Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-08T13:23:10Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4925565 bytes, checksum: dc2866ffe0379ef9207b7bf8ed6689fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T13:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4925565 bytes, checksum: dc2866ffe0379ef9207b7bf8ed6689fa (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the current scientific scenario is increasing the need for new methodologies that meet both their main goal, which was developed as the expectations of a green chemistry, concerned about the environment and reducing impacts on it. Faced with such a need to adapt, have been developing alternative means to provide it. Recyclable catalysts; exchange of substrates; use of less toxic reagents; reactions without catalysts and/or free of solvents, are being proposed and boasting good results to your goals. Glimpsing a new reaction system for the Knoevenagel condensation, was developed a system without catalyst in a standard reaction between benzaldehyde and malononitrile, in order to meet your requirements best, and their conditions of operation. Among the tests of the solvent, which most outstanding in terms of increased speed of reaction by incidence of the solvent effect was a binary mixture of ethanol: water (3:7). It was apparent the need for heating, showing better reaction time in the range of 75-80° C, and 0,4 mL of binary mixture for each mole of substrates. Seen such conditions, the system was applied to a series of compounds with active methylene, aldehydes and ketones, in order to understand its Among the tests, the system has proven feasible to use malononitrile, cyanoesters, Meldrum's acid and Indandione with active methylene compounds as the Knoevenagel condensation; Malonitrile being the most reactive. The binary mixture was effectively applied in the Knoevenagel condensation reaction to a variety of structurally different aldehydes, where we observed a quick conversion with products of the 60 min to 1 min of time reactional and satisfactory income of 55 to 100%. For aliphatic ketones, the optimized system afforded reaction times of 5 to 6 hours, with satisfactory yields 74-75%. / No cenário científico atual é crescente a necessidade de novas metodologias que satisfaçam tanto seu objetivo principal, ao qual foi desenvolvido, quanto às expectativas de uma química verde, preocupada com o meio ambiente e redução dos impactos no mesmo. Frente a tal necessidade de adequação, vêm se desenvolvendo meios alternativos para supri-la. Catalisadores recicláveis; troca de substratos; utilização de reagentes menos tóxicos; reações sem catalisadores e/ou livres de solventes, vêm sendo propostos e ostentando bons resultados aos seus objetivos. Vislumbrando um novo sistema reacional para a Condensação de Knoevenagel, foi desenvolvido um sistema sem catalisador, em uma reação padrão entre benzaldeído e malononitrila, a fim de conhecer suas melhores condições de atuação. Dentre os testes do solvente, o que mais se destacou, em termos de aumento de velocidade de reação, por incidência de efeito do solvente, foi uma mistura binária de etanol:água (3:7). Foi perceptível a necessidade de aquecimento, apresentando melhor tempo reacional na faixa de 75-80°C, e de 0,4mL da mistura binária para cada mol de substratos. Visto tais condições, o sistema foi aplicado em uma série de compostos com metileno ativo, aldeídos e cetonas, a fim de compreender a extensão de sua aplicabilidade. Dentre os testes, o sistema se mostrou viável para a utilização de malononitrila, cianoésteres, ácido de meldrum e Indandiona como compostos com metileno ativo na condensação de Knoevenagel; sendo a Malonitrila a mais reativa. A mistura binária foi eficientemente aplicada na reação Knoevenagel para uma variedade de aldeídos estruturalmente distintos, onde observamos uma rápida conversão nos produtos com tempos reacionais de 1 a 60 min e rendimentos satisfatórios de 55 a 100%. Para as cetonas alifáticas, o sistema otimizado proporcionou tempos reacionais de 5 a 6 horas, com rendimentos satisfatórios de 74 a 75%.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第18448号 / 理博第4008号 / 新制||理||1578(附属図書館) / 31326 / 京都大学大学院理学研究科化学専攻 / (主査)教授 林 重彦, 教授 寺嶋 正秀, 教授 松本 吉泰 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

