Els alcaloides de Securinega són un grup de compostos policíclics de plantes de la família Euphorbiaceae. La majoria presenten una estructura tetracíclica amb un anell de -lactona ,-insaturada (anell D) i un sistema heterocíclic de 6-azabiciclo[3.2.1]octà (anells B i C). Es poden classificar en dos grups en funció de la grandària de l'anell A: els alcaloides tipus securinina, si l'anell A és una piperidina, i els alcaloides tipus norsecurinina, si l'anell A és una pirrolidina. Aquests alcaloides tenen una gran activitat biològica. Aquesta Tesi Doctoral centra el seu estudi en els alcaloides del tipus securinina.El primer objectiu d'aquesta Tesi fou continuar amb la síntesi cap als alcaloides tipus securinina emprant una cicloaddició 1,3-dipolar com a pas clau. Aquesta aproximació s'anomena Ruta A.La cicloaddició 1,3-dipolar de la nitrona cíclica 5 al compost carbonílic 7 donà 3 cicloadductes, essent 12 el majoritari amb un 70% de rendiment.De la reducció de 12 amb L-Selectride® s'aïllaren dos alcohols, 15, com a producte majoritari (74% de rendiment), i 16. La mesilació de 15 donà la isoxazolidina 17 amb un 89% de rendiment. De la reducció de l'enllaç N-O de 17, seguida de ciclació pemeté aïllar la indolizidina 18, on ja estan presents els anells A i B dels alcaloides.La desoxigenació de la posició 2 de 18 amb una reducció de Barton-McCombie donà 19 amb un 41% de rendiment, que es reduí amb LiAlH4 per obtenir 20 amb un 94% de rendiment. 20 es tractà amb o-NO2C6H4SeCN per donar 26 amb un 75% de rendiment. De la reacció de 26 amb H2O2 en presència de TFA s'aïllà 21 amb 71% de rendiment.Tots els intents d'oxidació de l'olefina 21 foren negatius.La formació de l'anell de butenolida fou impossible, donada la presència de l'amina terciària a l'estructura de la indolizidina. Decidírem canviar l'estratègia, utilitzant un substrat en què l'àtom de nitrogen estigués protegit com a carbamat.Aquesta segona ruta (Ruta B) tenia com a substrat de partida l'àcid 47. La reducció de 47 amb BH3·THF, seguida d'oxidació de Swern donà l'aldehid 49 amb un 77% de rendiment. De la reacció de 49 amb el reactiu de Grignard 51 s'aïllaren els alcohols 52, que es tractaren en condicions d'oxidació de Swern per donar la cetona 53, amb un 66% rendiment.Els grups funcionals necessaris per la RCM s'incorporaren per tractament de 53 amb bromur de vinilmagnesi i clorur d'acriloïl. Aquesta reacció donà els acrilats 56/57 amb una relació 6/1 i 57% de rendiment. La RCM de 56/57 s'efectuà utilitzant un 10% molar del catalitzador de Grubbs de segona generació 59, obtenint així les butenolides 60/61 amb un 78% yield i una relació diastereomèrica de 6/1.El sistema dioxolànic de 60/61 s'hidrolitzà amb DDQ i els aldehids resultants 62/63 es tractaren amb iodur de iodometilentrifenilfosfoni per obtenir les (Z)-iodoolefines 66 i 67 amb un 28% i 7% de rendiment, respectivament. La configuració absoluta de 66 s'assignà com a (2S,2'R) d'acord amb el producte final sintetitzat (vide infra).El tancament de l'anell C es realitzà en condicions de reacció de Heck, utilitzant [PdCl2(PPh3)2]. Així, la iodoolefina 66 donà el compost tricíclic 68 amb 78% de rendiment i la iodoolefina 66 donà el compost tricíclic 69, amb el mateix rendirment.La formació de l'últim anell s'efectuà mitjançant bromació al·lílica amb NBS i peròxid de benzoïl, desprotecció del carbamat amb TFA i tractament del cru resultant amb K2CO3. Quan 68 es tractà en aquestes condicions, s'obtingué la virosecurinina, (+)-1, però només amb un 20% d'excés enantiomèric. / Securinega alkaloids are a group of polycyclic compounds elaborated by plants of the Euphorbiaceae family. Most of them present a tetracyclic structure formed by an ,-butenolide (ring D), a 6-azabicyclo[3.2.1]octane (rings B and C) and a piperidine or pyrrolidine (ring A). According to the size of this last heterocycle, are classified in two main groups, securinine- and norsecurinine-type alkaloids, respectively. These alkaloids have a high biological activity. The study of this Thesis is focused on securinine-type alkaloids.The first objective of this Thesis was to go on with a route to securinine-type alkaloids using a 1,3-dipolar cycloaddition as a key step. This route has been called Route A.The 1,3-dipolar cycloaddition of the cyclic nitrone 5 to the carbonylic compound 7 gave three cycloadducts, with 12 as main product in 70% yield.Reduction of 12 with L-Selectride® yielded two alcohols, 15, as main product in 74% yield, and 16. Mesylation of 15 afforded the isoxazolidine 17 in 89% yield. Reduction of N-O bond of 17, followed by intramolecular cyclisation gave indolizidine 18 in 91% yield, which already presents rings A and B of the alkaloids.The deoxigenation of position 2 of 18 was acomplished by a Barton-McCombie reduction and furnished 19 in 41% overall yield, which was reduced with LiAlH4 to afford 20 in 94% yield. This alcohol was treated with o-NO2C6H4SeCN to give the seleniumderivative 26 in 75% yield. The reaction of 26 with H2O2 in presence of TFA provided 21 in 71% overall yield. Oxidation reactions of the olefine 21 were studied, but all attempts were unsuccessful.Due to the presence of the terciary amine in the indolizidine structure, the formation of ring D was not possible. We decided then to change the strategy, using a starting material in which the nitrogen atom was already protected as a carbamate.The second route (Route B) of this Thesis had (S)-N-tert-butoxycarbonyl pipecolinic acid, 47, as a starting material. Reduction of 47 with BH3·THF, followed by Swern oxidation afforded the aldehyde 49 in 77% overall yield. The reaction of 49 with the Grignard derivative 51 furnished alcohols 52, which were submitted to Swern oxidation giving rise to the ketone 53 in 66% overall yield. The required moieties for the RCM reaction were incorporated by sequential treatment of 53 with vinylmagnesium bromide and acryloyl chloride in a one-pot procedure. This reaction afforded an inseparable mixture of the diastereomeric acrylates 56/57 in a 6/1 ratio in 57% overall yield. The RCM reaction of a mixture 6/1 of 56/57 was performed using the Grubbs second generation catalyst 59. The best results were obtained by addition of a 10% molar amount of catalyst. Thus, butenolides 60/61 were obtained in 78% yield as an inseparable mixture in a 6/1 ratio.The dioxolane system of a mixture 6/1 of 60/61 was hydrolyzed by treatement with DDQ and the resulting aldehydes 62/63 were treated with iodomethylenetriphenylphosphonium iodide to furnish the (Z)-iodoolefines 66 and 67 in 28% and 7% yield, respectively. The absolute configuration of isomer 66 was assigned as (2S,2'R) according to the synthesized natural product (vide infra). Closing of the ring C under Heck conditions was accomplished by reaction with [PdCl2(PPh3)2]. Thus, (Z)-iodoolefin 66 gave tricyclic compound 68 in 78% yield and (Z)-iodoolefin 67 afforded 69 in 78% yield.The formation of the last ring of the alkaloids was performed by allylic bromination with N-bromosuccinimide and benzoyl peroxide, removal of the carbamate group with TFA and treatement of the resulting crude material with K2CO3. When 68 was treated under these conditions, virosecurinine, (+)-1, was obtained, but only with a 20% enantiomeric excess.

