The use of oncolytic viruses (OVs) to selectively destroy cancer cells is poised to make a major impact in the clinic and potentially revolutionize cancer therapy. Pre-clinical and clinical studies have shown that OV therapy is safe, well-tolerated and effective in a broad range of cancers. Still, resistance due to tumour heterogeneity highlights areas for improvement in OV based therapeutics. Combining OVs and small molecules is a promising strategy to selectively enhance OV-mediated anti-tumour effects. To this end, we have previously identified the synthetic compound Viral Sensitizer 1 (VSe1) that enhances the spread of oncolytic vesicular stomatitis virus (VSVΔ51) in resistant cancer cell lines up to 1000-fold, resulting in synergistic cell killing and improved efficacy in vitro and in vivo. The electrophilic nature of VSe1 prompted us to investigate the scaffold to identify active analogs with more favourable physiochemical properties and explore structure-activity relationships (SAR). In vitro assays and a rational approach in the design of VSe1 analogs allowed us to identify functional groups that can be modified without hampering activity. Lead compounds created in this study based on a pyrrole scaffold increase OV growth up to 2000-fold in vitro and demonstrate remarkable selectivity for cancer cells over normal tissue ex vivo and in vivo. Compared to the parental VSe1, these small molecules also possess enhanced stability with reduced electrophilicity and are well-tolerated in animals, leading to reduced tumour burden and prolonged survival in vivo when used in combination with VSVΔ51. It was known from previous studies that VSe1 suppresses the type I interferon response generated by cancer cells to defend against viral infection. In this study, further investigation revealed that VSe1 and its analogs inhibit the nuclear translocation of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NFκB), resulting in dampened transcriptional expression and secretion of IFN-β and interferon stimulated genes, thereby increasing viral replication and spread. While these findings further elucidated the effect these compounds have on the innate antiviral response, the molecular mechanisms leading to NFκB inhibition remained unclear. We used the newly generated VSe1 analogs to perform ligand-based affinity capture studies leading to the identification of glutathione-s-transferases as interacting proteins, catalytically inhibited by VSe1 and to a lesser extent by its pyrrole analogs. Further inquiry revealed that VSe1 and its analogs cause an imbalance in cellular glutathione homeostasis and increase oxidative stress, which is associated with inhibition of the nuclear translocation of NFκB. However, further studies are required to assess whether these phenomena are directly or indirectly linked. Overall, this study highlights a novel approach to improving OV therapy by using a previously uncharacterized class of compounds that ultimately alter the innate cellular antiviral response through inhibition of NFκB.

Uma das várias formas da hemoglobina do peixe Leporinus Frederici (piava) não apresenta efeito Borh (variação da afinidade ao O2 com o pH). Purificação, caracterização e experimentos de cristalização foram conduzidos visando a determinação da estrutura através de difração de raios X, embora sem resultados positivos. O espectro óptico desta forma particular de hemoglobina foi medido no intervalo de 300-700 nm e subseqüentemente simulado, interpretado e comparado com o espectro da humana. Em outra área do trabalho experimental, três pequenas estruturas moleculares foram determinadas: uma é um intermediário na síntese de alcalóides, com um esqueleto sarpagina; outra é um dipeptídeo complexado com Cu2+; e a terceira é um complexo de picrato com Ce3+. As intensidades das reflexões foram medidas com um difratômetro automático de quatro ciclos CAD-4. As estruturas foram resolvidas por Patterson ou Métodos Diretos e foram refinadas por método de mínimo quadrado. Cetona, C19H21N3O, é um intermediário chave no caminho de reação para síntese de indoloquinolisidinas, pertence ao sistema, P21/C, a=12.200(7), b=16,795(2), c=16,655(l)&#197, &#946=104,18(3)&#176, Z=8, Dc= 1,234 gcm-3, V=3308(3)&#1973. As duas moléculas independentes são aproximadamente relacionadas por um centro de inversão, a principal diferença sendo relativa às configurações dos grupos nitril e metil. As moléculas enantioméricas estão mantidas por ligação de hidrogênio através do N(3)-O(1\') e N(3\')-O(1). A junção N(1)-C(6) é trans e o grupo CH2CN é axial. L-(triptofil)-L-glicinato-cobre(II). C13H13CuN3O3, um composto modelo para conseguir informações para interpretar os dados disponíveis para proteínas azuis, é ortorrômbico, P212121, a=8,284(6), b=9,345(2). c=16.503(2)&#197, Z=4, Dc=1.678 gcm-3, V=1277(2)&#1973. O íon Cu2+ é coordenado por um oxigênio e dois nitrogênios de um dipeptídeo e com um oxigênio de um ligante simetricamente relacionado. A estrutura polimérica resultante está alinhada com o eixo b e tem uma estabilidade maior devido a uma ligação de hidrogênio entre o oxigênio carbonil de um dipeptídeo e o nitrogênio do triptofano do ligante vizinho. A coordenação é essencialmente quadrado planar. O complexo de picrato com Ce3+, CeO33N9C18H30, foi analisado dentro de um grande programa de pesquisa para estudar a química de coordenação dos lantanóides. Duas formas cristalinas são estudadas: uma é monoclínica, P21/n, a=7,799(2), b=26,925(2), c=17,465(2)&#197, &#946=98,93(3)&#176 , Z=4, Dc= 1,908 gcm-3, V=3623(2)޵ e a outra é monoc1ínica, C2/c, a=40,225(5), b=8,08(4), c=24,35l(9), &#946=111,46(2), Z=8, Dc= 1,893 gcm-3, V=7300(8)&#1973. A primeira é relativamente instável sobre a incidência de raios-X e embora a medida das intensidades apresentasse erros sistemáticos significantes, a estrutura pode ser resolvida. O número