Dispersing co-crystals in a polymeric carrier may improve their physicochemical properties such as dissolution rate and solubility. Additionally co-crystal stability may be enhanced. However, such dispersions have been little investigated to date. This study focuses on the feasibility of dispersing co-crystals in a polymeric carrier and theoretical calculations to predict their stability. Acetone/chloroform, ethanol/water, and acetonitrile were used to load and grow co-crystals in a HPMCAS film. Caffeine-malonic acid and ibuprofennicotinamide co-crystals were prepared using solvent evaporation method. The interactions between each of the co-crystals components and their mixtures with the polymer were studied. A solvent evaporation approach was used to incorporate each compound, a mixture, and co-crystals into HPMCAS films. Differential scanning calorimetry data revealed a higher affinity of the polymer to acidic compounds than their basic counterparts as noticed by the depression of the glass transition temperature (Tg). Moreover, the same drug loading produced films with different Tgs when different solvents were used. Solubility parameter values (SP) of the solvents were employed to predict that effect on the depression of polymer Tg with relative success. SP values were more successful in predicting the preferential affinity of two acidic compounds to interact with the polymer. This was confirmed using binary mixtures of naproxen, flurbiprofen, malonic acid, and ibuprofen. On the other hand, dispersing basic compounds such as caffeine or nicotinamide with malonic acid in HPMCAS film revealed the growth of co-crystals. A dissolution study showed that the average release of caffeine from films containing caffeine-malonic acid was not significantly different to that of films containing similar caffeine concentration. The stability of the caffeine-malonic acid co-crystals in HPMC-AS was prolonged to 8 weeks at 95% relative humidity and 45°C. The theory developed in this project, that an acidic drug with a SP value closer to the polymer will dominate the interaction process and prevent the majority of the other material from interacting with the polymer, may have utility in designing co-crystal systems in polymeric vehicles

A fotodinâmica de sistemas moleculares representa um dos principais tópicos atuais da físico-química molecular. O conhecimento das propriedades dos estados eletrônicos excitados tem permitido desenvolver áreas de vital importância como das energias renováveis, da fotomedicina, dos sensores fluorescentes, entre outras. O objetivo desta tese está orientado a estudar teoricamente a influência do meio (ou efeito de solvente) na fotofísica e nas propriedades dos estados eletrônicos excitados de sistemas moleculares. Nesta tese, primeiramente foi feito um estudo em fase gasosa da superfície de energia potencial do sistema molecular HSO2 e do efeito da energia rotacional na reação OH+SO. Na superfície de energia potencial foram caracterizadas um grande número de estruturas estacionárias e foi encontrado um estado de transição que liga a região mais energética da superfície com a menos energética. Em relação ao papel da energia rotacional na reação mencionada, foi realizado um estudo de trajetórias quase-clássicas, onde foi observado um decréscimo da reatividade com o aumento da energia rotacional total depositada nos reagentes. Posteriormente, foi estudado o efeito do solvente nas propriedades dos estados eletrônicos excitados e nos mecanismos de decaimento de três sistemas moleculares, acetona, 1-nitronaftaleno e daidzein. Na acetona, foi estudada a influência da polarização eletrônica do estado excitado n* provocada pelo solvente no deslocamento espectral da banda de fluorescência. A banda de emissão obtida em água mostra um deslocamento espectral muito pequeno em relação à fase gasosa, em concordância com as evidencias experimentais. Também foi observada pouca dependência do deslocamento espectral com o grau de polarização eletrônica desse estado excitado. O sistema molecular 1-nitronaftaleno foi estudado a fim de esclarecer a ultrarápida desativação eletrônica não fluorescente observada experimentalmente após a transição de absorção, assim como, caracterizar os espectros de absorção transitória também observados nos experimentos. Foi encontrado um intersystem crossing muito eficiente entre o primeiro estado excitado singleto e o segundo estado tripleto, que explica o decaimento não fluorescente deste sistema molecular. O modelo de decaimento proposto permite descrever corretamente os espectros de absorção transitória nos solventes metanol e etanol, através de transições de absorção dos estados eletrônicos tripletos. Finalmente, o sistema molecular daidzein foi estudado a fim de entender porque em solvente polar prótico, como a água, o sistema é fluorescente, mostrando um valor de Stokes shift consideravelmente grande e na presença de solvente polar aprótico, como a acetonitrila, não é observada fluorescência. Nesse sentido, foi estudada a evolução dos estados eletrônicos excitados, na presença dos solventes água e acetonitrila, após as transição de absorção. A topologia dos estados eletrônicos excitados é diferente para cada um dos solventes, em acetonitrila o sistema tem acesso a um intersystem crossing muito eficiente que permite o decaimento não fluorescente. Em água o panorama é