Els objectius d'aquesta memòria són: a) El desenvolupament de procediments cinètics per l'anàlisi simultani de mescles de compostos químics, basats en el registre dels espectres UV-vis al llarg del temps de reacció i el seu tractament mitjançant tècniques de calibració multivaribles.b) Demostrar la seva aplicabilitat general en situacions d'elevada complexitat tant pel mecanisme cinètic com per la complexitat de la matriu de la mostra.Els quatre sistemes químics estudiats, es presenten de forma cronològica a la seva realització, que coincideix amb l'ordre de complexitat. En el primer, es quantifica l'acetat d'hidrocortisona, contingut en un preparat farmacèutic comercial presentat en forma de pomada. La reacció analítica, la condensació amb l'àcid isonicotínic hidrazina, segueix una mecanisme cinètic de pseudoprimer ordre. La pomada també conté un altre corticoesteroid. En el segon, es quantifiquen dues catecolamines d'estructura química similar (levodopa i benserazida, ambdues contingudes en comprimits) mitjançant la reacció d'oxidació amb excés de periodat sòdic. La levodopa evoluciona segons un mecanisme de primer ordre, mentre que la beserazida es desvia d'aquest comportament, seguint un mecanisme desconegut. A més, té lloc una reacció creuada, donant lloc a l'aparició de nous productes.En el tercer, es quantifiquen mescles ternàries de formaldehid, glioxal i glutaraldehid, contingudes en detergents comercials utilitzats en la desinfecció hospitalària. S'han utilitzat dos procediments experimentals diferents, degut a la interferència produïda per l'elevada concentració de tensioactiu a les mostres. Ambdós utilitzen la reacció de condensació amb 3-metil-2-benzotiazolona hidrazona (MBTH). En el primer mètode la mostra es dilueix prèviament per evitar aquest efecte, mentre que en el segon la mostra no diluïda s'addiciona directament a la mescla de reacció. En aquest últim cas, la calibració s'ha realitzat utilitzant un ampli conjunt mixt de mescles de calibració.En el quart, es quatifiquen mescles de fins a quatre sulfonamides (sulfatiazol, sulfadiazina, sulfamerazina, i sulfametazina) utilitzades conjuntament en diferents preparats farmacèutics per us veterinary, utilitzant la reacció de azo-copulació oxidativa amb MBTH en presència de Fe(III) com agent oxidant. La dificultat en la seva resolució no només és deguda a la gran similitud estructural entre els analits, sinó també al fet que el reactiu es descompon en processos laterals a una velocitat molt alta, originant que la reacció analítica es trobi lluny de les condicions de pseudoprimer ordre esperades quan inicialment s'addiciona un gran excés de reactiu al medi.La metòdica seguida al llarg del treball ha estat sempre la mateixa. Inicialment, es busquen les condiciones experimentals més adequades per tal d'obtenir la major discriminació cinètico-espectral entre els diferents analits. Aleshores, es prepara un conjunt de mescles dels diferents analits seguint un disseny factorial, i es construeixen els models de calibració. Els models de calibració s'obtenen utilitzant la regressió en Components Principals (PCR), la regressió Parcial per Mínims Quadrats bilinear (PLS), la regressió Parcial per Mínims Quadrats Multi Via (nPLS), i les Xarxes Neuronals Artificials (ANNs).La qualitat dels resultats obtinguts s'avalua per comparació amb els resultats trobats per cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC), utilitzada com a mètode de referència. Es troba que tots els mètodes són comparables pel que fa a precisió i exactitud; excepte per la determinació de l'acetat d'hidrocortisona, en què el mètode cinètic proposat es mostra més precís atès que el mètode HPLC requereix d'una extracció prèvia de l'analit. Les conclusions més importants que s'extrauen d'aquesta memòria són:a) S'ha demostrat el gran potencial analític de la simbiosi entre un mètode cinètic i una calibració multivariable.b) El PLS bilinear és un mètode de calibració molt adequat, capaç de modelar un nombre molt elevat de sistemes no-lineals. El nPLS no millora la seva capacitat predictiva, però simplifica molt la interpretació qualitativa dels resultats.c) L'ús d'algoritmes tan complexes com les ANN, només es justifica en casos excepcionals. / The goals of this Thesis are: a) The development of kinetic procedures for the simultaneous analysis of mixtures of chemical compounds, based on the recording of UV-vis spectra along the reaction time and the use of multivariate calibration procedures.b) To prove its general applicability in very complex situations, both because of the kinetic mechanism and the complexity of the sample matrix.The four chemical studied systems are presented in the chronological sequence of their realisation, which agrees with the order of complexity. In the first one, hydrocortisone acetate, contained in an available pharmaceutical preparation presented as a pomade is quantified. The analytical reaction, condensation with isonicotinic acid hydrazine, conforms to