Doctor en Química

En el presente trabajo estudiaremos que es imposible obtener una fórmula a base de operaciones fundamentales (adición, sustracción, división, multiplicación, potenciación y radicación) que nos dé las soluciones de una ecuación algebraica general de grado n mayor o igual que 5. Este problema fue resuelto por el matemático Niels Henrik y por Évariste Galois. Daremos una demostración algo “más geométrica" que la clásica demostración vía la teoría de Galois. La idea central será el estudio de las \deformaciones" que sufren las raíces de un polinomio como consecuencia de una \deformación" del polinomio. / Tesis

Los antioxidantes son esencialmente importantes para el organismo por la capacidad que tienen de proteger a las macromoléculas biológicas contra el daño oxidativo. Objetivos: determinar la capacidad antioxidante de la raíz y hojas frescas de yacon“Smallanthus sonchifolia”, variedades blanca y morada, en sus variedades blanco y morado. Diseño de investigación: Analítico, experimental, prospectivo y de corte longitudinal. Metodología: Se procedió a realizar un extracto acuoso al 25% con las raíces y hojas frescas del Yacón y al sobrenadante se le determinó la capacidad antioxidante mediante los métodos de DPPH+, ABTS+, FRAP y frente al Sistema Ascorbato/Cu-II; además, se determinó la concentración de Polifenoles, Vitamina C, Flavonoides, y Antocianinas. Resultados: En relación con el comportamiento del yacón frente al radical ABTS+ pudo apreciarse que los menores valores CI50 correspondieron a la hoja morada y a la raíz morada, muestras que tuvieron valores de 4.75mg/mL y 5.38 mg/mL respectivamente, así mismo, la hoja blanca y la raíz blanca mostraron valores CI50 de 7.0 mg/mL y 10.0 mg/mL respectivamente, correspondiendo de esta manera la mayor eficacia antioxidante a la hoja morada. Las mayores concentraciones de Polifenoles, Vitamina C, Flavonoides, y Antocianinas se encontraron en: Polifenoles, Hoja Blanca 88.98 mg equivalentes de ácido gálico/100 g de muestra; Flavonoides, Hoja Blanca 48.23 mg equivalentes de catequina/100 g de muestra; Vitamina C, Hoja Blanca 26.54 mg/100 g de muestra; Antocianinas, Raíz Morada µmoles/100 g muestra. Conclusiones:. Las hojas de yacón blanco muestran los mayores contenidos de polifenoles, flavonoides y vitamina C. Las hojas y la raíz de yacón morado presentaron el más elevado contenido de antocianinas. La mayor capacidad antioxidante evaluada con la técnica FRAP correspondió a la hoja de yacón blanco. Las hojas de yacón morado ejercieron la mayor capacidad para captar el radical ABTS+. No se observó diferencia alguna con respecto a la captación del radical DPPH+ por las hojas y raíces de los dos tipos de yacón: blanco y morado. Palabras Clave: Antioxidante, Radicales Libres, Yacón, Polifenoles, Flavonoides, Antocianinas, Vitamina C. / --- Antioxidants are essentially important to the Agency by the capacity to protect against oxidative damage to biological macromolecules. Objectives: determine the antioxidant of the root and fresh yacon leaves "S " mallanthus " ramburei" purple and white varieties, in its white and purple varieties. Design research: Analytical experimental, prospective and longitudinal cut. Methodology: He proceeded to perform a water extract 25% fresh Yacon leaves and roots and to the supernatant found the antioxidant capacity using ABTS+, +DPPH, FRAP and front of the ascorbate/Cu-II system methods; In addition, found the concentration of polyphenols, vitamin C, flavonoids and anthocyanins. Results:In relation to the behavior of the yacon against the radical ABTS+ could see that minors values CI50 corresponded to the purple leaf and the purple root samples that had values of 4. 75 mg/mL and 5.38 mg/mL respectively, likewise, the white sheet and the white root showed values CI 7.050 mg/mL and 10.0 mg/mL respectivelycorresponding antioxidant efficiency in this way to the purple leaf; The highest concentrations of polyphenols, vitamin C, flavonoids and anthocyanins found in: polyphenols, blade white 88.98 mg equivalent of acid Gallic/100 g of sample; Flavonoids, blade white 48.23 equivalent mg of catechin/100 g of sample; Vitamin C, blade white 26.54 mg / 100 g sample. Anthocyanins, purple root µg moles/100 shows. Conclusions:. The white yacon leaves show higher levels of polyphenols, flavonoids and vitamin C. The leaves and the root of yacon purple presented the highest anthocyanin content. The highest antioxidant capacity evaluated with the FRAP technique corresponded to the white yacon leaf. Purple yacon leaves exerted the greatest capacity to capture the radical ABTS+. There was no difference with regard to the recruitment of the radical DPPH+ by the leaves and roots of the two types of yacon: white and purple. Keywords: Antioxidant, free radical, Yacon, polyphenols, flavonoids, anthocyanins, vitamin C.

