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Estudios estructurales y conformacionales de 2- haloetilmetansulfonatos y moléculas relacionadas.Se sintetizaron y estudiaron espectroscópicamente por espectroscopias de infrarrojo por Transformadas de Fourier (FTIR) y Raman, 2- haloetilmetansulfonatos, de fórmula general RSO2CXX'SO2OR' (R=CH3; X=X'=H); R'= CH2CH2Cl (Clomesone), CH2CF3 (TFMSMS)) y algunos compuestos derivados del ácido trifluorometansulfónico tal como el CF3SO2SCH3 y otros que contienen el grupo fenilo: PhC(O)OSO2CF3, PhC(CH2)OSO2CF3. También se obtuvo CH3SO2CH2SO2CH2SO2CH3 (BMSMS) y se realizó el estudio de un compuesto comercial, CF3CH2CH2SO2Cl. De todas esas síntesis se pudieron obtener cristales de los compuestos Clomesone y Tris, pudiéndose medir su estructura por difracción de Rayos X. Se realizaron además, estudios espectroscópicos, donde se midieron los espectros de UV-visible, FTIR y Raman en los distintos estados de agregación de los compuestos. Para el tioéster se hicieron mediciones de RMN.Todos los estudios experimentales se completaron con cálculos mecano cuánticos. Para lo cual se utilizó el programa GAUSSIAN 03. Se utilizaron diferentes niveles de cálculos: ab-initio y de la Teoría de los Funcionales de la Densidad. La información obtenida de los cálculos teóricos nos permitió conocer la estabilidad relativa de las distintas estructuras de las moléculas, los parámetros geométricos, sus orbitales moleculares y la reactividad química de las mismas, los números de onda de los modos normales vibracionales y su representación a través de movimientos atómicos, las constantes de fuerza de simetría y las constantes de fuerza internas o de valencia.Las estructuras electrónicas de los compuestos estudiados en esta tesis fueron resueltas usando el análisis de NBO (orbitales naturales de enlace) que también está incluido en el paquete Gaussian con el fin de conocer la estabilidad de los confórmeros.Con el programa AIM2000 se hicieron los cálculos AIM (átomos en moléculas). Los desplazamientos atómicos dados por el programa Gaussian para cada modo vibracional se usaron para comprender cualitativamente la naturaleza de las vibraciones moleculares, donde los datos correspondientes se representaron gráficamente utilizando el programa GaussView03. Las superficies de Hirshfeld y sus diagramas de huellas dactilares bidimensionales asociados se obtuvieron con Crystal Explorer 3.1 software que utiliza la información estructural obtenida de la difracción de rayos X. Del primer grupo de compuestos de los cuales (Clomesone y TFMSMS) se sabe que son particularmente efectivos en el tratamiento de enfermedades neoplásicas se estudió la interacción del TFMSMS con modelos de membranas biológicas (liposomas) como el DPPC (dipalmitoilfosfatidilcolina). Se estudiaron por espectroscopías de FTIR y Raman los posibles cambios estructurales producidos en las bicapas lipídicas de DPPC por interacción con los haloetilmetansulfonatos. Por espectroscopia FTIR se determinaron los cambios en la temperatura de transición de fase de la bicapa lipídica en presencia de distintas relaciones molares de 2- haloetilsulfonatos. Se realizó también un riguroso estudio del comportamiento vibracional de la cabeza polar del lípido (grupos carbonilo y fosfato) y del interior de la bicapa lipídica.