de coordenação dos dois complexos é 9 e os poliedros de coordenação são intermediários entre antiprisma quadrado monoencapuzado e prisma trigonal triencapuzado / One of the various forms of hemoglobin of the fish Leporinus Frederici (piava) does not present any Bohr effect (variation of the affinity to O2 with pH). Purification, characterization and crystallization experiments were conducted, aimed at the structure determination through X-ray diffraction, although with no positive results. The optical spectrum of this particular hemoglobin form was measured in the range 300-700 nm and subsequently simulated, interpreted and compared with the human hemoglobin spectra. In another area of experimental work, three small molecules structures were determinate: one is an intermediate in the synthesis of alkaloids, with a sarpagine backbone; another is a dipeptide complexes with Cu2+; and a third one is a complex of picrate with Ce3+. The intensities of the reflections were measured with an automatic four-circle difractometer CAD-4. The structures were solved by Patterson or Directs Methods, and were refined by the least squares methods. Ketone, C19H21N3O, is a key intermediate in the reaction pathway for synthesis of indoloquisidines, belongs to the monoclinic system, P21/c, a=12.200(7), b=16,795(2), c=16,655(l)&#197, &#946=104,18(3)&#176, Z=8, Dc= 1,234 gcm-3, V=3308(3)&#1973. The two independent molecule are approximately related by an inversion center, the main difference being the relative configurations of the nitril and methyl groups. The enantiomeric molecules are hydrogen bonded through N(3)-O(1\') and N(3\')-O(1). The junction N(l)-C(6) is trans and the group CH2CN is axial. L-(tryptophyl)-L-glycinate-copper(II), C13H13CuN3O3, a model compound to get information to interpret spectroscopic data available for blues proteins, is orthorhombic, P212121, a=8,284(6), b=9,345(2). c=16.503(2)&#197, Z=4, Dc=1.678 gcm-3, V=1277(2)&#1973. The Cu-ion is coordinated by one oxygen and two nitrogen atoms of the one dípeptide and with an oxygen of a symmetrically related ligand. The resulting polymeric structure is aligned with the b-axis and is further stabilized by an H-bond between the carbonyl-oxygen of the one dipeptide and the tryptophan side-chain nitrogen of the neighboring ligand. The coordination is essentially square-planar. The complex of picrate with Ce3+, CeO33N9C18H30, was analyzed within a broader research program to study the chemistry of coordination of the lantanoids. Two crystalline forms are studied: one is monoclinic, P21/n, a=7,799(2), b=26,925(2), c=17,465(2)&#197, &#946=98,93(3)&#176 , Z=4, Dc= 1,908 gcm-3, V=3623(2)޵ and the other is monoclinic, C2/c, a=40,225(5), b=8,08(4), c=24,35l(9), &#946=111,46(2), Z=8, Dc= 1,893 gcm-3, V=7300(8)&#1973. The former is relatively unstable under the X-rays and although the measured intensities presented significant systematic errors, the structure could be solved. The coordination number of the two complexes is 9 and the coordination polyedra are intermediate between mono-coupled square antiprism and tri-coupled trigonal prism

Neste trabalho descreve-se técnicas experimentais envolvendo espectroscopias ópticas lineares e não-lineares capazes de caracterizar efeitos de estados excitado singleto e tripleto em moléculas orgânicas fluorescentes. Efeitos como a absorção de estado excitado e a troca de paridade eletrônica singleto-tripleto, tem ampla aplicação em diversas áreas de interesse humano. Logo, se faz necessário o estudo e desenvolvimento de materiais com essas características, tanto quanto o aprimoramento dos métodos de caracterização dessas propriedades. Este trabalho também consta com o estudo das propriedades espectroscópicas de moléculas de porfirinina, as quais estão entre as principais moléculas utilizadas nas aplicações. Assim, submeteu-se um conjunto composto por vinte e uma moléculas, todas derivadas da molécula de porfirina e com quatro radicais acoplados a ela, às seguintes técnicas experimentais: Varredura-Z absortiva e variações dessa técnica, desenvolvidas no grupo de Fotônica-IFSC, como a Varredura-Z por Trem de Pulsos (ZTP) e a medida da Fluorescência por Trem de Pulsos (FTP), afim de caracterizar os parâmetros espectroscópicos de cada amostra correspondentes ao modelo de Jablonski com cinco níveis de energia. A caracterização desse conjunto de porfirinas permitiu a avaliação da mudança na dinâmica populacional eletrônica causada por determinados radicais, que podem favorecer um determinado efeitos e, assim, otimizar uma molécula a uma dada finalidade. / This work describes experimental techniques in linear and nonlinear optical spectroscopy able to characterize excited state singlet and triplet optical effects of fluorescent organic molecules. Effects like excited state absorption and intersystem crossing between singlet and triplet states have a broad application in several areas of human interest. So, it is useful the study and development of materials with those properties, as much as the characterization methods of them. It is also included in this work the study of the spectroscopic properties of porphyrin molecules, which are among the most used in the applications. Thus, a set of twenty one porphyrin based molecules were probed with the follow spectroscopic techniques: Absorptive Z-SCAN and variations of that technique developed in the IFSC-Photonics\' Group as Pulse Train Z-SCAN and Fluorescence by Pulse Train, in order of characterize the spectroscopic parameters corresponding to a five energy level Jablonski diagram. The characterization of the whole set of porphyrins allowed a study of the change in electronic population dynamics in the porphyrin molecule caused by a specific radical, which may privilege a certain kind of effect and, consequently, manufacturing a molecule for a given application.