diferente, neste caso, não é possível a ocorrência do intersystem crossing e o sistema decai por fluorescência para o estado fundamental. No estado eletrônico fluorescente é observada uma polarização eletrônica significativa que provoca o grande valor de Stokes shift observado experimentalmente. / The photodynamics of molecular systems represents one of the most important topics of the molecular physical chemistry today. The knowledge of the excited electronic states properties has allowed the development of several important areas, such as the renewable energies, the photomedicine, fluorescent sensors, etc. The aim of this thesis is oriented to the theoretical study of the solvent effect on the photophysics and on the excited electronic states properties of molecular systems. In this thesis, it was initially studied the potential energy surface of the HSO2 molecular system in gas phase and the rotational energy effect on the reactivity of the OH+SO reaction. In the potential energy surface a large number of stationary structures were characterized and it was found a transition state which connects the highest energetic region to the lowest one. Regarding the role of rotational energy on the mentioned reaction, a quasi-classical trajectories study was performed, indicating a decrease in the reactivity when the total rotational energy deposited in the reactants is increased. Subsequently, it was studied the solvent effect on the excited electronic states and on the deactivation mechanisms of three molecular systems, acetone, 1-nitronaphthalene and daidzein. In the acetone molecular system, it was studied the influence of the electronic polarization, caused by the solvent, in the fluorescence spectral shift of the n* excited state. The emission band obtained in water shows a small spectral shift compared to the gas phase, in agreement with the experimental evidences. It was also observed a little dependence of the spectral shift with the degree of the excited state polarization. The 1-nitronaphthalene molecular system was studied to clarify the ultrafast non-fluorescent deactivation mechanism experimentally observed after the absorption transitions, as well as to characterize the transient absorption spectra also observed in the experiments. A very efficient intersystem crossing was found between the first singlet excited state and the second triplet state, which explains the nonfluorescent decay of this molecular system. The proposed deactivation model allows properly describing the transient absorption spectra in methanol and ethanol solvents by absorption transitions from the triplet electronic states. Finally, the daidzein molecular system was studied to understand why in polar protic solvent, such as water, the system is fluorescent, showing a very large Stokes shift value and in polar aprotic solvent, such as acetonitrila, the fluorescence is not observed. In that sense, it was studied the evolution of the excited electronic states in water and in acetonitrile after the absorption transition. The topology of the excited electronic states is different for each solvent, in acetonitrile the system is accessible to a very efficient intersystem crossing that enables the non-fluorescent decay. In water the picture is different, the intersystem crossing is not possible to occur and the system decays by fluorescence to the ground electronic state. In the fluorescent state is observed a considerable electronic polarization that causes the so large Stokes shift value experimentally observed.

Orientador: Prof. Dr. Hueder Paulo Moisés de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / As propriedades fotofísicas e fotoquímica de quatro ftalocianinas comerciais (parte A) foram investigadas em DMSO, DMSO80%/THF20%, DMSO60%/THF40%, DMSO40%/THF60%, DMSO20%/THF80% e THF (v/v). Quatro ftalocianinas foram sintetizadas (parte B), sendo elas a metil ftalocianina de zinco (MetZnPc), metil ftalocianina de cloro-alumínio (MetAlClPc), terc-butil ftalocianina de zinco (TbutZnPc) e terc-butil ftalocianina de cloro-alumínio (TbutAlClPc). Suas propriedades fotofísicas e fotoquímica também foram estudadas em diferentes solventes, sendo eles THF, DMF, DMSO, CHCl3 e MeOH. Para o estudo dos tempos de vida, foi utilizada a técnica de tempo correlacionado de contagem de único fóton (TCSPC). Nas ftalocianinas comerciais, o método indireto utilizando DPBF foi utilizado para demonstrar a geração de espécies reativas de oxigênio dos compostos. O método direto, que analisa as curvas de decaimento de fosforescência do oxigênio singlete em 1270 nm, também foi empregado, tanto para as ftalocianinas comercias quanto para as ftalocianinas sintetizadas. A influência do metal central nas propriedades fotofísicas, fotoquímica e o efeito do solvente foram discutidos em todos os compostos estudados, tanto da parte A quanto da