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    Diario oficial del Ministerio de la Guerra: 23/11/1922

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    Síntese de azacalixarenos para o reconhecimento molecular de aniões

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    Doutoramento em QuímicaNo âmbito desta dissertação são apresentados novos recetores sintéticos baseados na plataforma macrocíclica tetraazacalix[2]areno[2]triazina incorporando bases de purina ou unidades de aminoácidos naturais. Estes recetores foram preparados tendo como objectivo o reconhecimento seletivo de fármacos e aniões biologicamente relevantes. No primeiro capítulo é apresentada uma revisão bibliográfica sobre recetores derivados de tetraazacalix[2]areno[2]triazina demonstrando-se que a funcionalização desta plataforma, nos anéis de triazina ou nos anéis benzénicos, encontra-se ainda na infância bem como a investigação das suas afinidades para aniões. Subsequentemente, considerando os aniões principais estudados nesta tese, aniões carboxilatos alifáticos, aromáticos e aminoácidos é apresentada uma revisão bibliográfica sobre os estudos de reconhecimento molecular reportados na literatura, entre derivados de calix[4]areno e este tipo de aniões. No segundo capítulo descrevem-se as sínteses de recetores com uma ou duas unidades de aminoácido, L-alanina (AC1A, AC2A) e L-triptofano (AC2T), ancoradas nos anéis benzénicos da plataforma tetraazacalix[2]areno[2]triazina. Como demostrado no capítulo 3, os grupos N-H dos azotos em ponte são locais de reconhecimento de aniões. Neste contexto, estes macrociclos foram também metilados nos azotos em ponte (Me4AC2A e Me4AC2T) de modo a direcionar o reconhecimento cooperativo de aniões exclusivamente através dos grupos N-H das unidades de aminoácidos. A lipofilicidade destas moléculas foi alterada por substituição dos átomos de cloro das triazinas por dihexilamina. Os compostos sintetizados foram caracterizados através de técnicas espetroscópicas complementadas em alguns compostos por difração de raios X de cristal único. No capítulo 3 apresentam-se os estudos de reconhecimento molecular entre os recetores sintetizados e aniões derivados de ácidos carboxílicos (mono, di e tricarboxílicos) alifáticos, aromáticos, isoméricos e aniões inorgânicos. Estes estudos foram efetuados em DMSO-d6 ou em CDCl3 por titulações de RMN de 1H com determinação das respetivas constantes de associação. Para os recetores AC1A e AC2A o reconhecimento da maioria dos aniões estudados ocorre simultaneamente através dos grupos N-H dos azotos em ponte e do N-H da amida do braço da L-alanina. Contudo, no caso do isoftalato e tricarboxilato, com dois e três grupos carboxilato em posição meta, ocorre preferencialmente através dos dois braços de L-alanina como sugerido por estudos de dinâmica molecular em DMSO. Os estudos de associação realizados para os macrociclos que contêm unidades de L-triptofano, AC2T e Me4AC2T, mostraram que o reconhecimento de aniões é efetuado preferencialmente através de ligações de hidrogénio estabelecidas com os grupos amida e amina do grupo indole dos braços de aminoácido em detrimento das aminas em ponte como em AC1A e AC2A. Para a série dos carboxilatos alifáticos verifica-se que o recetor Me4AC2A tem maior afinidade com o anião glutarato (K= 389 M-1, DMSO-d6) enquanto o recetor Me4AC2T associa-se mais fortemente com o anião oxalato (K= 776 M-1, CDCl3). Todas as Job plots efetuadas confirmaram que as entidades estudadas obedeciam a uma estequiometria recetor/anião de 1:1.In this thesis new synthetic receptors based on a tetraazacalix[2]arene[2]triazine macrocyclic platform incorporating purine bases or amino acid derivatives are presented. These macrocycles were prepared to act as selective recognition receptors of drugs or biological relevant anions. The first chapter reviews previous work about derivatized tetraazacalix[2]arene[2]triazine receptors, showing that the functionalization of either the triazine or the benzene rings for this platform is still in its infancy, which also applies for the investigation of its affinity to anions. Considering the anions studied in this thesis, carboxylate anions such as aliphatic, aromatic and amino acids, a bibliographic revision about molecular recognition between calix[4]arenes and this type of anions is also presented. The second chapter discusses the synthesis of receptors with one or two unities of amino acids, L-alanine (AC1A, AC2A) and L-tryptophan (AC2T), anchored to the benzene rings of the tetraazacalix[2]arene[2]triazine platform. As shown in the chapter 3, the bridged NH groups act as recognition sites for anions. In this context, the bridged nitrogen atoms (Me4AC2A e Me4AC2T) of the macrocycles were methylated to direct the cooperative recognition of the anions towards the NH group units of the amino acids. The lipophilicity of these molecules changed with the substitution of the