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Este estudo enfocou a mediação por íons metálicos divalentes da solvólise da ligação éster formada entre peptídeos e resinas, método desenvolvido por nós para a preparação de peptídeos C-modificados. Os objetivos foram: i) adaptá-lo para a estratégia Fmoc de síntese, ii) buscar resinas adequadas para tal propósito, iii) verificar qual íon metálico é mais eficiente para mediar tal reação; iv) investigar o possível mecanismo pelo qual os íons metálicos mediam as reações estudadas. Para isso, foram testadas as resinas derivadas do ácido p-hidroximetilbenzóico (HMBA-AM, HMBA-PEGA, HMBA-TG) e do álcool p-benziloxibenzílico (Wang), os mediadores metálicos Ca2+ e Zn2+, condições reacionais determinadas em estudos anteriores do nosso grupo de pesquisa (50% nucleófilo/ DMF) e os solventes nucleófilos metanol, etanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, álcool benzílico, butilamina e hexilamina. O desligamento de aminoácidos e peptídeos esterificados das resinas ocorreu com altos rendimentos (72 - 98%). A resina HMBA-AM e o íon Zn2+ demonstraram ser a combinação mais eficiente. Análises de espectroscopia de infravermelho na presença e ausência do íon metálico indicaram um mecanismo de reação no qual a coordenação do íon Zn2+ com o álcool facilita a formação do íon alcóxido, o qual é um nucleófilo melhor que o álcool e com capacidade de atacar o carbono da carbonila da ligação éster entre o peptídeo e a resina. / The present study was focused on divalent metal ions-mediated solvolysis of the ester linkage formed between peptides and resins, a method developed by us for the preparation of C-modified peptides. The aims were: i) to adapt it for the Fmoc synthesis strategy; ii) to search resins suitable for such purpose; iii) to determine which divalent metal ion is the most efficient reaction mediator; iv) to investigate the mechanism by which the metal ion mediates the solvolysis reactions studied. Therefore, we employed the resins p-hydroxymethylbenzoic acid (HMBA-AM, HMBA-PEGA, HMBA-TG) and p-benzyloxybenzyl (Wang) alcohol, the metal ions Ca2+ and Zn2+, the optimized solvolysis conditions found in our previous studies (50% nucleophile/DMF) and the nucleophilic solvents methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, benzyl alcohol, butylamine and cyclohexylamine. Detachment of esterified amino acids or peptides from resins gave high yields (72-98%). HMBA-AM resin and Zn2+ ion showed to be the most effective combination of resin and metal ion. Infrared spectroscopy analysis of the peptide-resins in absence and presence of such metal ion suggested a mechanism of reaction where the coordination of Zn2+ ion with the alcohol promotes its deprotonation to give the alkoxide ion, which is a better nucleophile and can attack the carbonyl carbon of the ester linkage formed between the amino acid and the resin.

Este estudo enfocou a mediação por íons metálicos divalentes da solvólise da ligação éster formada entre peptídeos e resinas, método desenvolvido por nós para a preparação de peptídeos C-modificados. Os objetivos foram: i) adaptá-lo para a estratégia Fmoc de síntese, ii) buscar resinas adequadas para tal propósito, iii) verificar qual íon metálico é mais eficiente para mediar tal reação; iv) investigar o possível mecanismo pelo qual os íons metálicos mediam as reações estudadas. Para isso, foram testadas as resinas derivadas do ácido p-hidroximetilbenzóico (HMBA-AM, HMBA-PEGA, HMBA-TG) e do álcool p-benziloxibenzílico (Wang), os mediadores metálicos Ca2+ e Zn2+, condições reacionais determinadas em estudos anteriores do nosso grupo de pesquisa (50% nucleófilo/ DMF) e os solventes nucleófilos metanol, etanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, álcool benzílico, butilamina e hexilamina. O desligamento de aminoácidos e peptídeos esterificados das resinas ocorreu com altos rendimentos (72 - 98%). A resina HMBA-AM e o íon Zn2+ demonstraram ser a combinação mais eficiente. Análises de espectroscopia de infravermelho na presença e ausência do íon metálico indicaram um mecanismo de reação no qual a coordenação do íon Zn2+ com o álcool facilita a formação do íon alcóxido, o qual é um nucleófilo melhor que o álcool e com capacidade de atacar o carbono da carbonila da ligação éster entre o peptídeo e a resina. / The present study was focused on divalent metal ions-mediated solvolysis of the ester linkage formed between peptides and resins, a method developed by us for the preparation of C-modified peptides. The aims were: i) to adapt it for the Fmoc synthesis strategy; ii) to search resins suitable for such purpose; iii) to determine which divalent metal ion is the most efficient reaction mediator; iv) to investigate the mechanism by which the metal ion mediates the solvolysis reactions studied. Therefore, we employed the resins p-hydroxymethylbenzoic acid (HMBA-AM, HMBA-PEGA, HMBA-TG) and p-benzyloxybenzyl (Wang) alcohol, the metal ions Ca2+ and Zn2+, the optimized solvolysis conditions found in our previous studies (50% nucleophile/DMF) and the nucleophilic solvents methanol, ethanol, propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol, benzyl alcohol, butylamine and cyclohexylamine. Detachment of esterified amino acids or peptides from resins gave high yields (72-98%). HMBA-AM resin and Zn2+ ion showed to be the most effective combination of resin and metal ion. Infrared spectroscopy analysis of the peptide-resins in absence and presence of such metal ion suggested a mechanism of reaction where the coordination of Zn2+ ion with the alcohol promotes its deprotonation to give the alkoxide ion, which is a better nucleophile and can attack the carbonyl carbon of the ester linkage formed between the amino acid and the resin.