parte B. Para os compostos sintetizados, o estudo do efeito da agregação foi investigado em THF. Verificou-se o efeito dos ligantes periféricos e axiais, bem como o efeito dos metais complexados em todas as propriedades estudadas. / Photophysical and photochemical properties of four commercial phthalocyanines (part A) were investigated in DMSO, DMSO80%/THF20%, DMSO60%/THF40%, DMSO40%/THF60%, DMSO20%/THF80% and THF. Four phthalocyanines were synthesized (part B), they are methyl zinc phthalocyanine (MetZnPc), methyl aluminum-chloride phthalocyanine (MetAlClPc), tert-butyl zinc phthalocyanine (TbutZnPc) and tert-butyl aluminum-chloride phthalocyanine (TbutAlClPc). Their photophysical and photochemical properties have also been studied in different solvents, THF, DMF, DMSO, CHCl3 and MeOH. Fluorescence lifetimes were recorded using a time correlated single photon counting setup (TCSPC) technique. In commercial phthalocyanines, the chemical method, using DPBF as a quencher, was employed in order to demonstrate the generation of reactive oxygen species. Direct method, which analyzes phosphorescence decay curves of singlet oxygen at 1270 nm, was also employed, both for commercial phthalocyanines and for the synthesized phthalocyanines. The influence of central metal ions on the photophysical and photochemical properties and the influence of media were discussed in all studied compounds, both in part A and part B. For the synthesized compounds, the aggregation effect study was investigated in THF. The effect of peripheral and axial ligands as well as the effect of the complexed metal ion in all the studied properties were investigated.

A fotodinâmica de sistemas moleculares representa um dos principais tópicos atuais da físico-química molecular. O conhecimento das propriedades dos estados eletrônicos excitados tem permitido desenvolver áreas de vital importância como das energias renováveis, da fotomedicina, dos sensores fluorescentes, entre outras. O objetivo desta tese está orientado a estudar teoricamente a influência do meio (ou efeito de solvente) na fotofísica e nas propriedades dos estados eletrônicos excitados de sistemas moleculares. Nesta tese, primeiramente foi feito um estudo em fase gasosa da superfície de energia potencial do sistema molecular HSO2 e do efeito da energia rotacional na reação OH+SO. Na superfície de energia potencial foram caracterizadas um grande número de estruturas estacionárias e foi encontrado um estado de transição que liga a região mais energética da superfície com a menos energética. Em relação ao papel da energia rotacional na reação mencionada, foi realizado um estudo de trajetórias quase-clássicas, onde foi observado um decréscimo da reatividade com o aumento da energia rotacional total depositada nos reagentes. Posteriormente, foi estudado o efeito do solvente nas propriedades dos estados eletrônicos excitados e nos mecanismos de decaimento de três sistemas moleculares, acetona, 1-nitronaftaleno e daidzein. Na acetona, foi estudada a influência da polarização eletrônica do estado excitado n* provocada pelo solvente no deslocamento espectral da banda de fluorescência. A banda de emissão obtida em água mostra um deslocamento espectral muito pequeno em relação à fase gasosa, em concordância com as evidencias experimentais. Também foi observada pouca dependência do deslocamento espectral com o grau de polarização eletrônica desse estado excitado. O sistema molecular 1-nitronaftaleno foi estudado a fim de esclarecer a ultrarápida desativação eletrônica não fluorescente observada experimentalmente após a transição de absorção, assim como, caracterizar os espectros de absorção transitória também observados nos experimentos. Foi encontrado um intersystem crossing muito eficiente entre o primeiro estado excitado singleto e o segundo estado tripleto, que explica o decaimento não fluorescente deste sistema molecular. O modelo de decaimento proposto permite descrever corretamente os espectros de absorção transitória nos solventes metanol e etanol, através de transições de absorção dos estados eletrônicos tripletos. Finalmente, o sistema molecular daidzein foi estudado a fim de entender porque em solvente polar prótico, como a água, o sistema é fluorescente, mostrando um valor de Stokes shift consideravelmente grande e na presença de solvente polar aprótico, como a acetonitrila, não é observada fluorescência. Nesse sentido, foi estudada a evolução dos estados eletrônicos excitados, na presença dos solventes água e acetonitrila, após as transição de absorção. A topologia dos estados eletrônicos excitados é diferente para cada um dos solventes, em acetonitrila o sistema tem acesso a um intersystem crossing muito eficiente que permite o decaimento não fluorescente. Em água o panorama é diferente, neste caso, não é possível a ocorrência do intersystem crossing e