Objetivo general: Determinar la capacidad antioxidante del extracto acuoso de camote en presencia de sistemas generadores de radicales libres. Materiales y métodos: El tipo de estudio fue descriptivo, observacional, transversal, prospectivo. Los camotes de tres variedades tipo amarillo, naranja y morado fueron obtenidos por conveniencia el mismo día de la preparación de las muestras provenientes de la Costa del Perú. La muestra biológica fue el extracto acuoso de la pulpa de los camotes. Se examinó la capacidad antioxidante mediante 2 sistemas: el Sistema Ascorbato/Cu – II (Radical Hidroxilo) y el Sistema PMS/NBT/NADH (radical superóxido). Resultados: Durante la formación de radicales hidroxilo se obtuvo que a una concentración de 25 mg/ml de camote, en sus tres variedades, se logró disminuir la formación de radicales hidroxilo. Durante la formación de radicales superóxido se obtuvo que la variedad de Ipomoea Batata morada en sus tres concentraciones inhibió la formación de radicales superóxido. Dando un porcentaje de inhibición de 68% a una concentración de 37,5mg/ml. Conclusiones: A medida que aumenta la concentración de la muestra mayor será la acción antioxidante; es decir se reducirá la formación de malonaldehido. Al comparar las tres variedades de Ipomoea Batata se determinó que para ambos sistemas generadores de radicales libres la que obtuvo mejores resultados fue la variedad de I.B morada seguida por la variedad naranja y amarilla. Así también se observó que las tres variedades de Ipomoea Batata poseen una mayor acción antioxidante frente a radicales hidroxilos ampliamente conocidos por ser los más dañinos para el organismo humano. / Tesis

Objetivo general: Determinar la capacidad antioxidante de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) con y sin cascara: blanca, amarilla y rosada. Materiales y métodos: Tipo de estudio descriptivo, observacional, transversal y prospectivo. Las tres variedades de papa obtenidas fueron procedentes de la sierra central del país (Junín). La muestra biológica fue el extracto acuoso de la papa amarilla, blanca y rosada con y sin cáscara. Se utilizó el método de reducción del radical libre estable 2,2 difenil - 1 – picrilhidrazil (DPPH*) a la hidracina correspondiente. Resultados: La capacidad antioxidante de la papa blanca con cáscara resultó más alta, ya que inhibió en un 46% la formación de radicales libres, comparando con la de la variedad amarilla con cáscara (22%) y rosada con cáscara (15.9%). Las tres variedades de papa con cáscara lograron inhibir en mayor porcentaje la formación de radicales libres. Conclusiones: La papa blanca con cáscara y la papa amarilla sin cáscara tienen una mayor acción antioxidante frente al sistema generador de radicales libres. / General objective: To determine the anti-rust capacity of three potato varieties (Solanum tuberosum) with and without shell: white, yellow and rosy. Materials and methods: Descriptive, observational, traverse and prospective study type. The three obtained potato varieties were coming from the central mountain of the country (Junín). The biological sample was the watery extract of the yellow, white and rosy potato with and without shell. The method of reduction of the radical free stable 2,2 difenil - 1 - picrilhidrazil (DPPH *) was used to the corresponding hidracina. Results: The anti-rust capacity of the white potato with shell was higher, since it inhibited in 46% the formation of free radicals, comparing with that of the yellow variety with shell (22%) and rosy with shell (15.9%). The three potato varieties with shell were able to inhibit in more percentage the formation of free radicals. Conclusions: The white potato with shell and the yellow potato without shell has a bigger anti-rust action in front of the generating system of free radicals.