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:58:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BenassiNeto_Mario_D.pdf: 12057357 bytes, checksum: 9c84e704ca7f0f4d824a37e0c4f45b55 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: É proposto um método absoluto para diferenciação de isômeros constituicionais por espectrometria de massas, utilizando a reatividade em fase gasosa de fragmentos iônicos diagnósticos de estrutura (FIDE), gerados a partir de precursores isoméricos. Com apenas um espectro de massas é possível fazer a atribuição de configuração de um isômero, sem a necessidade de comparação com outros espectros de massas. Para provar o príncipio foram testadas as seguintes classes de isômeros: acetonaftonas, alquilanilinas, carbetoxipiperidinas, metiltiofenos, ácidos ciclohexeno carboxílicos e metilpiperidinas. Os precursores foram submetidos a EI a 70 eV, e o comportamento dissociativo foi estudado com o intuíto de se identificar o FIDE. É desejável que o FIDE tenha as seguintes características: i) seja formado por todos os isômeros dentro do conjunto, ii) mantenha a informação estrutural da molécula precursora, iii) seja estável em fase gasosa e iv) os FIDE¿s formados por cada um dos precursores devem ter estruturas diferentes e estes não podem interconverter-se. Para cada classe de isômeros foi selecionado a m/z do FIDE e este íon foi submetido à dissociação induzida por colisão (CID), esperando que sua dissociação seja distinta dependendo do precursor, e à reações íon/moléculas, esperando que FIDEs de precursores diferentes formem diferentes produtos iônicos. Foi utilizado um espectrômetro de massas pentaquadrupolar que permite experimentos de MS/MS/MS, que permitiu caracterizar os produtos iônicos formados nas reações, através de CID. / Abstract: Herein, it¿s described an absolute method for structure assignment of constitutional isomers exploring the gas phase behavior of a structurally diagnostic fragment ion (SDFI) generated by each one of the precursor molecules within an isomeric set. This method allows the unequivocally assigning of the configuration of a precursor isomer with only one mass spectrum. To prove the principle the following isomeric sets were tested: acetonaphthone, alkylanilines, carbetoxypiperidines, methylthiophenes, cyclohexene carboxylic acids and methylpiperidines. All of the precursor isomers were submitted to 70 eV electron ionization (EI) with the intent of identifying the proper SDFI for each of the isomeric sets. Ideally, the SDFI should have the following characteristics: i) must be formed by all the isomers within the isomeric set, ii) retain the structural information of the precursor molecule, iii) be stable (long lifetime) and iv) the SDFI generated from different precursors must have different structures and must not interconvert into one another. The m/z of the SDFI is selected and then submitted to collision induced dissociation, hoping that the dissociative behavior is different depending on the precursor molecule, and ion/molecule reactions, hoping the bimolecular chemistry is different due to the formation of different ion products. For all the experiments it was used a pentaquadrupole mass spectrometer that allows MS/MS/MS, therefore allowing characterization of the ion products generated by ion/molecule reactions through collision induced dissociation. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientadors: Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tomazela_DanielaMaria_D.pdf: 2307111 bytes, checksum: 8930afc2e1f6c20f4a7ab49ea293bf65 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Os dois primeiros capítulos desta tese foram desenvolvidos em um espectrômetro de massas pentaquadrupolar. No capítulo 1 foi proposto uma definição mais extendida para os íons distônicos: "íons distônicos são aqueles que apresentam alto grau de separação dos sítios de carga e spin". Escolheu-se o composto 2-metileno-1,3-dioxolano, que pela definição corrente é considerado um íon clássico, para estudos de reações íon-molécula diagnósticas de classes para íons distônicos. Os resultados experimentais e corroboraram a natureza distônica do íon em estudo como previsto através de cálculos teóricos. O capítulo 2 mostra estudos da reatividade intrínseca em fase gasosa de íons N-acilimínios cíclicos com viniloxitrimetilsilano em reações do tipo Manich. Os íons N-acilimínios com grupos carbonil endocíclicos reagem via uma interessante reação em tandem. Os produtos iônicos foram estruturalmente caracterizados por espectrometria de massas de triplo estágio. Cálculos Becke3LYP/6-311G(d,p) corroboraram o mecanismo proposto. Os capítulos 3 e 4 foram desenvolvidos em um espectrômetro de massas híbrido com geometria QqTof. O capítulo 3 descreve a caracterização de porfirinas supramoleculares obtidas através da coordenação de cátion[Ru(bipy)2Cl] ao átomo de nitrogênio das séries meta e para dos isômeros meso-fenilpiridil porfirinas por ESI-MS e ESI-MS/MS. Os dados de MS e MS/MS se mostraram consistentes com as estruturas propostas e indicaram que a ligação Ru-N(pyP) é a mais fraca e por isso, a mais suscetível a dissociações. O Capítulo 4 descreve a identificação por ESI(+)-MS e ESI(+)-MS/MS de séries de paladaciclos, sendo elas, dímeros neutros de cloro, compostos do tipo pinça e também, paladaciclos monoméricos. O objetivo principal foi o estudo das espécies de paladaciclos que podem ser formadas em solução, considerando que a maioria das aplicações para estes compostos envolvem sua dissolução em solventes orgânicos. O estudo de soluções de acetonitrila destes compostos revelou que é possível a formação de vários derivados iônicos de paladaciclos em solução. No capítulo 5 vários complexos catiônicos do tipo [Ru3O(CH3COO)6(py)2(L')] contendo dois ligantes piridina (ligante de referência) e outro ligante L' ao centro metálico catiônico [Ru3O] foram transferidos intactos para a fase gasosa com o auxílio da ionização por electropray