La caractérisation juste et reproductible en isotopie et en concentration des radioéléments est l’une des thématiques essentielles des laboratoires d’analyse dans le domaine du nucléaire. Afin de minimiser les temps de manipulation en boite à gants des personnels et la production de déchets radioactifs liés à l’analyse de combustibles nucléaires, il est nécessaire de proposer des solutions efficaces et innovantes. Depuis quelques années, la miniaturisation des systèmes séparatifs constitue l’un des axes de développement majeurs de la chimie analytique et ces microsystèmes constituent certainement une des solutions pour répondre aux exigences de l’analyse nucléaire. Ce travail a pour objectif la conception d’une plateforme analytique miniaturisée et à usage unique, dédiée a la séparation des lanthanides, issus des combustibles usés, en amont de leur analyse par spectrométrie de masse. Destiné à remplacer une étape de séparation chromatographique au centre d’un processus analytique de trois étapes, le nouveau protocole basé sur l’isotachophorèse (ITP) doit satisfaire un cahier des charges précis. Les propriétés de complexation des lanthanides ont d’abord été exploitées afin d’obtenir avec un agent chélatant unique et rigoureusement sélectionné, l’acide 2-hydroxy-2-methylbutyrique (HMBA), la sélectivité intra période nécessaire à leur séparation complète par ITP. Basées sur des modèles théoriques existants, des études complémentaires, notamment des paramètres influençant la résolution, ont permis l’amélioration des performances globales du système ainsi que son dimensionnement. Pour réduire drastiquement le volume de déchets liquides secondaires (solutions de rinçage) et la manipulation de matériaux et de matériels radioactifs, le protocole a été implanté sur un microsystème polymérique jetable en COC, spécialement développé pour cette application. Ce microsystème a ensuite été couplé à un spectromètre de masse a multi collection et source à plasma à couplage inductif pour mesurer les rapports isotopiques / The accurate and reproducible characterization of radioactive solutions in isotope composition and concentration is an essential topic for analytical laboratories in the nuclear field. In order to reduce manipulation time in glove box and production of contaminated wastes, it is necessary to propose innovative and efficient solutions for these analyses. Since few years, microchips are a major field of development in analytical chemistry and those devices could provide a solution which fits the needs of nuclear industry. The aim of this work is to design a disposable analytical micro-device devoted to lanthanide separation from spent nuclear fuel before their analysis in mass spectrometry. Designed to be used in place of a separation process by liquid chromatography which is involved in a three step protocol, the new protocol based on isotachophoresis (ITP) keeps compatible with the other two steps. The complete separation of lanthanides by ITP was obtained by the use of only one chelating compound rigorously selected: the 2-hydroxy 2-methyl butyric acid (HMBA). The main parameters involved in solute resolution were defined from the theoretical models of ITP and experimental studies of the influence of these parameters allowed to optimize the geometry of the system and to improve its performances. To suppress cleaning of the system and, consequently, to strongly reduce both liquid waste volume and handling radioactive material, the ITP protocol was transferred in a polymeric (COC) disposable microchip especially developed for this purpose

La caractérisation juste et reproductible en isotopie et en concentration des radioéléments est l'une des thématiques essentielles des laboratoires d'analyse dans le domaine du nucléaire. Afin de minimiser les temps de manipulation en boite à gants des personnels et la production de déchets radioactifs liés à l'analyse de combustibles nucléaires, il est nécessaire de proposer des solutions efficaces et innovantes. Depuis quelques années, la miniaturisation des systèmes séparatifs constitue l'un des axes de développement majeurs de la chimie analytique et ces microsystèmes constituent certainement une des solutions pour répondre aux exigences de l'analyse nucléaire. Ce travail a pour objectif la conception d'une plateforme analytique miniaturisée et à usage unique, dédiée a la séparation des lanthanides, issus des combustibles usés, en amont de leur analyse par spectrométrie de masse. Destiné à remplacer une étape de séparation chromatographique au centre d'un processus analytique de trois étapes, le nouveau protocole basé sur l'isotachophorèse (ITP) doit satisfaire un cahier des charges précis. Les propriétés de complexation des lanthanides ont d'abord été exploitées afin d'obtenir avec un agent chélatant unique et rigoureusement sélectionné, l'acide 2-hydroxy-2-methylbutyrique (HMBA), la sélectivité intra période nécessaire à leur séparation complète par ITP. Basées sur des modèles théoriques existants, des études complémentaires, notamment des paramètres influençant la résolution, ont permis l'amélioration des performances globales du système ainsi que son dimensionnement. Pour réduire drastiquement le volume de déchets liquides secondaires (solutions de rinçage) et la manipulation de matériaux et de matériels radioactifs, le protocole a été implanté sur un microsystème polymérique jetable en COC, spécialement développé pour cette application. Ce microsystème a ensuite été couplé à un spectromètre de masse a multi collection et source à plasma à couplage inductif pour mesurer les rapports isotopiques