pseudofirst order kinetics. The pomade also contains another corticosteroid. In the second one, two similar chemical structure catecholamines were quantified (levodopa and benserazide, both contained together in tablets) by using the oxidation reaction with excess of sodium periodate. Levodopa evolves according to a first order kinetics, while the benserazide deviates of this behaviour, following an unknown mechanism. Furthermore, a crossed reaction takes place, giving way to appearance of new products. In the third one, ternary mixtures of formaldehyde, glyoxal and glutaraldehyde, presents in commercially available detergents used for disinfecting purposes in hospitals are quantified. Two different experimental procedures has been used, because of the interference coming from the high concentration of surfactants in the samples. Both are based on the condensation reaction with 3-methyl-2-benzothiazolone hydrazone (MBTH). In the first procedure, the sample is previously diluted so that avoiding this effect, while in the second the undiluted sample is directly added to the reaction mixture. In the latter case, the calibration was done using an extended mixed calibration sample set.In the fourth one, mixtures up to four sulfonamides (sulfathiazole, sulfadiazine, sulfamerazine, and sulfamethazine) which are used together in different pharmaceutical preparations for veterinary uses, are quantified by using the oxidative azo coupling reaction with MBTH in the presence of Fe(III) as oxidizing agent. The difficulty in their resolution not only is due to the high chemical similarity between the analytes but also to the fact that the reagent decomposes in a lateral process at a very high rate, which keeps the analytical reaction far from the pseudofirst order conditions that could be expected when a large excess of reagent was initially added.The methodological procedure followed along the work, has been always the same. Initially, the more suitable experimental conditions are searched to obtain the highest kinetic-spectral discrimination between analytes. Then, a set of mixtures of the different analytes are prepared following a factorial design, and the calibration models constructed. Regression models were obtained using the Principal Components Regression (PCR), the bi-linear Partial Least Squares regression (PLS), the N-way Partial Least Squares regression (nPLS), and Artificial Neural Networks (ANNs).The quality of the results obtained was checked by comparison with those provided by high performance liquid chromatography (HPLC), used as a reference method. All the methods were found to be comparably precise and accurate; except for hydrocortisone acetate determination, where the proposed kinetic method proved to be more precise, as a result of the previous extraction of the analyte needed in the HPLC method. The most important conclusions of this work are:a) The high analytical potential of the combination of a kinetic and a multivariate calibration has been proved.b) The bilineal PLS is a very suitable calibration method, able to model a high number of non lineal systems. nPLS does not improve its forecasting capabilities, but it simplifies strongly the understanding of the results. c) The use of very complex algorithms as ANN can be justified only in rare cases.

La present tesi doctoral és un compendi dels treballs publicats en revistes científiques d'àmbit internacional durant el transcurs del període formatiu de tercer cicle a la Universitat Autònoma de Barcelona. Durant aquest període s'han dissenyat noves metodologies (seqüències de pulsos) de Ressonància Magnètica Nuclear basades en l'espectroscòpia bidimensional de detecció inversa. Aquestes es discuteixen tant des d'un punt de vista teòric del desenvolupament metodològic així com des del punt de vista de nova aplicabilitat. S'han fet aven?os en diferents camps d'investigació: la polarització creuada heteronuclear en mostres líquides, els mètodes d'estat de spin selectiu i mètodes amb adquisició simultània de diferents espectres. I s'ha demostrat la seva utilitat en el camp de l'elucidació estructural de molècules orgàniques i biomolècules. / The present thesis is a compendium of the work published in international scientific journals during the formative period of third cycle at the Universitat Autònoma de Barcelona. During this period new Nuclear Magnetic Resonance methodologies (pulse sequences) based on inverse detection spectroscopy have been developed. Those are discussed from the theoretical point of view of the methodological development as well as from the point of view of new application. Advances at different research fields have been performed: heteronuclear cross polarization in liquid state, spin state selective methodologies and methods for the simultaneous acquisition of two spectra within a single experiment. The utility of the new pulse sequences herein presented is demonstrated for the structural analysis of biomolecules and organic compounds.