a partir de soluções metanólicas dos sais destas espécies. Através da seleção de massas destes complexos gasosos e pode-se medir a força relativa das ligações metal-ligante pela primeria vez para este tipo de composto / Abstract: The first and second parts of this theses are based on experiments carried out on a pentaquadrupole mass spectrometer. In the first part is proposed a revised and more general definition for distonic ions: "distonic ions should be those displaying high degree of actual charge and spin separation". We choose the ionized compound 2-methylene 1,3-dioxolane to be submitted on some ion-molecule reations that have been used as diagnostic for distonic ion. These results experimentally corroborate the distonic ion nature of this ion as predicted by the theoretical calculations. In the second part is shown the intrinsic gas-phase reactivity of cyclic N-acyliminium ions in Mannish-type reactions with the parent enol silane (vinyloxytrimethylsilane). N-acyliminium ions with endocyclic carbonyl groups locked in s-trans forms participate in an interesting tandem N-acyliminium ion reaction. Product ions were isolated by mass-selection, and structurally characterized by triple-stage mass spectrometric experiments. Becke3LYP/6-311G(d,p) calculations corroborate the proposed reaction mechanisms. The third and fourth parts were carried out on a Q-Tof mass spectrometer using electrospray ionization. The third part is on the caracterization of supermolecular porphyrin species obtained by the coordination of [Ru(bipy)2Cl]+ cations to the pyridyl N-atoms of the meta and para series of isomers of meso-(phenylpyridyl) porphyrins by ESI-MS and ESI-MS/MS. All MS and MS/MS data are fully consistent with the proposed structures showing that the Ru-N(pyP) bond is the weakest bond and the most susceptible to dissociation. The fourth chapter is on the identification of a series of neutral chloro dimers, pincer type, and monomeric palladacycles by ESI(+)-MS and ESI(+)-MS/MS. In most of the applications that involves the use of palladacycles dissolved in organic solvents is often assumed that the neutral nature of the halogen dimers or pincer type structures is usually maintained. The investigations of its acetonitrile solution revealed several of their derived ionic species. In the last part variety of [Ru3O(CH3COO)6(py)2(L')] cationic complexes with three mixed ligands rather loosely bonded via the ruthenium atoms to a central, entirely symmetrical tridentaded and spherical Ru3O-cation and with two pyridines as "anchor" reference ligands have been synthesized and transferred intact and efficiently from methanol solutions to the gas phase environment of a mass spectrometer by soft electrospray ionization (ESI). Using these gaseous and isolated (by mass-selection) complexes, the relative strengths of ligand-metal binding of organometallic complexes have been, for the first time, measured. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abdelnur_PatriciaVerardi_D.pdf: 5557128 bytes, checksum: 61ed7f2c805466ffbfeb599d933481d4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo principal deste projeto de doutorado foi o de estudar novas aplicações da espectrometria de massas (MS) para bio-moléculas com o emprego de novas técnicas e aborgadens recentes. Um dos objetivos foi estudar identificação seletiva e mais rapida de um AA em uma sequência peptídica. Estudou-se também as formas tridimensionais dos pepíideos e de seus íons fragmentos formados (a, b e y), utilizando ferramentas modernas de MS, como a IMMS e reações íon/molécula, uma vez que a estrutura tridimensional exata destes íons ainda não é totalmente elucidada. Uma técnica recente em espectrometria de massas, o imageamento químico por MALDI-MS, foi também empregado na busca de biomarcadores proteicos para câncer. Esta técnica apresenta perspectivas de aplicações em diversas áreas de grande importância como na área médica, uma vez que fornece uma imagem dos constituintes químicos de tecidos. Esta imagem pode detectar um câncer a partir de dados químicos e não apenas pela morfologia das células como é feito atualmente. Neste trabalho, analisou-se amostras de tecidos pancreáticos normais, tumorais e com pancreatite, e algumas proteinas foram identificadas e apresentaram-se potencial como biomarcadores para este tipo de câncer / Abstract: The aim of this doctoral project was to study new applications of mass spectrometry (MS) to bio-molecules by using new techniques and recent approaches room pressure, with the goal of obtaining a more rapid and selective identification of an AA in a peptide sequence. Three-dimensional forms of the peptides and their fragment ions formed (a, b and y), were also studied using modern tools of MS, as ion-mobility mass spectrometry (IMMS) and ion / molecule reactions. This study was important because the exact three-dimensional structure of these ions is not yet fully elucidated. A recent technique in mass spectrometry, the chemical imaging by MALDI-MS, was also employed in the search for protein biomarkers for cancer. This technique presents prospects for applications in several areas of great importance as in the medical field since it provides a picture of the chemical constituents of tissues. In this image, cancer can be detected cancer based on the chemical data and not only on the morphology of cells as is normally done today. In this study, we analyzed samples of normal pancreatic tissue, tumor and pancreatitis, and some proteins have been identified and presented themselves as potential biomarkers for this cancer / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Nesta tese foi estudado o espalhamento Raman intensificado pela superfície (SERS) em regime de detecção de uma molécula em eletrodo de prata ativado por ciclos de oxidação e redução. Neste regime, de baixas concentrações, são observadas intensas flutuações de intensidade SERS as quais foram controladas neste substrato pela aplicação