No description available.

No description available.

Se realiza un estudio de la aplicación de la Espectroscopia NIR a la determinación de parámetros de interés en la industria farmacéutica con el objeto de proponer nuevas metodologías más rápidas y eficaces que sean alternativas reales a los métodos convencionales.Los estudios desarrollan una amplia variedad de métodos que cubren desde la determinación de principios activos en muestras de proceso o de producto acabado, hasta propiedades físicas de estas mismas muestras en diferentes matrices y niveles de concentración.Se han desarrollado nuevos métodos NIR para determinación de los cinco principios activos en una formulación, constituida por un sólido granulado, con concentraciones comprendidas entre el 6% hasta 0.04%; este método demuestra la capacidad de la técnica en la determinación múltiple y su notable sensibilidad. Otro ejemplo de la capacidad de la técnica lo constituye la determinación de principios activos y de los conservantes de preparado tipo gel que presenta como característica remarcable la fuerte absorción de la matriz y la baja concentración de los conservantes. De manera semejante se ha establecido métodos para la determinación del principio activo en comprimidos intactos, lo que permite el estudio de la uniformidad de contenido de las unidades de dosis de la preparación.Los métodos desarrollados han sido validados siguiendo las guías ICH y EMEA que permiten su aplicación como métodos de calidad suficiente para el control analítico de un proceso de producción.Otro aspecto del estudio es el establecimiento de métodos para determinar parámetros físicos de los productos acabados como son la presión de compactación y el ensayo de disolución, estrechamente relacionado con el anterior. El método NIR permite la determinación del perfil completo de disolución de un comprimido a partir de su espectro, lo que proporciona una información muy rápida (menos de 1 segundo) que por el método convencional necesita más de 1 hora. La determinación de la presión de compactación de los comprimidos ha dado lugar a un nuevo método de determinación de principios activos en comprimidos individuales a partir únicamente de muestras de laboratorio, lo que permite obtener modelos más simples y robustos que los métodos NIR desarrollados hasta el momento.La aplicación de nuevos métodos quimiométricos de tratamiento de espectros (MCR-ALS) ha permitido conocer los cambios de forma polimórfica (de cristalina a amorfa) que se producen durante el proceso de granulación húmeda, que es una etapa frecuente del proceso de fabricación farmacéutico. Esta transformación polimórfica puede tener influencia en la biodisponibilidad del principio activo.La memoria incluye también un capítulo de un libro por encargo del editor sobre la aplicación del NIR en el campo farmacéutico y que recoge las principales aportaciones realizadas en este campo, cuyo interés y desarrollo está en continuo crecimiento. / The application of NIR Spectroscopy to the determination of interest parameters in the pharmaceutical industry has been studied, with the intention of proposing new, faster and effective methodologies than the conventional methods.The studies develop a wide variety of methods that cover the determination of active principles in process samples or finished products, also physical properties of these same samples, in different matrices and concentration levels.New NIR methods for the determination of the five active principles in a formulation, constituted by a granulated solid, have been developed, with concentrations between 6% up to 0.04%; this method demonstrates the capacity of the technique in multiple determinations and its remarkable sensitivity. Another example of the capacity of the technique constitutes the determination of active principles and the preservants of a pharmaceutical hydrogel that presents a strong absorption of the matrix and low concentration of the preservants. Also, methods for the determination of the active principle in intact tablets have been developed, which allows the study of content uniformity in unit doses of the preparation.The developed methods have been validated following the guides ICH and EMEA which allow their application for the analytical quality control of production processes.Another aspect of the study is the establishment of methods to determine physical parameters of finished products, as compaction pressure and dissolution test, which are both closely related. The NIR method allows the determination of the complete dissolution profile of a tablet from its spectrum, which provides very fast information (less than 1 second) that by the conventional method needs more than 1 hour. The determination of the compaction pressure of tablets has given rise to a new method of determination of active principles in individual tablets, using solely laboratory tablets as the calibration set, which allows obtaining simpler and robust models than NIR methods developed until the moment.The application of new chemometric methods for the treatment of spectra (MCR-ALS) has allowed to identify polymorphic changes (from crystalline to amorphous form) that take place during the process of wet granulation, which is a frequent stage of the pharmaceutical process. This polymorphic transformation can have influence in the bioavailability of the active principle.The memory also includes a chapter of a book, by order of the publisher, on the application of the NIR in the pharmaceutical field and that gathers the main contributions made in this field, whose interest and development are in continuous growth.