chlorine atoms on the triazine by di-hexylamine. The compounds were characterized by spectroscopic techniques and in some cases by single crystal X-ray analysis. In chapter 3, molecular recognition studies between the synthesized receptors and carboxylic acid derivatives (mono, di and tricarboxylics) such as aliphatic, aromatic, isomeric, amino acids and inorganic anions are presented. These studies were performed either in DMSO-d6 or CDCl3 by 1H NMR titrations followed by determination of association constants. For the receptors AC1A and AC2A the recognition of the majority of the anions is done by the NH bridged groups and the NH group of the L-alanine amide. However, in the case of the isophtalate and the tricarboxylate anions, containing respectively two and three carboxylate groups in the meta position, the recognition occurs preferentially with the two arms of the L-alanine, as suggested by molecular dynamic studies in DMSO. The association studies performed on the macrocycles derivatized with L-tryptophan, AC2T and Me4AC2T, showed that the recognition of the anions occurs, preferentially, by hydrogen bonding with the amide and the pyrrole groups of the amino acid arms instead of the bridged amines as verified for AC1A and AC2A. For the aliphatic carboxylates it was observed that the receptor Me4AC2A as higher affinity for the glutarate (K= 389 M-1, DMSO-d6) anion while the receptor Me4AC2T associates more strongly with the oxalate anion (K= 776 M-1, CDCl3). Every Job plots show that the entities formed obey a 1:1 receptor/anion stoichiometry

    Técnicas de codificação para sistemas sem fios por infravermelhos

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    Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaEste trabalho insere-se na área de comunicações sem fios por infravermelhos. Os elevados níveis de ruído presente nos ambientes de trabalho e a grande variação espacio-temporal do canal de comunicação, bem como as limitações de potência de sinal por motivos de segurança, condicionam o desempenho deste tipo de comunicações. Existe desta forma uma notória necessidade de investigar técnicas de processamento que combatam as adversidades dos canais de comunicação e permitam obter melhores desempenhos. A escolha da técnica de modulação a usar é determinante no desempenho do sistema. Tendo como base a elevada eficiência de potência do esquema de modulação da posição de um pulso (PPM), foram estudadas outras modulações baseadas em PPM, tais como APPM e OPPM. A avaliação comparativa das várias propostas de modulação incluem parâmetros como eficiência de potência, eficiência espectral e complexidade de implementação. Uma das técnicas de processamento de sinal passíveis de incrementar o desempenho das comunicações é a introdução de codificação utilizando códigos correctores de erros. Para as várias modulações em estudo é feita uma avaliação do seu desempenho com codificação calculando a capacidade de canal para cada modulação. São analisadas as técnicas mais convencionais de codificação como os códigos de blocos e os códigos convolucionais. Por forma a tentar aumentar os ganhos de codificação são estudadas técnicas conjuntas de modulação e codificação recorrendo a códigos TCM, fazendo uma pesquisa computacional dos melhores códigos TCM para algumas das modulações propostas. Uma vez mais é efectuado um estudo comparativo dos desempenhos alcançados com sistemas sem codificação usando PPM e os sistemas com codificação TCM usando as modulações baseadas em PPM, ou seja as modulações APPM e OPPM. Os desempenho dos esquemas TCM propostos são avaliados em cenários próximos de uma implementação prática, nomeadamente, na avaliação de alguns sistemas de comunicação com adaptação das taxas de transmissão e em ambientes com dispersão multipercurso estudando o efeito da interferência entre-símbolos induzida. Este estudo integrou-se no projecto de investigação IRWLAN e apresenta parte do trabalho de dimensionamento e projecto do mecanismo de adaptação de taxas de transmissão.This work approaches the area of infrared wireless communications. Once the indoor office environment is populated with unregulated sources of light, creating a variable and noisy environment, the power consumption and eye safety concerns limit the average transmitter power. These conditions govern the optical link design making it a demanding task. Thus, there is a necessity on the processing techniques research able to fight the communication channel adversities and allow getting better performances. An accurate choice of the modulation technique to use is determinative in the system performance. The high average-power efficiency of pulse position modulation (PPM) schemes, motivated the study of other modulations based on PPM, such as APPM and OPPM. The comparative evaluation of these modulation proposals includes parameters as power efficiency, spectral efficiency and implementation complexity. One