o sistema decai por fluorescência para o estado fundamental. No estado eletrônico fluorescente é observada uma polarização eletrônica significativa que provoca o grande valor de Stokes shift observado experimentalmente. / The photodynamics of molecular systems represents one of the most important topics of the molecular physical chemistry today. The knowledge of the excited electronic states properties has allowed the development of several important areas, such as the renewable energies, the photomedicine, fluorescent sensors, etc. The aim of this thesis is oriented to the theoretical study of the solvent effect on the photophysics and on the excited electronic states properties of molecular systems. In this thesis, it was initially studied the potential energy surface of the HSO2 molecular system in gas phase and the rotational energy effect on the reactivity of the OH+SO reaction. In the potential energy surface a large number of stationary structures were characterized and it was found a transition state which connects the highest energetic region to the lowest one. Regarding the role of rotational energy on the mentioned reaction, a quasi-classical trajectories study was performed, indicating a decrease in the reactivity when the total rotational energy deposited in the reactants is increased. Subsequently, it was studied the solvent effect on the excited electronic states and on the deactivation mechanisms of three molecular systems, acetone, 1-nitronaphthalene and daidzein. In the acetone molecular system, it was studied the influence of the electronic polarization, caused by the solvent, in the fluorescence spectral shift of the n* excited state. The emission band obtained in water shows a small spectral shift compared to the gas phase, in agreement with the experimental evidences. It was also observed a little dependence of the spectral shift with the degree of the excited state polarization. The 1-nitronaphthalene molecular system was studied to clarify the ultrafast non-fluorescent deactivation mechanism experimentally observed after the absorption transitions, as well as to characterize the transient absorption spectra also observed in the experiments. A very efficient intersystem crossing was found between the first singlet excited state and the second triplet state, which explains the nonfluorescent decay of this molecular system. The proposed deactivation model allows properly describing the transient absorption spectra in methanol and ethanol solvents by absorption transitions from the triplet electronic states. Finally, the daidzein molecular system was studied to understand why in polar protic solvent, such as water, the system is fluorescent, showing a very large Stokes shift value and in polar aprotic solvent, such as acetonitrila, the fluorescence is not observed. In that sense, it was studied the evolution of the excited electronic states in water and in acetonitrile after the absorption transition. The topology of the excited electronic states is different for each solvent, in acetonitrile the system is accessible to a very efficient intersystem crossing that enables the non-fluorescent decay. In water the picture is different, the intersystem crossing is not possible to occur and the system decays by fluorescence to the ground electronic state. In the fluorescent state is observed a considerable electronic polarization that causes the so large Stokes shift value experimentally observed.

Le présent travail est destiné à acquérir un ensemble de données expérimentales et quantitatives cohérentes sur le comportement physico-chimique d'un système constitué d'un polysaccharide linéaire, flexible et chimiquement fonctionnalisé en groupements carboxyliques, le carboxyméthyl-dextrane (CMD) et d'un milieu ionique comportant des cations d'affinité variée pour ces fonctions : Na+, Ca2+ et Cd2+. La densité de sites et leur constante de dissociation - complexation ont été déterminées par titrage potentiométrique avec des électrodes spécifiques (proton et cadmium). Les propriétés électro-hydrodynamiques et les transitions conformationnelles ont été étudiées en combinant la conductimétrie, l'électrophorèse, la diffusion dynamique de lumière et la viscosimétrie. Enfin, la stabilité colloïdale en relation avec les interactions intermoléculaires a été étudiée par turbidimétrie et diffusion dynamique de lumière. En présence d'ions monovalents, le comportement du CMD, typique d’une particule microgel molle, est déterminé par la force ionique et la concentration en polysaccharide. A basse force ionique, le CMD est en condition de bon solvant lorsqu'il est peu concentré tandis que le recouvrement des doubles-couches électriques autour des macromolécules détermine les propriétés électro-hydrodynamiques du CMD en régime concentré. A haute salinité, les interactions électrostatiques