and oxalic acid. Chapter 5 is devoted to the dehydration of carbamazepine dihydrate for samples prepared and examined in approximate 1-gram laboratory scale quantities. It explores the effect of vacuum, temperature, humidity and seeding on the surface and bulk properties of the products. Chapter 6 presents the solid-state characterization results obtained for samples crystallized at a much larger scale (ca. kilogram quantities) with a particular emphasis placed on their mechanical properties. It explores the comparison of large scaled batches with laboratory scale samples in order to obtain a greater understanding of how small-scale laboratory studies may be extrapolated to more commercial processes. Chapter 7 present results on the stress-induced transformations of carbamazepine solvates and cocrystals. It details the effect of thermal decomposition on the surface and bulk properties of the products, possible seeding effects, and the interconversion between carbamazepine dihydrate and carbamazepine benzoquinone cocrystal. Chapter 8 combines the research findings concerning the structural analyses of the materials in the context of current literature. Limitations related to the use of carbamazepine as a model and to the experimental set-up are also explored. In the final chapter conclusions are presented which correlate observations made on the crystallization and decomposition of multicomponent materials operating at small-scale to effects appropriate to manufacturing of pharmaceuticals at large scale.

The invention of catalytic processes that convert feedstock chemicals into pharmacologically-privileged amines is a landmark challenge in organic synthesis. This thesis describes the development of three novel transition-metal catalyzed processes for the synthesis of alkylamines that attempts to meet this challenge. The first Pd-catalyzed methylene β-C−H carbonylation of alkylamines to form substituted β-lactams is reported. Through the synergistic use of a Pd-catalyst and Xanpthos ligand, secondary amines underwent exclusive methylene β-C−H activation in high yields and diastereoselectivities. Subsequently, the development of a remarkably selective methylene β-C−H carbonylation of α-tertiary amines (ATAs), is detailed. This methodology enables the C−H carbonylation of methylene C−H bonds over traditionally more reactive methyl and C(sp2)−H bonds. Importantly, a range of functional groups previously incompatible with C−H technologies were tolerated in good yields. Finally, the development of a novel multicomponent synthesis of tertiary amines is described. The novel photocatalytic single-electron reduction of alkyl iminium ions furnishes -amino radicals that engage alkenes forming a new C-C bond. The reaction exhibits broad functional group tolerance and enables the synthesis of amines not readily accessible by existing methods.