En los últimos años ha habido un interés creciente en el estudio de el compuesto La2NiO4+?, debido a sus propiedades como conductor mixto iónico-electrónico, que lo hacen adecuado para su utilización en dispositivos electroquímicos, tales como cátodo para pilas de combustible de óxido sólido a temperaturas intermedias (IT-SOFC), membranas de permeación o sensores de gas. La estructura de fase La2NiO4+? está formada por láminas de LaNiO3, de tipo perovskita, alternadas con láminas de LaO de tipo cloruro sódico, en las cuales puede incorporarse oxígeno sobreestequiométrico. Esta estructura laminar es la responsable de la anisotropía en las propiedades del La2NiO4+?, dando lugar a una conductividad iónica y electrónica que es entre dos y tres órdenes de magnitud superior a lo largo del plano ab, en comparación con la dirección del eje c.Este trabajo consiste en el estudio, desde un punto de vista fundamental, de películas delgadas epitaxiales de La2NiO4+? orientadas a lo largo del eje c y crecidas por la técnica de deposición química en fase vapor de precursores organometálicos por inyección pulsada (PI-MOCVD) sobre diferentes sustratos, con el fin de adquirir una mejor comprensión de sus características microestructurales, su variación con la tensión y la influencia de la tensión en las propiedades de transporte a elevada temperatura. Además, el crecimiento epitaxial permite la medida de las propiedades de las películas de La2NiO4+? en dos direcciones perpendiculares, obteniendo una medida directa de la anisotropía del material.El La2NiO4+? es el primer miembro (n = 1) de la familia Ruddlesden-Popper Lan+1NinO3n+1, en la que la estructura de cada miembro está formada por un número n de bloques perovskita LaNiO3 alternados entre bloques LaO tipo cloruro sódico. Asimismo se han intentado depositar películas orientadas a lo largo del eje c de los miembros n = 2, 3 e ?, y se ha estudiado la variación las propiedades de transporte a lo largo de la serie Lan+1NinO3n+1. En la tesis se realiza una introducción a los conductores mixtos iónicos-electrónicos (MIEC) y a los cátodos para pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), como una posible aplicación del material La2NiO4+?. Se describen las propiedades más importantes de la fase La2NiO4+?, y de los miembros n =2, 3 e ? de la familia Lan+1NinO3n+1, así como el estado del arte de la preparación de películas delgadas de estos materiales.A continuación se describe la técnica de deposición química en fase vapor de precursores organometálicos por inyección pulsada (PI-MOCVD), acompañada de una descripción detallada de los parámetros de depósito seleccionados, y del equipo PI-MOCVD utilizado. También se describen las técnicas utilizadas en la caracterización de las películas delgadas de Lan+1NinO3n+1.Posteriormente se describen los parámetros de depósito optimizados para la deposición de películas epitaxiales de La2NiO4+? y se realiza una caracterización estructural, morfológica y microestructural en función del espesor de las películas, del sustrato utilizado y de la temperatura. También se detalla y describe la conductividad total de películas epitaxiales de diferente espesor medida. Para éstas películas se han medido, además, las propiedades de intercambio y de difusión de oxígeno utilizando dos técnicas diferentes: la técnica de intercambio de isótopos y la técnica de relajación de la conductividad. Los resultados de estas medidas se discuten en función de la microestructura de las películas. Por último, se ha completado el estudio describiendo los primeros resultados de deposición de otros miembros de la familia Ruddlesden-Popper. La evolución de las propiedades de transporte total de las películas delgadas de Lan+1NinO3n+1 se han relacionado con el número de láminas tipo perovskita n. / In the last years there has been a great interest in the study of the La2NiO4+? compound due to its mixed ionic-electronic properties, which make it suitable in electrochemical devices, such as cathode in Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFC), permeation membranes or gas sensors. The La2NiO4+? phase structure is formed by perovskite-type LaNiO3 layers alternated with rocksalt-type LaO layers, in which hyperstoichiometric oxygen can be incorporated. This layered structure is responsible for the anisotropy in the La2NiO4+? properties, leading to electronic and ionic conductivity three orders of magnitude higher along the ab plane, in comparison with the c-axis direction.This work is focused on the study, from a fundamental point of view, of epitaxial c-axis oriented La2NiO4+? thin films deposited by PI-MOCVD technique on different substrates, in order to achieve a better comprehension of the microstructural characteristics, their variation with strain and their influence in its high temperature transport properties. Moreover, the epitaxial growth of the films permits the measurement of the properties of the La2NiO4+? in two perpendicular directions, to have a direct inset of the anisotropy.The La2NiO4+? phase is the n = 1 member of the Lan+1NinO3n+1 Ruddlesden-Popper family, in which the structure of each member is formed by a n number of perovskite layers alternated between rock-salt layers. We have also attempted to deposit c-axis oriented films of the n = 2, n = 3 and n = 1 members and studied the variation of the transport properties through the different members of the family.First, Chapter 1 consists of an introduction to the mixed ionic-electronic conductors (MIEC) and to the solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes, as a possible application of the La2NiO4+? material. The most remarkable properties of the La2NiO4+? phase, and of the n = 2, 3 and 1 members of the Lan+1NinO3n+1 family are analyzed, as well as the state of the art in the preparation of thin films of these materials.In Chapter 2, the Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) technique is described, accompanied by a detailed description of the selected experimental deposition parameters and of the Pulsed Injection MOCVD equipment used. Chapter 3 summarizes all the techniques used for the Lan+1NinO3n+1 thin film characterization.In Chapter 4, the optimized experimental parameters for the deposition of epitaxial La2NiO4+? thin films are described. Structural, morphological and microstructural characterization is performed as a function of film thickness, substrate used and temperature. Total conductivity of epitaxial layers is also described and discussed. In Chapter 5 we have studied the oxygen exchange and transport of the La2NiO4+? thin films by two different techniques: the oxygen isotope exchange and the electrical conductivity relaxation. Results are discussed as a function of microstructure.Finally, in Chapter 6, the study is completed describing the first results of the deposition of the other members of the Ruddlesden-Popper family. Evolution of the total conductivity properties of the Lan+1NinO3n+1 films has been related to the n number of perovskite layers.