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2016

El presente trabajo se refiere a los 1,2,5- tiadiazoles, principalmente los 1,1- dióxidos derivados. Se estudian las propiedades estructurales, electroquímicas, espectroscópicas, comportamiento químico en solución, etc. Por lo tanto, el campo de estudio es la fisicoquímica orgánica de los tiadiazoles. Contrariamente al interés existente en sus posibilidades de aplicación farmacológica y/o como intermediarios en química fina existen muy pocos trabajos en la literatura referidos a las propiedades fisicoquímicas de los mismos. De hecho, los trabajos en curso, los correspondientes a esta tesis y los publicados por nuestro grupo de investigación constituyen el único estudio fisicoquímico sistemático existente, según nuestro conocimiento, sobre una serie de 1,2,5- tiadiazoles 1,1- dióxido estructuralmente relacionados. Los trabajos publicados incluyen aspectos cinéticos como por ejemplo, la cinética comparada de sus reacciones de hidrólisis y solvólisis, sus reacciones de electrorreducción, sus estructuras moleculares (obtenidas por medio de estudios de cristalografía de rayos-X) y electrónicas (por medio de cálculos ab-initio y semiempíricos). Los estudios previos sobre el sustrato 3,4- difenil- 1,2,5- tiadiazol 1,1- dióxido (TPP) pusieron en evidencia que éste forma compuestos de adición tipo carbinolamina en solución de solventes próticos tales como etanol (EtOH)y agua. Esta reacción es de interés debido a que las carbinolaminas en general han sido postuladas como intermediarios inestables en reacciones de formación por condensación o de hidrólisis de dobles enlaces Carbono-Nitrógeno; la investigación del comportamiento de TPP en mezclas de EtOH y acetonitrilo (ACN) demostró que este compuesto se encuentra en equilibrio con la tiadiazolina 4- etoxi- 3,4- difenil- 1,2,5- tiadiazolina 1,1- dióxido (TPP.EtOH ) formada por la adición de EtOH a uno de los dobles enlaces >C=N Justamente, resultó interesante extender este tipo de estudios, por tanto, se realizó la investigación sistemática y comparativa de la posible reacción de adición de otros alcoholes (ROH) de diferente naturaleza al doble enlace C=N del compuesto TPP en solución de ACN. Se investigó, además, el efecto del cambio del solvente aprótico sobre la reacción de equilibrio de adición de EtOH al compuesto TPP. Por otra parte, se estudió el efecto del cambio de la naturaleza de los sustituyentes del anillo tiadiazol así como el efecto del cambio en el grado de saturación del heterociclo, sobre la reacción de equilibrio en solución de diferentes mezclas ROH - ACN. Los sustratos empleados fueron los compuestos 3- fenil- 4-metil- 1,2,5- tiadiazol 1.1- dióxido (TMP), 3,4- dimetil- 1,2,5- tiadiazol 1,1- dióxido (TMM), 3,4- difenil- 1,2,5- tiadiazolina 1,1- dióxido (TH2) y 3,4- difenil- 4- etoxi- 5- metil- 1,2,5-tiadiazolina 1.1- dióxido (TNMe). En lo que respecta al compuesto TMP, ciertas observaciones experimentales, tales como el cambio de coloración de sus soluciones en ACN, sugirieron la realización de un estudio más detallado. Así se llevó a cabo la investigación del comportamiento del TMP en solventes no acuosos, en soluciones neutras, ácidas y alcalinas. Como resultado se aislaron, identificaron y caracterizaron por voltamperometría cíclica dos nuevos derivados del anillo 1,2,5- tiadiazol 1,1- dióxido: 3- fenil- 4- (4- fenil- 3- metilen 1,2,5-tiadiazolin- 2- il 1,1- dióxido)- 4-metil- 1,2,5- tiadiazolina 1,1- dióxido (Tamar, dímero del TMP) y 3- fenil- 4- metilen 1,2,5- tiadiazolina 1,1- dióxido (TTau, tautómero del TMP). A modo de introducción al estudio de los derivados 1- óxidos se investigó el comportamiento electroquímico del compuesto 3,4- difenil- 1,2,5-tiadiazol 1- óxido (TSO). A fin de establecer relaciones entre la reactividad y la estructura de estos compuestos investigados, el análisis e interpretación de los resultados experimentales se comparó con aspectos teóricos computacionales y de estructura molecular (difracción de rayos-X y espectroscopia infrarroja).