de potencial ao eletrodo, o que foi associado a alterações na concentração de moléculas adsorvidas na superfície do eletrodo. Além da dependência com o potencial aplicado, foram estudadas através de simulações Monte Carlo, a contribuição nestas flutuações da constante de adsorção das moléculas, do número de \"hot spots\" (regiões de altas intensificações SERS) e do tipo de \"hot spot\" (em termos de eficiência para detecção de espectros de uma molécula). Através destas simulações foram verificadas flutuações de intensidade muito semelhantes às observadas experimentalmente. Além das flutuações de intensidade foram também observadas flutuações de intensidades relativas, como por exemplo, das relações de intensidades anti-Stokes/Stokes, as quais foram interpretadas segundo um modelo de ressonância, através do qual foi possível estimar as energias de ressonância nos \"hot spots\". Alguns dos resultados indicaram a contribuição de ressonâncias finas, as quais foram interpretadas como resultado de interferências entre ressonâncias de plasmon de superfície. Interferências como estas foram demonstradas através de simulações pelo método DDA (\"Discrete Dipole appoximation\") em modelos simples de \"hot spots\" formados por nanobastões de Au. / In this thesis it was studied surface-enhanced Raman scattering (SERS) at single-molecule detection on Ag electrode activated by oxidation and reduction cycles. At this low concentration limit it was observed strong SERS intensity fluctuations that were controlled by the applied potential to the electrode and this control was associated to changes in surface concentration of adsorbed molecules. Furthermore, it was studied through Monte Carlo simulations the influence of adsorption constant, number of \"hot spots\" (regions of high SERS enhancements) and type of \"hot pot\" (in terms of efficiency for single-molecule detection). With such simulations, it was verified fluctuations of SERS intensities very similar to experimental observations. Besides absolute intensity fluctuations, we also observed fluctuations of relative intensities as, for instance, the. anti-Stokes to Stokes intensity ratios. These fluctuations were interpreted according to a resonance model, which made possible the estimative of resonance energies at the SERS \"hot spots\". Some of these results indicated the existence of sharp resonances that were interpreted as a result of interferences among surface plasmon resonances, which were demonstrated through DDA (Discrete Dipole Approximation) simulations in simple models of \"hot spots\" formed by Au nanorods

A espectroscopia de molécula única (SMS) é uma poderosa técnica para entender como a conformação da cadeia polimérica é modificada por superfícies e interfaces. No presente trabalho, a interação substrato-polímero foi modificada pela alteração da carga superficial do substrato pela modificação do caráter hidrofóbico-hidrófilico da superfície do substrato. A conformação planar / não planar assumida pelo poli (9,9 dioctilfluoreno) (PFO) foi utilizada para acessar os efeitos de substratos e inter-cadeias sobre a conformação do polímero. Usamos a combinação de diferentes tratamentos para alterar superfícies de quartzo inerte de super hidrofílico (ângulo de contato ∼ 0°) para hidrofóbico (ângulo de contato ∼ 80°) quase continuamente. As películas ultrafinas de polímero (<10 nm) e moléculas isoladas podem ser depositadas em diferentes superfícies do substrato por técnica de revestimento por centrifugação de forma controlada, que permitiu a investigação de processos foto físicos a um nível molecular único. Utilizou-se três técnicas espectroscópicas para caracterizar tais filmes ultrafinos, a saber: microscopia de fluorescência confocal equipada com imagens de fluorescência espectral, espectroscopia de absorção UV / Vis e espectroscopia de fotoluminescência dependente da temperatura. As propriedades de emissão e eficiência de filmes de PFO ultrafinos são fortemente afetadas pela presença da interface do substrato. No caso de uma única cadeia de PFO, a fase planar (energia mais baixa) é induzida pela forte interação superfície-polímero no caso da superfície hidrofílica carregada. Além disso, esta interação pode ser fortemente perturbada ou inteiramente destruída por interações entre cadeias. / Single molecule spectroscopy (SMS) is a powerful technique to understand how polymeric chain conformation is modified by surfaces and interfaces [1]. In the present work, substrate-polymer interaction was modified by changing substrate superficial charge by the modification of the hydrophobic-to-hydrophilic character of the substrate surface or by the deposition of charged self-assembling monolayers or polyelectrolytes as well. The planar/non-planar conformation assumed by poly (9,9 dioctylfluorene) (PFO) was used to access the effects of substrates and interchain interactions on the polymer conformation [2]. We used the combination of dif-ferent treatments to change inert quartz surfaces from superhydrophylic (contact angle ∼ 0°) to hydrophobic (contact angle ∼ 80°) almost continuously. Polymer ultrathin films (<10 nm) and isolated chains can be deposited on different substrate surface by spin-coating technique in a controlled way that allowed the investigation of photophysical processes at a single molecular level. We employed three spectroscopic techniques to characterize such ultrathin films, namely: confocal fluorescence microscopy equipped with spectral facilities, UV/Vis absorption spectroscopy and temperature dependent photoluminescence spectroscopy. The emission properties and efficiency of ultrathin PFO films are strongly affected by presence of the inert substrate interface. In the case of single PFO chain, the planar phase (lower energy) is induced by the strong surface-polymer interaction in the case of charged hydrophilic surface. Moreover, this interaction can be strongly perturbed or entirely disrupted by interchain interactions.