possible signal processing technique to improve the wireless infrared communications performance is the appliance of error correction codes. The performance capabilities, when coding is used with the modulations in study, are evaluated resorting to the channel capacity calculations. The use of conventional coding techniques, like convolucional and block codes, is analysed. But the classical separation of coding and modulation requires some bandwidth expansion, what may be unacceptable when the channel is bandwidth constrained. In these cases, one should combine the modulation and coding schemes accordingly TCM. In order to access the coding profits of APPM and OPPM schemes with TCM codes, relatively uncoded PPM systems, computational research of best codes are made. The performance for the proposed TCM codes is evaluated in near reality cenaries, namely, evaluating some multirate adaptive systems and considering the effects of inter-symbol interference induced by dispersion in multipath channels. The definition and design work for the transmission rate adaptation mechanism done as part of IRWLAN project is reported

    Receptores de aniões baseados em azacalix[4]arenos e isoftalamidas

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    Doutoramento em QuímicaNesta tese, desenvolvida no âmbito do Programa Doutoral em Química da Universidade de Aveiro, foram desenvolvidos novos receptores sintéticos construídos a partir da plataforma macrocíclica tetraazacalix[2]areno[2]triazina ou do fragmento de isoftalamida. Ambas as unidades estruturais foram decora-das com grupos de reconhecimento molecular baseados em grupos amida e/ou ureia com o objectivo de actuarem como receptores selectivos de aniões com importância biológica ou farmacológica, incluindo acetato, oxalato, malo-nato, succinato, glutarato, diglicolato, L- e D-NHBoc-alanina, (S)- e (R)-fenilpro-panoato, (S,S)- e (R,R)-tartarato, fumarato, maleato, Cl-, HCO3-, H2PO4-, HSO4- e SO42-. No Capítulo 1 é efectuada uma revisão bibliográfica dos desenvolvimentos recentes na síntese, caracterização estrutural e aplicações de receptores fun-cionais relacionados com os desenvolvidos no âmbito desta tese, com especial incidência para aqueles que foram estudados como receptores de aniões. Neste domínio, enquanto que receptores derivados da isoftalamida têm sido bastante estudados ao longo das últimas décadas, o desenvolvimento de receptores de aniões inspirados em heteracalix[2]areno[2]triazinas ainda se encontra a dar os primeiros passos. No Capítulo 2 é apresentada a síntese de quatro novos macrociclos derivados de tetraazacalix[2]areno[2]triazina incorporando um ou dois braços de L-alanina (A1, A2) ou de L-leucina (L1, L2) nos anéis benzénicos, e derivados com grupos amida como unidades de reconhecimento. Adicionalmente, são também apresentados dois novos azacalix[2]areno[2]triazinas contendo um (U1) ou dois (U2) braços com grupos ureia substituídos com um grupo (S)-metilbenzílico. Foram ainda preparados os macrociclos A2Me4 e U2Me4 por metilação dos átomos de azoto em ponte de A2 e U2, os quais foram posterior-mente utilizados em estudos de associação. Os compostos sintetizados foram caracterizados através de técnicas espectroscópicas, complementadas por difracção de raios X de cristal único no caso de U2Me4. O Capítulo 3 contempla os estudos de reconhecimento molecular entre os macrociclos A2Me4 e U2Me4 e os aniões derivados de ácidos mono- e dicarbo-xílicos alifáticos, ácidos carboxílicos isoméricos (enantiómeros e isómeros geométricos), aminoácidos e polioxaniões acima referidos, excepto HCO3-. Os estudos de associação foram realizados através de técnicas de titulação por RMN 1H com determinação das respectivas constantes de afinidade. Todas as associações estudadas apresentaram uma estequiometria receptor-substrato 1:1 com excepção das associações formadas entre A2Me4 e U2Me4 com H2PO4- (1:2). Os complexos A2Me4∙SO42- e U2Me4∙(H2PO4-)2 são os mais estáveis com constantes de associação de 7,4 × 104 M-1 e superior a 105 M-2, respectivamente. O reconhecimento dos dicarboxilatos ocorreu através dos dois braços do macrociclo, com os aniões com grupos carboxilato separados por cadeias alifáticas mais compridas (glutarato e diglicolato) apresentando um melhor ajuste aos braços de A2Me4 e U2Me4. Não foi observado reconheci-mento enantiosselectivo de aniões. Em contraste, as constantes de afinidade para as associações com os aniões dos isómeros cis (maleato) e trans (fumarato) do ácido but-2-enodióico, de 89 e 4920 M-1 para A2Me4 e 481 e 4007 M-1 para U2Me4, respectivamente, sugerem selectividade de ambos os receptores para o fumarato. No Capítulo 4 é descrita a síntese de nove receptores acíclicos incorporando a unidade de isoftalamida (Iso-1 a Iso-9) e braços laterais com grupos de reconhecimento de aniões. Enquanto que o receptor Iso-1 possui como unida-des de reconhecimento apenas grupos amida, os receptores