La present tesi està dirigida a la implementació de nous elements de gestió de fluids, i a procediments de flux continu, que incrementin la capacitat de funcionament automàtic i autònom d'analitzadors basats en aquesta tècnica. La tesi s'ha subdividit en quatre apartats.La primera part aborda la implementació d'un sistema FIA revers amb una microbureta automàtica com a sistema d'injecció. Amb aquesta modificació s'aporta versatilitat i elasticitat a la tècnica FIA, conferint-li a més capacitat d'adaptació. S'ha optimitzat el sistema per analitzar ió nitrit en dos intervals de concentració. A partir del sistema desenvolupat s'ha incorporat una etapa de difusió gasosa que permet l'anàlisi d'ozó. S'ha estudiat l'efecte de la concentració d'ió nitrit al canal acceptor i l'efecte del cabal. La sensibilitat del mètode és (0,0092 (±0,0012) UA/ppm) amb un límit de detecció equiparable al d'altres mètodes proposats. S'ha augmentat la zona lineal de resposta respecte al mètode estàndard en una dècada.Posteriorment, s'ha desenvolupat la infraestructura de gestió i control de sistemes SIA. S'han caracteritzat els processos hidrodinàmics. S'ha optimitzat el sistema analític proposat per a la determinació d'ió nitrit en dos intervals de concentració: 0,0-3,0 ppm i 0,0-20,0 ppm, amb uns límits de detecció respectivament, de 0,048 ppm i 0,4 ppm. A continuació s'ha desenvolupat un entorn que permet l'autocalibratge del sistema i monitoritzar la concentració d'ió nitrit independentment de l'interval de concentració on es trobi la mostra. Finalment, s'ha avaluat la infraestructura instrumental aplicant-la a l'anàlisi de mostres reals de concentració molt diversa procedents d'una EDAR.En el tercer apartat es desenvolupen dos sistemes SIA per a la determinació d'ió cadmi, amb i sense etapa de preconcentració en línia amb dos sistemes de detecció potenciométrica diferent. El primer sistema utilitza com a detector un elèctrode tubular de membrana cristal·lina homogènia. El segon utilitza dos elèctrodes tubulars integrats seqüencialment. Els límits de detecció d'ambdós sistemes són 5,9.10-6 M (normal) i 4,7.10-6 M (diferencial) sent la sensibilitat de 25,3 (±0,6) i 39 (±3) mV/década. La preconcentració en línia s'ha realitzat amb una microcolumna d'intercanvi iònic on es reté l'ió cadmi en forma de clorocomplexe. Amb el procediment descrit s'han eliminat les interferències degudes a Cu2+ i a Pb2+. El sistema permet l'anàlisi d'ió cadmi en un ampli interval de concentraciò, 2,5.10-7-1.10-3 M per a la manera normal i 2,5.10-7-2,5.10-5 M per a la manera diferencial amb límits de detecció de 1,5.10-7 M i 1,8.10-7 M, respectivament. El factor de preconcentració obtingut per a ambdós sistemes va ser de 39 i 26. S'ha validat el sistema desenvolupat analitzant mostres reals sense trobar-se diferències significatives amb el mètode de referència.Finalment, s'ha desenvolupat la infraestructura instrumental bàsica per a la gestió de fluids en un sistema microfluídic, així com el programa de control, que gestiona tots els elements i l'adquisició de dades. L'entrada/sortida de fluids al microxip de silici es realitza mitjançant l'actuació combinada de vàlvules de tres vies i una microbureta automàtica. S'ha realitzat la modelització del sistema microfluídic estudiant la variació del senyal analític en funció del cabal i del volum d'injecció com una combinació de dos reactors ideals (RCTA i RFP). Posteriorment, s'ha implementat l'anàlisi d'ió nitrit en línia utilitzat la tècnica de multicommutació per barrejar mostra i reactiu en l'entrada al microxip. S'han optimitzat dos intervals de concentració, el primer de 0-250 ppm, i el segon menor de 0-50 ppm, encara que tant el límit de detecció (0,17 ppm) com la sensibilitat (0,0091 (±0,0003) UA/ppm) milloren notablemente per el segon rang de concentració. Finalment, s'ha validat el microsistema implementat analitzant mostres reals amb alta concentració d'ió nitrit, entre 0-1500 ppm. / La presente tesis está dirigida a la implementación de nuevos elementos de gestión de fluidos, y procedimientos de flujo continuo, que incrementen la capacidad de funcionamiento automático y autónomo de analizadores basados en esta técnica. La tesis se ha subdividido en cuatro apartados.La primera parte aborda la implementación de un sistema FIA reverso con una microbureta automática como sistema de inyección. Con esta modificación se aporta versatilidad y elasticidad a la técnica FIA, confiriéndole además capacidad de adaptación. Se ha optimizado el sistema para analizar ion nitrito en dos intervalos de concentración. A partir del sistema desarrollado se ha incorporado una etapa de difusión gaseosa que permite el análisis de ozono. Se ha estudiado el efecto de la concentración de ion nitrito en el canal aceptor y el efecto del caudal. La sensibilidad del método es (0,0092 (±0,0012) UA/ppm) con un límite de detección equiparable al de otros métodos propuestos. Se ha aumentado la zona lineal de respuesta respecto al método estándar en una década. Posteriormente, se ha desarrollado la infraestructura de gestión y control de sistemas SIA. Se han caracterizado los procesos hidrodinámicos. Se ha optimizado el sistema analítico propuesto para la determinación de ion nitrito en dos intervalos de concentración: 0,0-3,0 ppm y 0,0-20,0 ppm, con unos límites de detección respectivamente, de 0,048 ppm y 0,4 ppm. A continuación se ha desarrollado un entorno que permite la autocalibración del sistema y monitorizar la concentración de ion nitrito independientemente del intervalo de concentración dónde se encuentre la muestra. Finalmente, se ha evaluado la infraestructura instrumental aplicándola al análisis de muestras reales de concentración muy diversa procedentes de una EDAR.En el tercer apartado se desarrollan dos sistemas SIA para la determinación de ion cadmio, con y sin etapa de preconcentración en línea con dos modos de detección potenciométrica diferente. El primer sistema utiliza como detector un electrodo