intramoléculaires et interparticulaires sont négligeables, et la macromolécule a un comportement caractéristique de polymère en mauvais solvant à haute fraction volumique. En présence de cations divalents, le calcium, et plus encore le cadmium, entrent en compétition avec le proton pour l’occupation des sites carboxyliques, ce qui s’accompagne par une réorganisation locale des chaînes polymères. A haute force ionique, la taille élevée des agrégats, la vitesse initiale d'agrégation élevée, ainsi que la persistance d'une forte turbidité au maximum d'effet, suggèrent que les agrégats sont formés en régime de type agrégation limitée par la diffusion des particules (DLA) / The present work focused on the acquisition of experimental and quantitative data on the physico-chemical properties of a linear, flexible and chemically functionalized polysaccharide by carboxymethyl grafting, yielding carboxymethyldextran macromolecules (CMD) and an aqueous electrolyte containing various ions Na+, Ca2+ et Cd2+ with different chemical affinity for these chemical functions. Charge density and complexation – dissociation constants have been evaluated using specific electrodes-based potentiometric titration. The electro-hydrodynamic properties and the conformational transitions were examined through electrical conductivity increment measurements, electrophoresis, dynamic light scattering and viscosimetry. Also, colloidal stability has been investigated by means of turbidimetry and dynamic light scattering. In the presence of monovalent ions, the behaviour of CMD, typically that of a soft microgel particle, is strongly depending on ionic strength and polysaccharide content. For low ionic strengths and in dilute regime, CMD is in situation of good solvent while in concentrated regime, overlapping double layers that develop around macromolecules governs the electro-hydrodynamic features of CMD. For sufficiently high ionic strengths, intermolecular and intramolecular electrostatic interactions are nearly suppressed, and CMD behaves as a polymer in bad solvent upon increase of its concentration in the medium. In the presence of divalent ions, calcium ions and cadmium ions are in competition with hydronium ions to occupy the carboxylic sites, and this situation is concomitantly accompanied by local reorganization of polymer chains. The large size of formed clusters, the high initial aggregation rate and the increased turbidity all suggest that aggregates are generated according to a diffusion limited aggregation (DLA) type of mechanism

L’objectif de ce travail de thèse est de développer une nouvelle voie d’accès aux hétérobiaryles à chiralité axiale selon une stratégie de synthèse atropoénantiosélective réalisée en l’absence de métaux de transition. Le projet combine une méthode de construction de la liaison Csp2-Csp2 appelée couplage Aryne, et une approche énantiosélective, le concept ICE (ionic chiral environment). Ce concept repose sur la mise en œuvre de ligands chiraux en tant que stabilisants du métal (Li) à partir d’un partenaire de couplage organolithié. L’environnement chiral résultant des agrégats chiraux générés doit permettre d’induire la chiralité lors de l’étape de couplage. La première partie de ce travail a consisté à développer une version hétérocyclique du couplage Aryne en conditions achirales. Les résultats obtenus à l’issue de cette étude ont permis de relier la nature électronique du partenaire hétérocyclique à sa réactivité dans le couplage. Le thiophène en particulier a fourni de très bons résultats ce qui nous a permis de développer davantage la méthode. La seconde partie de ce travail a eu pour objectif de développer le couplage étudié dans des conditions de solvants adaptées à la formation des agrégats mixtes chiraux envisagés. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence remarquable d’une gamme de plusieurs ligands (polyéthers, polyamines, aminoalcoolates,…) et sels (Li, Zn, K,…) sur le couplage développé en solvant apolaire. Par la suite, les conditions de couplages optimales ont été étendues à différents hétérocycles avec succès. En parallèle, des calculs théoriques de la densité fonctionnelle ont permis d’appuyer plusieurs de nos résultats ; ces calculs ont également fourni une analyse détaillée du mécanisme du couplage Aryne. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit a concerné le couplage d’un partenaire hétérocyclique encombré des dérivés du thiophène et du benzothiophène / The aim of this thesis work was to provide novel access to axially chiral heterobiaryls following a transition metal free atropoenantioselective synthetic route. This project combines the Csp2-Csp2 Aryne coupling methodology, and an enantioselective approach, the ICE concept (ionic chiral environment). This concept relies on the implementation of chiral ligands as metal (Li) stabilizers with organolithium coupling partners. The chiral environment resulting from the chiral aggregates obtained must induce chirality during the coupling step. The first part of this work aimed to develop an heterocyclic version of the Aryne route in achiral conditions. The results of this study revealed a clear correlation between the electronic nature of the heterocyclic partner and its reactivity in the Aryne coupling. Thiophene, especially, proved to furnish promising results and allowed us to further develop the method. Second part of this work aimed to develop the reaction in the appropriate solvent conditions so that chiral mixed metal aggregates could be envisioned. This study outlined the remarkable effect of external chelating ligands (polyethers, polyamines, aminoalkoxides,…) and salt additives (Li, Zn, K,…) on the aryne coupling reaction in apolar media. The best reaction conditions emerging from this work were then successfully applied to others heterocyclic coupling partners. In parallel, theoretical calculations using density functional theory showed good agreement with experimental work and allowed us to propose mechanistic scheme for the reaction. Last part of this work focused on the reaction of hindered heterocyclic coupling partners with thiophene and benzothiophene derivatives

[pt] A adsorção de moléculas de asfalteno na interface óleo-água induz a formação de uma microestrutura complexa, que estabiliza as emulsões e prejudica a eficiência dos processes de refino de petróleo. Neste trabalho, desenvolvemos um conjunto de novos protocolos de reologia de cisalhamento para avaliar o efeito de solventes polares e apolares na adsorção de genuínos asfaltenos brasileiros. Além disso, a morfologia do asfalteno, após a adição de solventes com aromaticidades distintas, é investigada por microscopia de varredura (MEV). Os resultados indicam que os asfaltenos estão organizados em uma estrutura do tipo ilha com unidades aromáticas e policondensadas, que formam filmes interfaciais reversíveis com a adição de solventes polares. O estudo interfacial também revela que solventes apolares podem "prender" os nanoagregados de asfalteno na mistura. Esses agregados, na presença de solventes fracamente polares, podem se consolidar em um padrão mais compactado, sugerindo que o crescimento do filme e o autoarranjo do asfalteno estão diretamente relacionados ao conteúdo aromático. Explora-se as diferenças na estruturação do asfalteno e como afetam a extensão da emulsificação espontânea. É proposto que a taxa de emulsificação está diretamente relacionada à configuração química dos asfaltenos. Finalmente, estuda-se a adição de ácido esteárico (AE) a soluções de asfalteno em conteúdo de água deionizada (AD) e água sintética (AS) para melhor compreender como as propriedades reológicas e superficiais são afetadas pela competição das coespécies. Verifica-se que interfaces formadas puramente por AEs originam filmes mais viscosos do que elásticos na interface ar-água. A atividade interfacial dos asfaltenos brasileiros é evidente e significativa na presença de eletrólitos e dependente da aromaticidade do solvente. / [en] Adsorption of asphaltene molecules at the oil-water interface induces the formation of a complex microstructure, which stabilizes emulsions and impairs the efficiency of crude oil refining. In this work, we design a set of new shear rheology protocols to assess the effect of polar and non-polar solvents on indigenous Brazilian (BR) asphaltene adsorption. Moreover, the asphaltene morphology upon addition of solvents with distinct aromaticities is investigated by SEM microscopy. Our findings indicate that asphaltenes are a polycondensate aromatic island-type structure that forms reversible films when polar solvents are placed on top of the adsorbed film. The interfacial study also reveals that non-polar solvents may lock up asphaltene nanoaggregates in mixture. These aggregates, upon the presence of weakly polar solvents, can consolidate into a more close-packed pattern, suggesting that network growth and asphaltene self-arrangement are directly related to the aromatic content. We explore the differences in asphaltene structuring and how it affects the extent of spontaneous emulsification. We find that the rate of emulsification is directly related to the chemical configuration of asphaltenes. Finally, we study the addition of stearic acid (SA) to asphaltene solutions in deionized water (DW) and synthetic water (SW) to better understand how surface and rheological properties are affected by competitive adsorption. We find that single SA are more prone to form liquid-like rather than solid-like films at the air-water interface. Furthermore, we show that the interfacial activity of our asphaltenes is enhanced in the presence of electrolytes and is dependent of the solvent aromaticity.