La present tesi doctoral es situa a l'àmbit de la recerca de nous mètodes per a la síntesi enantioselectiva i la determinació de la puresa enantiomérica.En un primer apartat s'han sintetitzat dos nous receptors quirals tipus pinça i s'ha realitzat el seu estudi estructural i conformacional mitjançant RMN i mecànica molecular. S'ha assajat la seva capacitat enantiodiferenciadora utilitzant-los com a agents de solvatació quiral (CSA) en RMN en front de diversos soluts, amb resultats força satisfactoris. S'ha estudiat alguns dels complexos formats amb la conclusió que l'augment en l'enantiodiferencació respecte a CSA similars sense cavitat quiral no es deu a un augment significatiu de la constant d'equilibri sinó a factors geomètrics. Canvis a l'espectre de protó del CSA permeten deduir que la complexació indueix canvis conformacionals del receptor, per tant sembla que aquest compost tipus pinça molecular tingui capacitat d'adaptació al guest. En un segon apartat s'ha sintetitzat un dienòfil quiral derivat de l'alcohol de Pirkle i s'ha assajat l'enantioselectivitat obtinguda a la reacció de Diels-Alder amb diferents diens. S'ha realitzat l'estudi estructural del dienòfil i els aductes obtinguts, i s'ha deduït que la inducció quiral en presència de EtAlCl2 com a catalitzador es deu la formació d'un complex entre el catalitzador i una conformació preferent del dienòfil que afavoreix l'atac per una cara del doble enllaç. S'ha estudiat l'efecte de diversos factors com la temperatura, el dissolvent, el catalitzar, etc. sobre l'excés enatiomèric obtingut i s'han optimitzat les condicions de reacció perquè el procés global impliqui el mínim nombre de passos possible. Finalment, en el tercer apartat de la tesi, s'ha desenvolupat nou mètode que permet mesurar l'excés enantiomèric de diversos alcohols utilitzant RMN de deuteri en cristalls liquids quirals. L'alcohol es deutera mitjançant simple intercanvi en un solvent pròtic deuterat i s'enregistra l'espectre en fase anisòtropa quiral a baixa temperatura. Aquest intercanvi es pot realitzar al mateix tub de RMN, però cal encara optimitzar les condicions d'aquest procés. / This thesis deals with the development of new methods in asymmetric synthesis and determination of the enantiomerical purity. In the first part of the thesis, two molecular tweezers were synthesized by simple esterification from fumaryl chloride and enantiopure ?,?'-bis(trifluorometil)-9,10-antracendimethanol. The capacity of enantiodiscrimination of these tweezers was determined for different chiral solutes, achieving very satisfactory results. The binding constant with 1-phenyl-1,2-ethandiol was determined by the equimolar method and diffusion experiments, but no important differences between the values of both diastereomeric complexes were found. This shows that the enantiomeric discrimination results from a different geometry, rather than from a different stability of the complexes. The stoichiometry of the complexes, studied by Job's method, is 1:1.In the second part of the thesis, a chiral dienophile was synthesized from commercial compounds, fumaryl chloride and chiral CSA 1-(9-antril)-2,2,2-trifluoroethanol, and characterized by NMR. Cicloadditions with different diens were realized, obtaining high diastereomeric excesses. Hydrolysis of the resulting adduct produces the enantiomerically enriched 1,2-dicarboxilic acids, esters or alcohols, depending on the reaction conditions. The global process was optimized for the dienes ciclopentadiene and isoprene. The chiral auxiliary was recuperated in 90 % yield and the final diacids were obtained after 3 steps from commercial products, in 90 % yield and 80 and >95 e.e. respectively. In reference to the third part of this thesis, different deuterated alcohols were obtained by exchange in D2O. The enantiomercal purity of these alcohols was determined quantitatively by NMR in liquid crystal phase, using a mixture of the polipeptid PBLG and dichloromethane. In a second step, the deuteration process was realized directly in the NMR tub, obtaining also very satisfactory results.

Tenint en compte, les característiques i la presència d’urani i tori al medi ambient, així com la evolució de les directives que estipulen els nivells màxims de materials radioactius al medi ambient, en aquesta tesis es presenten dues revisions exhaustives i quatre mètodes analítics per a la determinació total e isotòpica de tori i urani, com alternatives a les separacions radioquímiques clàssiques, que es caracteritzen per ser laborioses i de llarga duració. Aquestes metodologies varen ser automatitzades mitjançant l’ús de tècniques d’anàlisis en flux multiconmutades, les quals proporcionen un important estalvi de reactius, amb la conseqüent reducció de cost per anàlisis i de generació de residus permetent una major freqüència d’anàlisis, i una mínima manipulació de les mostres. La espectrofotometria de llarg pas òptic i la espectrometria de masses de plasma acoblat inductivament (ICP-MS) varen ser les tècniques de detecció emprades en els mètodes desenvolupats com alternatives a detectors radiomètrics. / Taking into account the occurrence, the characteristics of uranium and thorium in the environment as well as the evolution of the directives which stipulate the limit values of radioactive materials in water samples, in this thesis two comprehensive reviews and four automated analytical systems for total and isotopic thorium and uranium determination are presented as alternatives to classical radiochemical separations which are laborious and time consuming. These methodologies have been automated exploiting multicommutated flow techniques, which provide minimal sample handling, low reagent consumption and waste generation and a high frequency of analysis. Long path length spectrophotometry and ICP-MS have been implemented in the developed methods as detection techniques instead of radiometric detectors in order to obtain fully automated, low cost and fast thorium and uranium analyzers. All the developed methods proposed in this thesis have been satisfactorily applied to environmental samples and have been validated with reference materials