tubular de membrana cristalina homogénea. El segundo utiliza dos electrodos tubulares integrados secuencialmente. Los límites de detección de ambos sistemas son 5,9·10-6 M (normal) y 4,7·10-6 M (diferencial) siendo la sensibilidad de 25,3 (±0,6) y 39 (±3) mV/década. La preconcentración en línea se ha realizado con una microcolumna de intercambio iónico donde se retiene el ion cadmio en forma de clorocomplejo. Con el procedimiento descrito se han eliminado las interferencias debidas a Cu2+ y Pb2+. El sistema permite el análisis de ion cadmio en un amplio intervalo de concentración, 2,5·10-7-1·10-3 M para el modo normal y 2,5·10-7-2,5·10-5 M para el modo diferencial con límites de detección de 1,5·10-7 M y 1,8·10-7 M, respectivamente. El factor de preconcentración obtenido para ambos sistemas fue de 39 y 26. Se ha validado el sistema desarrollado analizando muestras reales sin encontrarse diferencias significativas con el método de referencia.Finalmente, se ha desarrollado la infraestructura instrumental básica para la gestión de fluidos en un sistema microfluídico, así como el programa de control, que gestiona todos los elementos y la adquisición de datos. La entrada/salida de fluidos en el microchip de silicio se realiza mediante la actuación combinada de válvulas de tres vías y una microbureta automática. Se ha realizado la modelización del sistema microfluídico estudiando la variación de la señal analítica en función del caudal y del volumen de inyección, como una combinación de dos reactores ideales (RCTA y RFP). Posteriormente, se ha implementado el análisis de ion nitrito en línea utilizado la técnica de multiconmutación para mezclar muestra y reactivo en la entrada al microchip. Se han optimizado dos intervalos de concentración, el primero de 0-250 ppm, y el segundo menor de 0-50 ppm, aunque tanto el límite de detección (0,17 ppm) como la sensibilidad (0,0091 (±0,0003) UA/ppm) mejoran notablemente para este segundo rango de concentración. Finalmente, se ha validado el microsistema implementado analizando muestras reales con alta concentración de ion nitrito, entre 0-1500 ppm. / The objective of the present thesis is the implementation of new fluid management systems and procedures of continuous flow that increase the automatic and independent serviceability; rating of analyzers based on this technique. The thesis has been subdivided in four sections. The thesis begins with the implementation of a reverse FIA system with a microburette like injection system. With this modification one contributes to versatility and elasticity to technique FIA, conferring in addition adaptive capacity. This system has been optimized to analyze nitrite in two ranges of concentration. In order to analyse ozone a gaseous diffusion stage has been introduced to the developed nitrite analysis system. The effect of the nitrite concentration and flow in the channel acceptor has been studied. The sensitivity of described method is (0.0092 (±0.0012) UA/ppm) with a detection limit similar to other proposed methods. Linear response zone has increased the in one decade with respect to the standard method. Later, it has been developed to the management and control infrastructure for SIA systems. The hydrodynamic processes have been characterized. The proposed analytical system has been optimized for the nitrite determination in two ranges of concentration: 0.0-3.0 ppm and 0.0-20.0 ppm with detection limit, 0.048 ppm and 0.4 ppm, respectively. Next surroundings have been developed that allow to autocalibration and to monitor independently of nitrite concentration. Finally, the instrumental infrastructure has been evaluated applying it to real samples analysis of very diverse concentration samples coming from a WWTP. In the third section, two SIA systems have been developed for cadmium analysis, with and without on line preconcentration stage with two different potenciometric detection systems. The first system uses like detector a tubular electrode of homogenous crystalline membrane. The second one uses two sequentially integrated tubular electrodes. The detection limit of both systems are 5.9·10-6M (normal) and 4.7·10-6M (differential) being the sensitivity of 25.3(±0.6) and 39(±3) mV/decade each. The preconcentration in line has been made with an ion exchange microcolumn where cadmium is retained as chlorocomplex. With the described procedure the interferences due to Cu2+ and Pb2+ have been eliminated. The system allows cadmium determination in a large interval of concentration, 2.5·10-7-1·10-3M for the normal way and 2.5·10-7-2.5·10-5M for the differential way, with detection limits of 1.5·10-7M and 1.8 ·10-7M, respectively. The preconcentration factor obtained for both systems was 39 and 26. For the validation of the developed system real samples coming from a ground contaminated with heavy metals were analyzed, the results has been compared with the provided ones by the reference method. Finally, a basic instrumental infrastructure for flow management in the microchip has been developed, as well as the control program, which manages all the elements and the data acquisition. The input/output of flowed in the microchip is made by means of the combined performance of three-way solenoid valves and one automatic microburette. The modelization of the microfluidic system has been made by a combination of CSTR and PF reactors. Later, in line nitrite analysis has implemented using multicommutation to mix sample and reagent in the entrance to the microchip. Two range systems has optimized, first one from 0 to 250 ppm, and a second minor, 0-50 ppm, but as much the detection limit (0.17 ppm) as sensitivity (0.0091 (±0.0003) AU/ppm) improves remarkably. The validation of the microsystem has been made analyzing real samples with high nitrite concentration, between 0-1500 ppm, coming from a study of kinetic inhibition in WWTP. The obtained results haves allowed corroborating the model of inhibition to nitrite with a great exactitude.