As most of spectroscopic measurements occur in solution, the solvent effect in the spectral properties of molecular systems is of great scientific interest. In particular, when the formation of hydrogen bond between the solute and solvent molecules occurs, the traditional effective dielectric solvent models provides inadequate results in some situations of interest. This is the case of diazines in aqueous solution. In this work, we study the solvent effects on the low-lying n=>π* absorption transition and on the 15N chemical shielding of diazines in water using the combination of Monte Carlo simulations and Quantum Mechanical calculations. As the classical simulations and the Quantum Mechanical calculations are uncoupled, a special attention is devoted to the solute polarization. Firstly, this is included by a previously developed iterative procedure where the solute is electrostatically equilibrated with the solvent. In addition, we verify the simple yet unexplored alternative of combining the polarizable continuum model (PCM) and the hybrid QM/MM method. In this procedure, we use PCM to obtain the average solute polarization and include this in the MM part of the sequential QM/MM methodology, PCM-MM/QM. These procedures are compared and further used in discrete and explicit solvent models. As the solute geometry is unchanged during all process, we study the influence of small differences on the molecular conformation in the spectroscopic properties using as prototype some recently sintetized quinone based molecules with antitrypanocidal activity. This study showed that small changes in the molecular conformation provide a small impact in the studied spectroscopic properties. The two implemented procedures in this work were systematically performed for each diazine and they were used in discrete and explicit solvent models for the calculations of the spectroscopic properties of each diazine in water as solvent. The results show good agreement between the values obtained by the two polarization methods. Considering the simplicity of the PCM over the iterative polarization method, this is na important aspect and the computational savings point to the possibility of dealing with larger solute molecules. This PCM-MM/QM approach conciliates the simplicity of the PCM model with the reliability of the combined QM/MM approaches. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O efeito de solvente nas propriedades espectrais de sistemas moleculares é de grande interesse científico uma vez que grande parte das medidas espectroscópicas são realizadas na presença de um meio solvente. Métodos tradicionais que consideram o solvente como um meio dielétrico efetivo oferecem resultados insatisfatórios em algumas situações de interesse, em particular quando há a formação de ligações de hidrogênio entre o soluto e o solvente. Este é o caso de soluções aquosas de diazinas, que são as moléculas básicas para a formação dos ácidos nucleicos. Neste trabalho estudamos o efeito do solvente na energia de absorção da primeira transição n =>π* e a blindagem magnética nuclear do 15N das diazinas em água utilizando a combinação de simulações Monte Carlo e cálculos de Mecânica Quântica. No método utilizado neste trabalho, as simulações clássicas são desacopladas dos cálculos quânticos. Portanto, foi dada uma atenção especial à polarização do soluto que foi incluída de duas maneiras distintas. Inicialmente, a polarização é obtida utilizando um procedimento iterativo onde o soluto é submetido ao equilíbrio eletrostático com o solvente. Adicionalmente, é utilizada uma abordagem simples onde realizamos uma combinação entre o modelo contínuo (PCM) e os métodos híbridos QM/MM. Nesse último procedimento, que denominamos como PCM-MM/QM, nós utilizamos o método PCM para obter a polarização média do soluto, a qual é incluída na parte clássica do método sequencial QM/MM. Como a geometria do soluto é mantida inalterada durante todo o processo, nós realizamos um estudo do efeito da conformação molecular nas propriedades espectroscópicas, utilizando como protótipo moléculas recentemente sintetizadas derivadas de quinonas que apresentam atividade antimalárica. Este estudo mostra que pequenas variações na conformação molecular têm um pequeno impacto nas propriedades espectroscópicas estudadas. Os dois procedimentos implementados neste trabalho foram realizados de maneira sistemática para cada diazina e utilizados nos modelos discreto e explícito de solvente para os cálculos das propriedades espectroscópicas de cada diazina em água. Os resultados obtidos mostram uma boa concordância entre os valores obtidos através dos dois métodos de polarização. Considerando a simplicidade da polarização PCM se comparado com o processo iterativo, o método PCM-MM/QM abre a possibilidade de tratar sistemas compostos por moléculas do soluto maiores. Além disso, o método PCM-MM/QM concilia a simplicidade do modelo PCM com a confiabilidade dos métodos híbridos QM/MM.