En términos generales, el objetivo del presente trabajo de tesis consiste en contribuir al cuerpo de conocimientos respecto a los materiales empleados en las celdas solares foto-electroquímicas. Para ello se desea desarrollar una metodología que permita preparar, estudiar y caracterizar materiales adecuados para ser empleados en una celda solar fotoelectroquímica, con objeto de convertir la radiación proveniente del sol en hidrógeno y oxígeno a partir de agua. De esta manera, se espera obtener información que pueda emplearse para desarrollar un foto-electrodo que sea apto para descomponer, a partir de luz solar, el agua en oxígeno e hidrógeno. Realizar cálculos teóricos con objeto de predecir el comportamiento de un determinado material en una celda solar foto-electroquímica resulta extremadamente complejo, por lo que la información que pueda obtenerse y analizarse será de carácter experimental.

Los estudios llevados a cabo en esta Tesis Doctoral se encaminaron en la preparación y estudio de las propiedades de compuestos conteniendo grupos SO_x (x = 1, 2, 3) y átomos de halógenos. Con el fin de cumplir este objetivo, se comenzó con la obtención química de aquellos compuestos de fórmula general YSO_x (Y = halógeno, x = 1, 2), para posteriormente ser aislados, purificados y caracterizados. Se llevaron a cabo estudios empleando espectroscopias vibracionales (IR, Raman y FTIR de especies aisladas en matrices de gases inertes a temperaturas criogénicas). Estas técnicas experimentales permitieron obtener una descripción muy detallada de las propiedades conformacionales y vibracionales de las especies estudiadas. Se realizaron estudios empleando espectroscopía fotoelectrónica y metodologías derivadas del uso de radiación sincrotrón como técnicas de detección de electrones y iones en coincidencia y espectros de rendimiento total de iones para las capas internas de las moléculas. Se realizaron diversos estudios fotoquímicos entre especies con interés atmosférico. Todos estos sistemas fueron estudiados computacionalmente empleando métodos ab initio y la teoría de los funcionales de la densidad.

En el trabajo de tesis se presenta la síntesis y caracterización de un nuevo complejo tricarbonílico de Renio(I) coordinado con un ligando pterina [Re(CO)3(pterina)(H2O)]. Se estudian las propiedades fotofísicas de este complejo y de otros tres complejos tricarbonílicos de Renio relacionados. Ademas se estudian los procesos de asociación y fotosensibilización de un grupo de complejos de esta familia a diferentes moléculas de ADN. Finalmente se estudia la asociación del complejo Re(CO)3(pterina)(H2O) con proteínas de transporte.