La industria farmacéutica tiene por finalidad fabricar un fármaco que cumpla unas condiciones de calidad que aseguren la satisfacción del usuario, lo que solo puede conseguirse mediante el cumplimiento de criterios estrictos de calidad. El proceso de fabricación es complejo y variado, consta de distintas etapas y se lleva a cabo por lotes. Hasta el momento presente la forma habitual de asegurar la calidad del producto final es la determinación de parámetros de calidad del producto acabado y este proceso es previo y necesario para la liberación del producto. Asegurar la calidad es un proceso largo, implica la utilización de diferentes técnicas analíticas, costoso y lento que afecta de manera importante a la productividad de la empresa. Por ello la Food and Drug Administration (FDA) promueve una iniciativa, Process Analytical Technology (PAT), que tiene por objeto incorporar al proceso productivo nuevas tecnologías que aporten un mejor y más amplio conocimiento del proceso productivo, reduzcan el tiempo de control y aumenten la productividad. Se han propuesto una amplia variedad de técnicas instrumentales capaces de aportar soluciones a este reto, pero sin duda es la Espectroscopía NIR la más adecuada por sus características propias tales como: rapidez, no preparación de muestra, capacidad de determinación de la composición química y de propiedades físicas, facilidad de incorporación al proceso productivo, etc. Con el objeto de aportar mejoras en diferentes etapas relacionadas con los procesos de producción farmacéuticos que permitan asegurar la calidad del fármaco no solo en el final del proceso productivo sino también en etapas intermedias del proceso, hemos abordado el estudio de la aplicación del NIR en algunas situaciones de interés de la fabricación mediante la aplicación de nuevos métodos basados en espectroscopía NIR tanto convencionales como de técnicas de Imagen Química. La finalidad última es que las aplicaciones desarrolladas se implanten en el proceso productivo, bien en el control de fases intermedias bien en el del producto acabado reemplazando las actuales metodologías; el conseguirlo será la palpable demostración de que se han alcanzado los objetivos propuestos. En la realización de la tesis se han publicado 5 trabajos en revistas científicas en los campos de la Química Analítica y del Análisis Farmacéutico que pueden agrupar atendiendo a su aplicabilidad dentro de la industria farmacéutica: Se han propuesto nuevos métodos analíticos para la determinación del principio activo, API, en tres fármacos acabados; estos métodos son una alternativa mucho más rápida y simple que los métodos convencionales a los que substituyen. En uno de estos estudios se demuestra la posibilidad de crear modelos de calibración sin necesidad de aplicar métodos de referencia para establecer la concentración de las muestras de calibración; puede decirse que la espectroscopia NIR puede considerarse un método absoluto de análisis en el campo farmacéutico. En otro se pone de manifiesto la capacidad de determinar componentes a muy baja concentración ( 0.02 %) en una matriz altamente absorbente (gel hidro-alcohólico); se demuestra que la sensibilidad de la técnica es mayor que lo que recoge la bibliografía. Esta mejora se obtiene por la aplicación adecuada de técnicas de diseño experimental. Estos estudios se realizaron mediante medidas en el laboratorio de investigación con un espectrofotómetro NIR convencional. En otro trabajo se ha utilizado un espectrofotómetro NIR portátil que dispone de una sonda de fibra óptica para realizar la monitorización de un proceso de granulación y secado de una mezcla en un equipo de lecho fluido a través del registro de los espectros NIR durante el proceso. En este estudio se ha realizado el seguimiento de tres parámetros de interés a lo largo del proceso mediante medidas no invasivas en tiempo real. Los espectros registrados se han utilizado de dos maneras distintas: preparación de modelos cualitativos, a través de un Análisis en Componentes Principales (PCA), en el que los scores a lo largo del proceso permiten seguir la evolución del proceso de granulación y por otro lado la preparación de modelos cuantitativos en los que se han construido modelos PLS para la determinación de humedad, distribución de tamaño de partícula y de densidad. Estos trabajos constituyen estudios preliminares enfocados a futuras aplicaciones PAT para su implementación en la industria farmacéutica. También hemos iniciado una nueva línea de investigación consistente en el desarrollo, dentro de nuestro grupo de investigación, de estudios de Imagen Química - NIR, con la que se pretende explorar nuevas posibilidades dentro del campo farmacéutico que ofrecen estas técnicas en estudios de distribución de componentes en procesos de mezcla, homogeneidad de preparados farmacéuticos, análisis no destructivos de muestras sin realizar calibración con datos químicos de referencia, etc. Todos ellos son temas de gran relevancia y que hasta ahora no había sido posible abordar de forma adecuada. El trabajo realizado en la presente Tesis toma el relevo a otros estudios ya realizados en el grupo de investigación y a la vez abre nuevas perspectivas de trabajos futuros de gran interés farmacéutico y que en algunos casos ya se han iniciado y que darán lugar a nuevas tesis. / The pharmaceutical industry aims to manufacture a drug that meets quality conditions that ensure user satisfaction, which can only be achieved through compliance with strict quality criteria. The manufacturing process is complex and diverse, comprising different stages and takes place in batches. Up to now the standard way of ensuring final product quality is the determination of quality parameters of the finished product and this process is necessary prior to the release of product. Ensuring quality is a long process, involving the use of different analytical techniques, expensive and slow that significantly affects the productivity of the company. Therefore, the Food and Drug Administration (FDA) promotes initiative, Process Analytical Technology (PAT), which aims to incorporate new technologies into the production process to provide a better and wider knowledge of the production process, reduce time and increase control productivity. A wide range of instrumental techniques capable of finding solutions to this challenge have been proposed, but it is certainly the most suitable NIR spectroscopy for their characteristics such as speed, no sample preparation, ability to determine the chemical composition and physical properties, ease of incorporation into the production process, etc.. In order to bring about improvements in various stages associated with pharmaceutical production processes to ensure the quality of the drug not only at the end of the production process but also in intermediate stages of the process, we have approached the study of the application of NIR in some situations of interest in the manufacture through the application of new methods based on NIR spectroscopy both conventional and chemical imaging techniques. The ultimate goal is that applications developed are implemented in the production process, either in control or in the intermediate stages of the finished product replacing the current methodologies; the get will be the tangible proof that they have met their stated objectives. Within this thesis published 5 papers in scientific journals in the fields of analytical chemistry and pharmaceutical analysis have been published that can be grouped according to their applicability within the pharmaceutical industry: Have proposed new analytical methods for determining the active ingredient, API, finished on three drugs, these alternative methods are much faster and simpler than conventional methods which substitute. In one of these studies demonstrate the ability to create calibration models without the need for reference methods to establish the concentration of calibration samples, it can be said that NIR spectroscopy can be considered an absolute method of analysis in the pharmaceutical field. In another demonstrates the ability to identify components at very low concentration (0.02%) in a highly absorbing matrix (hydro- alcoholic gel) shows that the sensitivity of the technique is greater than that which gathers the literature. This improvement is obtained by proper application of experimental design techniques. These studies were performed using measures in the research laboratory with a conventional NIR spectrophotometer. Another study used a portable NIR spectrophotometer which has a fibber optic probe for monitoring a process of granulation and drying a mixture in a fluidized bed through the recording of NIR spectra during the process. This study has followed up on three parameters of interest throughout the process by non-invasive measures in real time. The recorded spectra have been used in two ways: qualitative modelling, through a principal component analysis (PCA), in which scores throughout the process can follow the evolution of granulation process on the other hand quantitative modelling in which PLS models were constructed for the determination of moisture, particle size distribution and density. These documents are preliminary studies focused on future applications for deployment PAT in the pharmaceutical industry. We have also launched a new line of research consists of development within our research group, imaging studies Chemistry - NIR, which aims to explore new possibilities within the pharmaceutical field that offer these techniques in studies of distribution of components in mixing processes, homogeneous pharmaceutical preparations, non-destructive analysis of samples without performing calibration reference chemical data, etc.. All are topics of high importance and so far not been possible to address adequately. The work in this thesis takes over to other studies undertaken in the research group at the same time opens new perspectives for future work of great pharmaceutical interest and in some cases have already begun and will bring forward new theses.