A técnica de ressonância ciclotrônica de íons permite aprisionar numa cela adequada íons produzidos por impacto de elétrons sobre um gás a baixa pressão (10-7 - 10-4 Torr) . Os íons são mantidos na cela por tempos de 3 a 10 ms e dessa maneira podem reagir com moléculas neutras do gás do qual provém ou, de algum outro gás introduzido no espectrômetro. Resultam dessas reações produtos iônicos, que frequentemente foram observados reagirem novamente com moléculas neutras, dando origem a íons terciários. Todos os íons são detectados pela potência que absorvem de um campo de rádio-frequência conveniente, podendo ser registrado um espectro, no qual cada íon é caracterizado por sua massa, sendo a intensidade do pico correspondente proporcional à corrente iônica parcial do lon na cela. Contudo, a situação é tal que íons de massa maior permanecem por tempos mais longos na cela, de modo a reagirem em maior extensão e absorverem maior potência do oscilador de rádio-frequência. Essa discriminação de massa precisa ser levada em conta ao interpretar os espectros de ressonância ciclotrônica de íons e, para esclarecer a natureza das correções necessárias, as principais equações que descrevem o movimento dos íons na cela foram deduzidas e discutidas na primeira parte deste trabalho. Tais equações sugerem urna série de experiências, que tornam a espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons uma técnica muito versátil. Estas experiências foram todas apresentadas na primeira parte, devendo-se salientar a experiência de ressonância dupla, que permite identificar de maneira inequívoca o precursor de algum produto iônico, a experiência de ejeção de íons, que permite remover seletivamente um íon de dada espécie da cela, além de experiências que visam a obtenção de constantes de velocidade de reações de íons com moléculas. É justamente esta última grandeza mencionada, a saber, a constante de velocidade de uma reação, a que pode ser com parada com valores calculados a partir de modelos teóricos. Esses modelos baseiam-se em sua maioria na interação do íon, considerado como carga puntiforme, com a molécula neutra de certa polarizabilidade e momento dipolar (modelo de polarização) ou, na fragmentação de um complexo intermediário (modelos estatísticos). Os aspectos teóricos das reações entre íons e moléculas em fase gasosa foram analisados e os modelos mencionados, discutidos, além de modelos chamados \"diretos\" mais apropriados para comparações com resultados de experiências de feixes iônicos. A espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons foi utilizada para o estudo de reações de acilação em cetonas, reações bastante gerais (foi verificado que ocorrem também em outros sistemas carbonílicos) e que podem ser representadas pela equação RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Estudos de variação das correntes iônicas relativas de todos os íons das cetonas, em função da pressão de cetona neutra, possibitaram a dedução de um mecanismo de formação desses íons acilados. Os resultados estão de acordo com um esquema no qual esse produto é formado pela fragmentação de um dímero intermediário, para o qual se supõe existirem condições de estado estacionário. Esta fragmentação se dá de maneira análoga à fragmentação dos íons moleculares de cetonas em espectroscopia de massa usual, tratando-se então de uma fragmentação induzida por uma espécie neutra. A pressões elevadas, nas quais o dímero pode sofrer colisões não-reativas e relaxar o excesso de energia interna, o mesmo é estabilizado, fornecendo um pico no espectro. Cetonas de polarizabilidade maior têm uma afinidade maior para o grupo acila; isto foi concluído, quando foram observadas reações de transferência de grupos acila, como por exemplo a transferência de CH3CO+ da cetona para a butanona num sistema formado pela mistura dessas duas cetonas. Estudos de basicidade relativa de álcoois, ácidos, ésteres e cetonas revelaram que há uma relação de proporcionalidade entre a basicidade desses compostos e seu potencial de ionização. Isto havia sido mostrado anteriormente para o caso das aminas, por outros pesquisadores. O conhecimento da basicidade de álcoois, ácidos e ésteres permitiu analisar reações de esterificação e transesterificação sob o ponto de vista termoquímico. Trata-se de reações entre moléculas protonadas das espécies mencionadas, que podem ser consideradas análogas às reações catalisadas por ácidos em solução. O fato de uma reação ser exotérmica não significa que ela ocorra. Assim, foi observado que ácido fórmico não é esterificado por metanol ou etanol nas condições reinantes numa cela de ressonância ciclotrônica de íons, enquanto quê ácido acético o é. A ordem relativa de basicidades em fase gasosa foi determinada como sendo HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. Dessa maneira os resultados estão de acordo com um ataque nucleófilo por parte do álcool no ácido protonado; porém, se este é menos básico que o álcool, ocorre a transferência de próton e não a esterificação. Reações de transesterificação não foram observadas de maneira alguma, mas uma outra reação entre ésteres e álcoois foi encontrada e que pode ser exemplificada pela equação (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Esta reação só se dá com álcoois capazes de produzir íons de carbônio mais estáveis que os primários; portanto metanol e etanol não reagem. O produto formado pode fragmentar novamente O que revelou que o grupo alquila proveniente do álcool retém um excesso de energia na sua ligação, pois na decomposição é esta a ligação que rompe. Em todos estes estudos, isto é, nos de acilação de cetonas e de esterificação, bem como nos estudos de basicidade, foi sempre salientada a