Objetivo general: Determinar la capacidad antioxidante de tres variedades de papa (Solanum tuberosum) con y sin cascara: blanca, amarilla y rosada. Materiales y métodos: Tipo de estudio descriptivo, observacional, transversal y prospectivo. Las tres variedades de papa obtenidas fueron procedentes de la sierra central del país (Junín). La muestra biológica fue el extracto acuoso de la papa amarilla, blanca y rosada con y sin cáscara. Se utilizó el método de reducción del radical libre estable 2,2 difenil - 1 – picrilhidrazil (DPPH*) a la hidracina correspondiente. Resultados: La capacidad antioxidante de la papa blanca con cáscara resultó más alta, ya que inhibió en un 46% la formación de radicales libres, comparando con la de la variedad amarilla con cáscara (22%) y rosada con cáscara (15.9%). Las tres variedades de papa con cáscara lograron inhibir en mayor porcentaje la formación de radicales libres. Conclusiones: La papa blanca con cáscara y la papa amarilla sin cáscara tienen una mayor acción antioxidante frente al sistema generador de radicales libres. / General objective: To determine the anti-rust capacity of three potato varieties (Solanum tuberosum) with and without shell: white, yellow and rosy. Materials and methods: Descriptive, observational, traverse and prospective study type. The three obtained potato varieties were coming from the central mountain of the country (Junín). The biological sample was the watery extract of the yellow, white and rosy potato with and without shell. The method of reduction of the radical free stable 2,2 difenil - 1 - picrilhidrazil (DPPH *) was used to the corresponding hidracina. Results: The anti-rust capacity of the white potato with shell was higher, since it inhibited in 46% the formation of free radicals, comparing with that of the yellow variety with shell (22%) and rosy with shell (15.9%). The three potato varieties with shell were able to inhibit in more percentage the formation of free radicals. Conclusions: The white potato with shell and the yellow potato without shell has a bigger anti-rust action in front of the generating system of free radicals.

El mètode DDCI (Difference Dedicated Configuration Interaction) s'ha aplicat sistemàticament a l'estudi de diferents problemes químics per a calcular de manera teòrica diferències d'energia entre estats. S'ha començat amb sistemes més simples per acabar aplicant el mètode a problemes de reactivitat. Malgrat l'extensa aplicació d'aquest mètode, mai havia estat emprat per a l'estudi de reaccions que impliquessin estats excitats.En primer lloc, dins dels sistemes estàtics estudiats, s'ha determinat la multiplicitat de l'estat fonamental del biradical tetrametilenetà i s'ha analizat la influència dels substituents en l'estabilitat de l'estat triplet del carbè 2,6-dibromo-4-tert-butil-2',6'-bistrifluorometil-4'-isopropildifenilmetilè. Referent als problemes de reactivitat que impliquen estats excitats, s'ha recalculat la controvertida energia d'activació de l'etapa determinant de la velocitat de la reacció de descomposició quimiluminiscent del 1,2-dioxetà. Amb aquest estudi, el mètode DDCI ha demostrat donar resultats de qualitat similar o superior als d'altres mètodes multireferencials d'alt nivell convencionals (per exemple el mètode CASPT2) amb menor cost computacional. També s'ha estudiat la reacció de desactivació que té lloc en els àcids nucleics com a conseqüència de la irradiació per llum UV en el ADN. En concret, s'han estudiat els derivats de la citosina, 5-metilcitosina i 5-fluorocitosina utilitzant el mètode DDCI i d'altres estratègies computacionals, revelant en tots els casos els resultats la gran complexitat del mecanisme.Amb aquest treball ha estat possible establir el ventall d'aplicabilitat del mètode i els paràmetres òptims per a la seva aplicació en cada cas. / The DDCI method (Difference Dedicated Configuration Interaction) has been systematically applied to study a variety of chemical problems calculating theoretical energy differences between states. We have begun with simpler static systems to end with reactivity problems. Despite the vast application of this method, it had never been applied to the study of reactions involving excited states.Namely, in static systems we have determined the ground state multiplicity of the tetramethylenethane diradical and we have analysed the influence of the substituents on the triplet stability of the 2,6-dibromo-4-tert-buthyl-2',6'-bistrifluoromethyl-4'-isoprophyldiphenylmethylene. Concerning reactivity problems involving excited states, we have recalculated the controversial activation energy of the rate determining step of the chemiluminiscent decomposition of the 1,2-dioxetane. With this study the DDCI method has been shown to give results of the same or better quality than other multireference conventional methods (for instance CASPT2 method) with lower computational cost. Also, we have studied the deactivation reaction that takes place in nucleic acids as a result from the irradiation by UV light to the DNA. In particular, cytosine derivatives 5-methylcytosine and 5-fluorocytosine have been studied using the DDCI method among other computational strategies and the results have revealed the complexity of the mechanism.With this work it has been possible to establish the range of applicability of this method and the optimal parameters for its application in each case.