S'ha preparat una nova família de 2(5H)−furanones amb una cadena lateral amb dos hidroxils que s'han protegit de forma independent. S'ha estudiat la reacció de fotocicloaddició [2+2] d'aquestes 2(5H)−furanones a etilè i a 1,1−dietoxietilè. Em aquesta reacció s'ha trobat que la presència d'un segon grup en la cadena lateral és important per millorar la selectivitat facial de la reacció de fotocicloaddició [2+2], però la natura dels grups no és tant importantEn la reacció fotoquímica amb 1,1−dietoxietilè s'ha trobat una regioselectivitat HT:HH totalment favorable als regioisòmers HT quan R1 és un benzil. Quan R1 és un pivaloïl aquesta selectivitat no és total i depèn de la polaritat del dissolvent, de forma que en disminuir la polaritat augmenta la regioselectivitat. La selectivitat facial es veu poc afectada pel dissolvent i es troba al voltant del 60%, lleugerament inferior a la que s'obtenia amb etilè (80%).La reacció de fotocicloaddició [2+2] de 2(5H)−furanones a etilè ha estat estudiada de forma teòrica i s'ha trobat que l'etilè té un triplet de menor energia que la 2(5H)−furanona i, per tant, es considera que és l'etilè l'espècie excitada activa en la reacció fotosensibilitzada. S'han estudiat altres olefines i s'ha trobat que també tenen un triplet de menor energia que la 2(5H)−furanona. Per determinar si hi ha un camí possible per arribar al triplet de l'olefina, s'ha estudiat el decaïment de diversos sensibilitzadors en presència d'olefines i 2(5H)−furanona mitjançant fotòlisi de flaix i s'ha trobat que tant l'acetona com la 2(5H)−furanona poden sensibilitzar l'etilè i l'1,1−dietoxietilè. S'ha trobat que el funcional DFT MPWB1K, malgrat ser monoreferencial, és un funcional adequat per descriure tota la superfície de la reacció, incloent l'estat singlet de la reacció, i és el funcional que s'ha utilitzat en tots els exemples estudiats.S'ha estudiat la reacció de fotocicloaddició [2+2] de la (5S)−hidroximetil−2(5H)−furanona mitjançant mètodes computacionals i s'ha trobat que el funcional DFT MPWB1K descriu correctament la diastereoselectivitat facial obtinguda experimentalment. Utilitzant la mateixa metodologia, també s'ha portat a terme un estudi de la reacció entre la 2(5H)−furanona, 37, i l'1,1−dimetoxietilè. S'ha determinat correctament la regioquímica final, que es determina en el primer pas de la reacció.Utilitzant un conjunt de compostos ciclohexànics enantiopurs prèviament sintetitzats en el nostre grup de recerca que havien mostrat activitat tuberculostàtica, s'ha obtingut un model de farmacòfor que s'ha utilitzat per fer cerques en bases de dades per determinar el mecanisme d'acció d'aquest compostos. Els compostos que s'han trobat en les cerques no compartien el mateix mecanisme d'acció entre si i tampoc presenten unitat estructural. S'ha observat, però, que molts d'ells presenten un nitrogen en una posició on els nostres compostos presenten un grup carbonil. Els intents per introduir el nitrogen en el millor dels nostres compostos han resultat infructuosos, però la introducció del nitrogen en un compost relacionat, amb menor activitat, ha permès millorar l'activitat tuberculostàtica dels compostos nitrogenats en comparació amb els derivats oxigenats. / A new family of 2(5H)-furanones has been prepared with a two hydroxyl side chain; said hydroxyl groups have been independently protected. The [2+2] fotocycloaddition reaction of said 2(5H)-furanones with ethylene and 1,1-diethoxyethylene has been studied. It has been found that the presence of a second group in the side chain is important to improve the facial selectivity of the reaction, but its nature is not an important factor.In the fotocycloaddiciton with 1,1-diethoxyethylene a HT:HH total regioselectivity towards the HT regioisòmer has been found when R1 is benzyl. When R1 is pivaloyl the regioselectivity is not total and depends on the solvent: the less polar solvent, the higher the selectivity. The facial selectivity is not affected by the solvent and has been determined around 60%, just bellow the facial selectivity using ethylene (80%).The [2+2] fotocycloaddition reaction of said 2(5H)-furanones with ethylene has also been theoretically studied. It has been found that the lowest triplet of the ethylene is of lower energy that that of the 2(5H)-furanone. Hence, the ethylene has been considered to be the excited species in the fotosensibilized reaction. Other olefins have also been studied and also show a lower triplet than that of the 2(5H)-furanone. In order to determine if there is any possible path to reach the triplet of the olefin, the decays of a number of sensitizers in the presence of olefins and 2(5H)-furanone using flash photolysis have been studied. It has been determined that acetone can sensitize ethylene and 1,1-diethoxyethylene.It has also been found that the use of the DFT functional MPWB1K, although is mono-configurational, is able to describe the full reaction surface, including the singlet state. This is the methodology used in all the examples studied.The [2+2] fotocycloaddition reaction of the (5S)−hydroxymethyl−2(5H)−furanone has been studied with computational methodologies, and has been determined that the DFT functional MPWB1K correctly describes the facial diastereoselectivity determined experimentally. Using the same methodology the reaction of the 2(5H)−furanone with 1,1-dimethoxyethylene has been studied and the experimental regioselectivity has been correctly described. It has been found that the regioselectivity is determined in the first step of the reaction.Using a set of enantiopure ciclohexànic compounds previously prepared in our research group and which have shown to have tubersulostatic activity a pharmacophore model has been obtained which has been used to search in databases in order to guess the mechanism of action of said compounds. The retrieved compounds do not have a common mechanism of action and show a diverse chemical structure. It has been observed that some of the retrieved show a nitrogen where our compounds show a carbonyl group. Attempts to introduce a nitrogen in our best compound did not succeed, but the introduction of a nitrogen in a related compound, with lower activity, did succeed and the tuberculostatic activity has been improved in this compound.