importância de examinar essas reações em fase gasosa, pelo fato de serem reações mais simples, uma vez que se dão na ausência de solventes e portanto revelarem propriedades intrínsecas das espécies envolvidas. Finalmente foram descritas algumas modificações realizadas no espectrômetro de ressonância ciclotrônica de íons, para poder operá-lo de forma pulsada. Com isso é possível manter os íons por tempos maiores na cela (500 ms) e, o que é mais importante, esses tempos podem ser definidos com grande precisão, o que torna viável a obtenção de resultados quantitativos (constantes de velocidade de reação) melhores. / Ions can be trapped for times as long as 10 ms by the combined action of magnetic and electric fields in the cell of an ion cyclotron resonance spectrometer. Despite the low operating pressure (10-7 - 10-4 Torr), the ions experience many collisions during this time, some of which may be reactive, leading to product ions. The ion cyclotron resonance spectrum thus displays a series of peaks corresponding to the various primary, secondary, and eventually tertiary ions; the peak heights, after suitable mass correction, yield ion currents. The double resonance technique allows one to establish unambiguously the precursor ions of a given product ion, by accelerating the suspected reagent ions and examining the effect on the product ion. Ions can also be selectively ejected from the cell. These techniques, which were described in this thesis after an outline of the basic principles of ion cyclotron resonance spectroscopy, allow, one to unravel the gaseous ion chemistry in any chemical system. Rate constants of ion-molecule reactions can be determined by ion cyclotron resonance spectroscopy. The necessary equations, based on the equations relating measured peak intensities to ion currents, were derived and their limitations, as well as those of the experimental procedures for obtaining the input parameters for the expressions, were discussed. Rate constants can also be calculated theoretically and there are a few microscopic models which treat the collision of an ion with a polarizable neutral molecule (polarization model) or the unimolecular fragmentation of an intermediate complex (statistical models). Direct models, although more suitable for comparison with results from beam experiments, were presented together with the above mentioned models, and their importance for the interpretation of the basic aspects of ion-molecule chemistry was discussed. The ion cyclotron resonance spectrometer was used to study an acylation reaction in ketones, which seems to be general for carbonyl compounds. RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Pressure plots of the ion currents in ketones allowed us to propose a mechanism according to which the acylated ketones are formed by the fragmentation of an excited dimer ion, in a fashion analogous to the fragmentation of ketone parent ions in ordinary mass spectroscopy. Steady state conditions prevail for the excited dimer, which can be stabilized at pressures high enough for the ion to collide with a neutral in a time short compared to his life time, thus relaxing excess energy. The acyl group can be transferred from a ketone of lower polarizability to one of higher polarizability; thus CH3CO+ is for instance transferred from acetone to butanone in a mixture of these two compounds, as detected by double resonance. Relative proton affinities of alcohols, acids, esters, and ketones were determined and the results are in agreement with the assumption of constant hydrogen affinity within a homologous series, as has been shown previously for the case of amines by others. Of particular interest is the following order of proton affinities: HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. The positive ion spectra of mixtures of acetic acid with methanol or ethanol revealed that this acid reacts with the alcohols yielding a protonated ester, in a process apparently analogous to the acid catalized esterification in solution. On the other hand,formic acid was found not to behave in this way, although the reactions are all exothermic. These results could be rationalized assuming that a nucleophilic attack takes place on the protonated acid by the alcohol. If the alcohol is more basic, only proton transfer is observed. Transesterification reactions were not detected, but this failure was compensated by a reaction which all higher alcohols, namely those capable of producing a secondary or tertiary carbonium ion, undergo with the esters. This reaction can be exemplified by (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Although in this particular reaction both alkyl groups seem equivalent, they are not so with respect to internal vibrational energy; this was demonstrated by the decomposition reactions which the ionic products like the one in the reaction above undergo: the alkyl group originally in the alcohol is always eliminated. All the reactions mentioned above, namely, acylation of ketones, proton transfer, and esterification, show the importance of ion-molecule reaction studies in the gas phase, where the intrinsic properties of the reacting species can be examined, free from solvation effects. This point has been repeatedly stressed. In a last chapter in this thesis the necessary modifications of the ion cyclotron resonance spectrometer, in order to operate it in a pulsed mode, were described. With this kind of operation a bunch of ions is formed by a pulse of the electron beam and the ions react for a known period of time, after which they are removed from the cell. Kinetic studies can be more easily carried out in this way than in the conventional one. Some preliminary results were shown.