En la presente memoria se reporta la caracterización electroquímica y la reactividad con radicales libres, alquilo y alquilperoxilo ABAP-derivados de tres nuevas 1,4 dihidropiridinas C4-substituidas (3,4,5-trihidroxifenil-DHP, 3,4- dihidroxifenil-DHP, 3,5-dihidroxifenil-DHP). La caracterización electroquímica fue realizada usando un electrodo de carbón vítreo en medio acuoso (Tampón 0.01 M Britton-Robinson) en todo el rango de pH (pH2-pH12). En la zona ácida (pH2-pH6) las 1,4-dihidropiridinas substituidas en la posición-4 con el grupo dihidroxifenil exhibieron dos señales anódicas bien definidas, las que corresponden a la oxidación de un grupo hidroxilo del anillo aromático y la segunda señal a la oxidación del anillo 1,4-dihidropiridina. En el caso del 3,4,5-trihidroxifenil-DHP se encontraron tres señales de oxidación, las que corresponden a la oxidación de dos grupos hidroxilo del anillo aromático y la tercera señal correspondería a la oxidación del anillo 1,4-dihidropiridina. A partir de los gráficos log ip versus log v se puede concluir que los procesos de oxidación son controlados por difusión (pendientes gráficos > 0.5). A pH >8, las señales de oxidación comienzan a perder resolución y la intensidad de corriente disminuye paulatinamente con el incremento de pH, en todos los compuestos. Estudios por voltamperometría cíclica a diferentes velocidades de barrido (0,1-10 V/seg) a pH3 demostraron que tanto para el compuesto 3,4,5-trihidroxifenil-DHP como para el 3,4-dihidroxifenil-DHP, la señal anódica registrada a valores de potencial menos positivos es de carácter cuasi-reversible. Sin embargo, para el compuesto 3,5-dihidroxifenil-DHP se encontró que en todo el rango de velocidades de barrido esta señal era de carácter irreversible. Finalmente, los tres compuestos mostraron una reactividad significativa con los radicales libres ensayados (alquilo y alquilperoxilo ABAP-derivados). 3,4,5- trihidroxifenil-DHP fue el derivado más potente, incluso exhibiendo un potencia 16.5 veces mayor que nisoldipino, una conocida 1,4-dihidropiridina comercial.