La trans-sialidasa de Trypanosoma cruzi es una enzima cuya existencia fue postulada en 1985 cuando se probó que este parásito intracelular de células de mamífero, posee ácido siálico conjugado a sus propias moléculas de superficie. La trans-sialidasa fue posteriormente purificada, caracterizada enzimáticamente y su gen clonado. Así se demostró en primer lugar, que era una actividad novedosa como transglicosidasa, ya que no utiliza como sustrato un dador nucleótido-azúcar, que en todas las otras sialiltransferasas cucarióticas conocidas, es el CMP-siálico. En segundo lugar, el análisis de secuencia reveló una lejana pero evidente homología con varias sialidasas bacterianas, y no con las sialiltransferasas eucariotas. En los últimos años han surgido distintos tipos de evidencias experimentales, que involucran a la trans-sialidasa en los mecanismos de adhesión/invasión de T. cruzi a las células del mamífero huésped, en el escape temprano de parásitos invasivos de la vacuola parasitófora de la célula hospedadora y en la evasión del camino alternativo de fijación del complemento. La actividad de trans-sialidasa, ha sido detectada hasta el momento sólo en T. cruzi y en dos parásitos tripanosomátidos emparentados, T. brucei y Endotrypanum sp. En algunos otros tripanosomátidos se han encontrado sialidasas, pero sin actividad de transferasa detectable, como en el caso de T. rangeli. Hasta ahora no se sabía si la sialidasa de este parásito no patogénico, estaba relacionada con la trans-sialidasa. Con el objetivo de comprender el(los) mecanismo(s) en el(los) que la trans-sialidasa está involucrada, en relación a la interacción huésped/parásito, en este trabajo de Tesis se ha avanzado en distintos aspectos del estudio molecular de la trans-sialidasa de T. cruzi y la sialidasa de T. rangeli: 1. Se optimizaron los sistemas de expresión y purificación de la trans-sialidasa recombinante con el fin de obtener grandes cantidades de proteína >95% pura. 2. Se utilizó trans-sialidasa recombinante pura como material inicial para cristalizar y comenzar estudios cristalográficos por difracción de rayos X, tendientes a resolver la estructura tridimensional de la misma. Además de las variaciones convencionales en los métodos y condiciones de cristalización, y mientras no se obtengan cristales adecuados, se procedió a buscar la separación de dominios parciales de la proteina para cristalizar de forma independiente. 3. En paralelo con los puntos anteriores, se demostró que la sialidasa de T rangelí es homóloga a la trans-sialidasa dc T. cruzi. Para ello se purificó la sialidasa nativa a partir de sobrenadantes de cultivo de T. rangeli, se microsecuenció y se logró clonar trece genes homólogos, miembros de lo que hemos denominado la familia multigénica de la sialidasa de T. rangeli. 4. Tres de los genes clonados codifican proteínas recombinantes con actividad de sialidasa comparable a la de la enzima nativa cuando se expresan en Escherichia coli. Uno de ellos fue secuenciado completamente, revelando una identidad en aminoácidos de 68.9% cuando se lo compara con la trans-sialidasa de T. cruzi, aumentando a una similitud dc 86.7% si se admiten sustituciones conservativas. 5. Se cristalizó la enzima nativa de T.rangeli sola y ligada a un inhibidor competitivo. Se resolvió su estructura tridimensional a partir del patrón de difracción de rayos X, hasta una resolución de 2.2Å. En paralelo se resolvió la estructura tridimensional de la misma proteína acomplejada al inhibidor hasta 2.9Å. 6. Se modelizó la estructura tridimensional de la trans-sialidasa, tomando como referencia inicial las coordenadas atómicas de la sialidasa, dada la gran homología entre las dos proteínas. 7. Se construyeron y expresaron moléculas quiméricas entre ambas enzimas con el objetivo de avanzar en la definición de regiones y/o residuos claves en la transglicosilación.

La Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT) es una aplicación de la tecnología nuclear al área biomédica, que se basa en la acumulación selectiva de compuestos borados dentro del tumor y la subsiguiente irradiación con neutrones, generando una reacción de captura neutrónica que libera radiación de partículas de alta transferencia lineal de energía (LET) y corto alcance que resultan letales para la célula. De esta manera BNCT dañaría preferencialmente el tumor sin causar daño significativo al tejido normal. Nuestro grupo demostró la eficacia terapéutica de la aplicación a nivel experimental de distintos protocolos de BNCT in vivo, utilizando las fuentes de neutrones disponibles inicialmente, es decir los reactores nucleares de experimentación RA-1 (San Martín, Buenos Aires) y RA-6 (Bariloche, Río Negro). Luego, en 2005, la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) construyó una fuente de neutrones térmicos para aplicaciones biomédicas de BNCT en el reactor nuclear RA-3 (Ezeiza, Buenos Aires). Entre los objetivos del presente trabajo se planteó realizar una adaptación y caracterización dosimétrica de la nueva fuente que permitiera realizar estudios radiobiológicos de BNCT en el modelo experimental de cáncer bucal de la bolsa de la mejilla del hámster. Se evaluaron las respuestas del tumor, tejido precanceroso y tejido normal en forma comparativa con las otras fuentes utilizadas anteriormente. Los conocimientos obtenidos en estos estudios se emplearon para llevar adelante líneas de investigación para optimizar los protocolos de BNCT, maximizando su eficacia terapéutica, minimizando su radiotoxicidad y evaluando su potencial aplicación a otras patologías. En este contexto y dado el interés de la comunidad internacional de explorar el potencial terapéutico de BNCT para el tratamiento de metástasis hepáticas, otro objetivo principal de esta tesis doctoral fue realizar una evaluación sistemática de la eficacia terapéutica del BNCT en un modelo experimental de metástasis hepática, y considerar la potencial radiotoxicidad del tratamiento sobre el hígado. Se realizó la puesta a punto de un modelo in vivo en ratas, se desarrolló y caracterizó dosimétricamente un sistema adecuado de blindaje para luego realizar los estudios de BNCT in vivo en la fuente del reactor RA-3. Se evaluó la respuesta del tumor y aspectos de la radiotoxicidad en hígado para contribuir al conocimiento de la radiobiología de BNCT en el tratamiento de esta enfermedad. Los conocimientos de la radiobiología de BNCT obtenidos en modelos experimentales permitirían optimizar BNCT para distintas patologías.