L’étude de la chimie des actinides est essentielle dans le cadre de la technologie nucléaire pour le développement de nouveaux combustibles, pour l’étude du retraitement des déchets nucléaires et la migration des actinides dans l’environnement mais aussi pour la compréhension fondamentale des interactions actinide/ligand et la formation de liaisons multiples. Les propriétés magnétiques des molécules polymétalliques d’actinides sont particulièrement intéressantes pour explorer la communication magnétique entre différents centres métalliques. De plus, ces molécules ont été identifiées comme particulièrement prometteuses pour la conception de molécules aimants. L’uranium a une grande réactivité redox notamment due à ses multiples degrés d’oxydation accessibles et forme aisément des assemblages polynucléaires. Néanmoins, très peu de synthèses contrôlées de complexes polymétalliques d’uranium et de neptunium ont été décrites dans la littérature. La première approche de ce travail repose sur la synthèse de clusters oxo/hydroxo d’uranium à partir de l’hydrolyse contrôlée d’uranium tétravalent en présence d’un ligand organique rencontré dans l’environnement. Cette étude a mené à une famille de clusters aux topologies originales, dont la taille varie en fonction des conditions réactionnelles employées. Cependant les clusters obtenus ne mènjavascript:nouvelleZone('abstract');_ajtAbstract('abstract');ent pas à des propriétés de molécules aimants. Dans le but de favoriser une plus grande interaction entre les métaux par le ligand pontant, l’interaction cation-cation a été utilisée pour la synthèse rationnelle d’assemblages d’uranyle(V). Par le passé, peu de complexes d’uranyle(V) ont été isolés à cause de son instabilité vis-à-vis de la dismutation ; cependant, l’optimisation du ligand organique et des conditions de synthèse ont finalement permis de stabiliser l’uranyle(V). Nous avons utilisé des complexes stables d’uranyle(V) comme brique de base pour former des molécules hétéronucléaires avec des métaux 3d et 4f. Un réglage fin des conditions de réactions a mené à une conception rationnelle d’assemblages discrets ou polymériques. L’étude des propriétés magnétiques de ces assemblages d’uranium a mis en valeur des propriétés de molécules ou chaînes aimants avec de hautes valeurs d’énergie de relaxation. L’uranyle(V) a également été utilisé comme modèle structural du neptunium qui est plus radioactif permettant d’isoler un complexe isostructural homométallique de neptunyle(V) grâce à des conditions réactionnelles similaires. Finalement, des ligands nitrures favorisant la formation de liaison multiples uranium-ligand, ont été utilisés pour construire de nouveaux complexes binucléaires d’ujavascript:nouvelleZone('abstract');_ajtAbstract('abstract');ranium supportés par des ligands silanols. De nouvelles molécules, sans précédent, contenant des nitrures comme ligand pontant associés à de l’uranium au degré d’oxydation +III ont été isolées et caractérisées. / The study of actinide chemistry is not only essential for the development of nuclear fuel, nuclear fuel reprocessing or environmental clean up, but also for the understanding of fundamental actinide/ligand interactions and multiple bounding. The magnetic properties of polynuclear actinide molecules are of significant interest to investigate the magnetic communication between the metallic centres. Furthermore, they are highly promising for the design of molecular magnets. Uranium undergoes redox reactions due to a wide range of available oxidation states and easily forms polynuclear assemblies. However, only a few controlled synthetic routes towards these polynuclear uranium assemblies are described in the literature. In this context, the first part of this work was dedicated to the synthesis of oxo/hydroxo uranium clusters from the controlled hydrolysis of tetravalent uranium in the presence of an environmentally relevant ligand. This led to the synthesis of clusters with novel topologies, for which size could be varied as a function of the reaction conditions employed. However, the obtained clusters do not behave as SMM. In order to gain a stronger interaction between metallic centres, the cation-cation interaction was used to rationally design polynuclear uranyl(V) complexes. The isolation of uranyl(V) complexes had been limited in the past by its disproportionation, however, a fine tuning of the organic ligand and reaction conditions finally allowed to stabilise uranyl(V). We used stable uranyl(V) units as building block to form heteronuclear complexes with 3d and 4f metals with polymeric or discrete structures. The study of the magnetic properties of the uranium polynuclear assemblies was carried out and revealed single molecule or chain magnet behaviours with high energy barriers. The uranyl(V) unit was also used as a structural model for the more radioactive neptunium element, allowing the isolation of an isostructural trinuclear neptunyl(V) assembly in similar reaction conditions. Finally, the use of a nitride ligand as a bridging unit, allowing the formation of uranium-ligand multiple bonds, was explored to build novel di-uranium complexes supported by siloxy ligands. Nitride molecules containing unprecedented uranium in the +III oxidation state were isolated and characterised.