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Doctor en Química / Los radicales libres son por esencia especies reactivas que se encuentran involucradas en sistemas biológicos y químicos. Los radicales libres se encuentran presentes en la mayoría de las patologías existentes, ya sea como causantes o como indicadores de alguna anomalía en sistemas vivos. Se clasifican actualmente como especies reactivas de oxígeno (EROs) y especies reactivas de nitrógeno (ERNs). La gran dificultad para el estudio de los radicales libres radica en sus cortos tiempos de vida que van en el orden de milisegundos a nanosegundos lo cual hace difícil su caracterización. Sin embargo, en este último tiempo se ha desarrollado una nueva técnica denominada “atrapamiento de espín” (Spin Trapping) en conjunto con la espectroscopia de Resonancia de Espín Electrónico (REE) que ha permitido la detección de estas especies. Esta técnica implica la reacción de una molécula atrapadora de radicales denominada atrapador de espín (Spin Trap) la cual reacciona con el radical libre formando una especie radicalaria más estable denominada aducto de espín (Spin Aduct). Existen dos grandes familias de atrapadores de radicales libres utilizados, los nitroso compuestos que se han dejado de usar por una serie de inconvenientes que presentaban y las nitronas que son de gran uso comercial hoy en día. Las nitronas forman un grupo estructural bastante utilizado para atrapar radicales libres, sin embargo las existentes en el mercado (principalmente las nitronas más usadas son 5,5–dimetil–1– pirrolina N–óxido (DMPO) y α–fenil–N–tert–butilnitrona (PBN) además de algunos derivados de este último) presentan aun problemas de solubilidad en medios acuosos, de selectividad y de biodisponibilidad. En esta tesis, se estudiaron cuatro series de nitronas con diferentes modificaciones estructurales: la serie I de nitronas derivadas de N–óxido furazano, la serie II y la serie III derivadas de 1,4–di–N–óxido quinoxalina y la serie 0 que se utilizó como blanco para las series II y III. Estas nitronas permitieron un atrapamiento eficiente de especies radicalarias activas de corta vida. Esta variedad estructural permitió evaluar su capacidad como atrapadores de radicales libres. El principal objetivo de este estudio es evaluar fisicoquímicamente nuevas series de nitronas haciendo un estudio experimental y teórico. Se usarán principalmente dos grupos de metodologías asociadas con los diferentes estudios a realizar, la primera metodología comprende el uso de la espectroscopia de resonancia de espín electrónico (REE) para la caracterización de los atrapadores de radicales libres. La segunda metodología comprende el uso de herramientas de la química computacional que permitan una mejor comprensión y racionalización de los resultados experimentales, basados en la química cuántica y de las simulaciones de cinéticas y de espectros de REE/RMN. Los resultados obtenidos muestran que aquellas nitronas solubles en general son mejores atrapadores de radicales libres que 5,5–dimetil–1–pirrolina N–óxido (DMPO) y α–fenil–N–tert–butilnitrona (PBN). En comparación a DMPO, las nitronas estudiadas resultaron ser entre 3,5 a 5,0 veces más rápidos que este último. Además, mostraron ser buenos atrapadores de radicales libres en medios biológicos. Los estudios cinéticos permitieron obtener las constantes de atrapamiento de estas nitronas al atrapar al radical hidroxilo, además de constantes relativas para otros radicales libres. Se determinó la constante de decaimiento de los aductos de espín y su correspondiente tiempo de vida media. La racionalización de los resultados experimentales mediante el uso de los cálculos computacionales, permitieron proponer un mecanismo de reacción general para estos atrapadores y comprender que fenómenos de tipo electrónicos influyen en la estabilización del correspondiente aducto de espín formado. / Free radicals are essentially reactive species involved in biological and chemical systems. Free radicals are present in several diseases either as originators or as indicators of abnormalities in living systems, being currently classified as reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS). The major difficulty in their study lies in their short lifetimes which range from milliseconds to nanoseconds, making it difficult to characterize them. The “Spin Trapping” technique has been developed which in conjunction with Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR) allow the detection of these radical species. This technique involves the reaction of a radical trapping molecule called Spin–Trap, which reacts with a free radical molecule forming a more stable radical species called Spin–Adduct. Nowadays the use of Nitrone (DMPO) as a Spin–Trap, a successful commercial compound has revealed several problems, mainly due to the short lifetime of the spin adduct formed. Also, another spin trap called PBN, displayed a shorter lifetime of it’s adduct compared to DMPO. Moreover, the search for improved spin traps is plenty of new issues like their diminished solubility or simply lack of selective which do not allow for the proper identification of the trapped species. In this thesis, we have studied four new families of nitrones with different structural modifications. The first series denominated as Series I of nitrones are derived from N–oxide furazane, the Series II and III are derived from 1,4–di–N–oxide quinoxaline and the last series called Series 0 were used as a structural blank for the Series II and III. These nitrones allowed the efficient trap of free radical species with short lifetime. The structural diversity of these nitrones has allowed the assessment of their ability as spin traps. Two methodologies were used to evaluate these compounds as spin traps. The first methodology involves the use of Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR) for the characterization of these nitrones as spin traps. The second methodology involves the use of computational chemistry tools to enable a better understanding so as the rationalization of the experimental results, based on quantum chemical and kinetic and spectra simulations of ESR/NMR. The results show that soluble nitrones are generally better spin traps than DMPO and PBN. Our results indicated that studied nitrones are between 3.5 and 5.0 times faster spin traps in comparison to DMPO. The above mentioned nitrones also show to be efficient spin traps in biological media. The rationalization of the experimental results using computer calculations allowed us to propose a general reaction mechanism for the trapping process in order to understand how the electronic structure of these nitrones have an influence on the stabilization of the trapped free radical species and the consequent formation of the spin adducts.

DGICYT (proyectos PB88-0287 y PB91-0751); Asac Pharmaceutical International