En este trabajo se estudia el aparato de síntesis de proteínas en el citoplasma de células eritroblásticas de médula ósea de conejos, y se demuestra la presencia de estructuras polirribosómicas y su actividad ”in vivo” e ”in vitro” en la síntesis de proteínas. La actividad de ribonucleasas en los extractos acelulares de este tejido dificultó estas observaciones, que solamente pudieron llevarse a cabo mediante el empleo del inhibidor de ribonucleasas presente en homogenados de hígado.

En esta tesis doctoral se presentan los resultados de estudios teóricos en fase gaseosa de reacciones de compuestos de interés ambiental a partir de cálculos ab initio de última generación. Se han analizado las características estructurales, espectroscópicas, energéticas y cinéticas de varias especies de relevancia real o potencial en la química de la atmósfera empleando diversos métodos de la teoría del funcional de la densidad (DFT) y métodos post Hartree-Fock (teorías Gn). Aquí principalmente se estudiaron especies derivadas del potente gas de efecto invernadero SF₆, SF₅, SF_xCl (x=1-5) y SF₅O_n (n=1-3), muchas de las cuales han sido de importancia en nuestro grupo a lo largo del tiempo. También se estudiaron algunos miembros de la familia de los peroxinitratos de alquilo y los tioésteres CF₃C(O)SH y CF₃C(O)SCF₃ recientemente relacionados completa o parcialmente en procesos fotoquímicos en la alta atmósfera. Las investigaciones desarrolladas se organizaron en seis capítulos y dos apéndices, cada uno de los cuales ha sido numerado de manera independiente. En el capítulo 1 se realiza una descripción breve de los modelos mecano-cuánticos y cinéticos empleados a lo largo de la tesis. En el capítulo 2 se presenta un extenso estudio de los compuestos de la serie SF_xCl (x=1-5). Se analizaron sus estructuras moleculares, se estimaron sus entalpías de formación a partir de energías de atomización totales, reacciones isodésmicas y correcciones BAC y finalmente se investigó la cinética de algunos procesos en los que participan átomos de F y Cl y alguno de los radicales de la serie. Posteriormente, en el capítulo 3 se estudió la energética y la cinética de las reacciones del radical SF₅ con las moléculas diatómicas F₂ y Cl₂ y la reacción de recombinación de los radicales SF₅. Luego, en el capítulo 4 se comparan las propiedades estructurales de los radicales SF₅On con los datos recientemente publicados por Kronberg y se explora la energética de las reacciones de estos radicales con diferentes especies reactivas tales como Ox, COx, NOx. Además se propone un mecanismo de interconversión y degradación de radicales SF₅O_n en la atmósfera. En el capítulo 5 se emplean métodos multiconfiguracionales para la estimación del espectro vertical de la familia de compuestos CH₃OONO₂, C₂H₅OONO₂ y C₃H₇OONO₂. Los resultados obtenidos ayudan a la correcta asignación de las transiciones electrónicas observadas experimentalmente por otros autores. Los peroxinitratos de alquilo se encuentran en la atmósfera contaminada y actúan como reservas de radicales RO₂ y NO_x. Finalmente en el capítulo 6 se estiman las entalpías de formación de las moléculas CF₃C(O)SH y CF₃C(O)SCF₃. Estos compuestos presentan interés atmosférico principalmente cuando tienen en su estructura grupos sustituyentes tales como halógenos, radicales CF₃ y NCO. Además se realizó un análisis de los orbitales moleculares de estas moléculas para explicar la preferencia de la conformación syn sobre la anti y una comparación entre los espectros UV-vis experimentales y teóricos.