No description available.

Conseguir una elevada calidad en el producto acabado es un reto cada día más importante en la industria moderna. Para asegurar esta calidad los productos antes de salir al mercado, deben cumplir especificaciones estrictas establecidas tanto por organismos reguladores como por el propio mercado. Con el objetivo de proporcionar a la industria nuevas metodologías de análisis se han desarrollado diversos trabajos basados en la espectroscopia NIR. Se ha colaborado con la industria del mortero y la farmacéutica ofreciéndoles soluciones concretas a sus problemas analíticos. En el primer trabajo junto con la industria del mortero, se han desarrollado modelos de cuantificación para aditivos en morteros. Se ha desarrollado un diseño de muestras original basado en la figura del antiprisma de base hexagonal, donde se han tenido en cuenta el rango de concentración de los analitos. Para incorporar la variabilidad de los aditivos, se usó el diseño D-óptimo que proporcionó las diferentes combinaciones entre clases de aditivos. Se ha obtenido un modelo de calibración PLS para cada aditivo, presentando ambos una correcta capacidad predictiva. Los métodos desarrollados han sido validados con un conjunto de muestras externas. En un segundo estudio realizado con áridos (materia prima de los morteros), se han estudiado 2 perfiles diferentes de distribución de partículas con diferente número de puntos en la curva (número de tamices utilizado en la determinación). Se han construido 2 modelos de calibración (PLS2 y ANN) para cada curva con el objeto de obtener la mejor calidad de ajuste en términos de coeficiente de correlación entre la curva de referencia y la predicha por el modelo quimiométrico y obtener los mejores errores de predicción. Los 4 modelos de calibración proporcionan resultados estadísticamente iguales, en cuanto al error de predicción, demostrando la posibilidad de obtener curvas de distribución de tamaño de partícula a partir de datos NIR y modelos de calibración PLS2 y ANN. El uso de ANN como técnica de modelado no lineal no mejora estadísticamente los resultados. Los siguientes trabajos se han realizado para la industria farmacéutica. El principal nexo de unión es la construcción de modelos de calibración sin usar método de referencia para obtener la variable dependiente. En el primer trabajo se ha realizado un estudio de determinación de API a lo largo del proceso de fabricación estudiando las diferentes variables que pueden afectar al proceso (tamaño de partícula, forma galénica, presión de compactación y grosor de la capa de lacado) y se han propuesto diferentes estrategias que tienen por objeto construir modelos de calibración simples y adecuados para la cuantificación del API en las diferentes etapas del proceso. En el segundo y tercer trabajo para la industria farmacéutica se ha desarrollado y aplicado una nueva metodología para construir conjuntos de calibración adaptados a cada tipo de comprimido. Dicha metodología se basa en la obtención del espectro proceso calculado como diferencia entre el espectro de un comprimido de producción y el de una muestra de laboratorio en polvo de la misma composición. El conjunto de diferencias calculadas para varios comprimidos constituyen un conjunto de vectores matemáticos que definen la variabilidad del proceso. Esta matriz de variabilidad se ha adicionado a un conjunto de espectros NIR de diferentes mezclas en polvo, que cubren el rango deseado de concentración del principio activo y excipientes, dando lugar a la matriz de espectros del conjunto de calibración. Aplicando el algoritmo PLS al conjunto de calibración se construye un modelo para cada uno de los analitos. Los resultados obtenidos en la predicción tanto de API como de excipientes en comprimidos de ibuprofeno y metformina muestran errores de predicción inferiores al 1,5%. / Obtaining a high quality final product constitutes a challenge with increase importance in the modern industry. The products should fulfil strict specifications established by regulatory agency just before their releasing to the market. Several new methods based on NIR spectroscopy have been developed for the industry in order to provide the optimum tools to achieve these objectives. This PhD Thesis provides the analytical knowledge to solve real industrial problems usually present in the mortar and pharmaceutical industries. Two studies have been conducted for the cement industry, with the aim of improving the value of the final product. Firstly, quantitative calibration models for additives in mortars have been developed. In order to ensure the calibration set contain natural variability of the samples, we used an experimental design to select the best representative set of samples. This novel approach is based on a hexagonal antiprism that encompasses the concentration ranges spanned by the analytes and the natural variability inherent of each additive. The D-optimality criterion has been used to obtain several combinations between additive classes. The PLS calibration models thus constructed for each additive provided accurate predictions. The ensuing analytical methods have been validated using an external sample set. Secondly, particle size distribution is a key quality attribute of mortars. Different approaches have been carried out to quantify this distribution in mortars. Two different profiles of particle size distribution have been studied and PLS2 and ANN calibration models have been calculated for each one. The objective has been to achieve the best predictive ability of the calibration models in terms of high correlation coefficient between the reference and predicted distribution curve and low prediction errors. The results obtained with the four calibration models were not statistically different. Therefore, the combined use of NIR spectroscopy and PLS2 or ANN calibration models allowed an accurately determination of particle size distribution in mortars. The use ANN for non-linear modelling of the data set has not improved the results. In the pharmaceutical field, the studies have been conducted to the determination of API at different stages of the manufacturing process and also in the final product. The main link of the following works is the development of calibration models without using reference method for determining the dependent variable. In the first work, the API concentration has been quantified throughout the entire production process of a pharmaceutical formulation. The authors have evaluated the influence of particle size, galenic form, compaction pressure and coating thickness on the NIR spectra of the sample. The eventual influence of these variables was included in the calibration model in a simple way that allowed the accurate and precise prediction of the API at the different stages of the production process. In the second and third work, a new methodology has been developed to construct calibration sets. This methodology is based on obtaining the process spectra, which is calculated by the difference between the NIR spectra for production tablets and those for laboratory samples containing the nominal concentrations of API and excipients. The body of differences thus calculated for several tablets constitutes a set of mathematical vectors that define the overall variability of the process. This new matrix is added to a set of NIR spectra for several powder mixtures spanning the desired content range for the API and excipients in order to obtain the spectral matrix for the calibration set. Applying PLS algorithm to calibration set allows constructing of calibration models for each analyte. This methodology has been applied successfully on API and excipients determination in commercial pharmaceutical tablets. In this way, tablet contents can be predicted with errors less than 1.5%.