Iso-2, Iso-3, Iso-5, Iso-6, Iso-7 e Iso-9 possuem grupos amida e ureia, e os derivados Iso-4 e Iso-8 grupos amida e sulfonilureia. Em cada um destes compostos, os grupos de reconhecimento estão separados por uma cadeia etilénica cuja flexibilidade confere um melhor ajuste com os aniões. Os derivados de isoftalamida preparados foram caracterizados através de técnicas espectroscópicas. No Capítulo 5 são apresentados os estudos de associação realizados por técnicas de titulação por RMN 1H entre Iso-1, Iso-2, Iso-4, Iso-6 e Iso-8 com os aniões H2PO4-, HCO3-, Cl- e oxalato. Os receptores Iso-1, Iso-2 e Iso-6 apresentaram maior afinidade para o dianião, com valores de Kass de 6100, 7800 e 9800 M-1 respectivamente, e menor para Cl- (17 < Kass < 19 M-1). Foram sempre formadas associações mais estáveis com H2PO4- (294 < Kass < 427 M-1) comparativamente a HCO3-, sendo que a associação mais forte com este últi-mo foi determinada com Iso-2 (Kass = 95 M-1). As moléculas de Iso-4 e Iso-8 sofreram desprotonação dos grupos sulfonilureia na presença de todos os aniões excepto de Cl-. No Capítulo 6 apresentam-se as conclusões gerais e no Capítulo 7 descrevem-se os procedimentos experimentais e também os dados espectroscópicos dos produtos obtidos.In this thesis, developed within the PhD Program in Chemistry of the University of Aveiro, new synthetic receptors containing the macrocyclic platform tetraazacalix[2]arene[2]triazine or the isophthalamide scaffold were synthesized. Both structural units contain amide and urea as binding units for pharmacologically or biologically relevant anions, such as acetate, oxalate, malonate, succinate, glutarate, diglycolate, L- and D-alanine, (S)- and (R)-phenylpropanoate, (S,S)- and (R,R)-tartarate, fumarate, maleate, Cl-, HCO3-, H2PO4-, HSO4- and SO42-. Chapter 1 is dedicated to the state of art in the synthesis, structural characterization and applications of functional receptors related with the synthetic molecules developed within the scope of this thesis, with special attention to the ones that have been studied as anion receptors. While isophthalamides have been quite exploited in the anion recognition chemistry throughout the last 20 years, receptors inspired in the azacalix[2]arene[2]triazine moiety are still giving their first steps. In Chapter 2 is presented the synthesis of four new azacalix[2]arene[2]triazines bearing one or two L-alanine (A1, A2) or L-leucine (L1, L2) arms based in amide groups as recognition units, which are attached to the macrocyclic benzyl rings. Two other azacalix[2]arene[2]triazines containing one (U1) or two (U2) arms bearing urea groups, previously prepared by coupling (S)-methylbenzyl isocyanate and ethanolamine, are also presented. The bridging NH groups of azacalixarenes A2 and U2 were subsequently methylated, yielding A2Me4 and U2Me4. Only the anion affinity of these two molecules was investigated. The synthesized compounds were characterized through spectroscopic techniques, complemented by single crystal X ray diffraction in the case of U2Me4. The 3rd Chapter comprises the molecular recognition studies between both macrocycles A2Me4 and U2Me4 and the anions derived from mono- and dicarboxylic aliphatic acids, isomeric carboxylic acids (enantiomers and geometrical isomers), amino acids and also polioxanions, except for HCO3-. These studies were carried out through 1H NMR titration techniques with determination of their binding constants. All associations presented a 1:1 receptor-substrate stoichiometry except for the ones between A2Me4 and U2Me4 with H2PO4- (1:2). It was determined that the most stable complexes were A2Me4∙SO42- and U2Me4∙(H2PO4-)2, with stability constants of 7,4 × 104 M-1 and higher than 105 M-2, respectively. The recognition of the aliphatic dicarboxylates occurred through both arms of the macrocycle, with the carboxylate groups separated by the longest aliphatic chains (glutarate and diglycolate) yielding the best fine-tuned associations. No enantiosselective recognition was observed with the studied chiral anions. In contrast, the affinity constants for the associations with both the cis (maleate) and trans (fumarate) anionic isomers of but-2-enedioic acid, of 89 and 4920 M-1 for A2Me4 and 481 and 4007 M-1 for U2Me4, respectively, suggest that both receptors show selectivity towards fumarate. In Chapter 4 is described the synthesis of nine new acyclic isophthalamide receptors (Iso-1 – Iso-9) bearing lateral arms with anion recognition groups. While Iso-1 has recognition units based only on amide groups, Iso-2, Iso-3, Iso-5, Iso-6, Iso-7 and Iso-9 have both amide and urea units, and Iso-4 and Iso-8 have amide and sulfonylurea as binding units. All of these compounds contain a flexible ethylene spacer between the recognition groups of each arm, thus furnishing fine-tuned adjustments with the anions. The synthesized isophthalamide derivatives were characterized by spectroscopic techniques. Chapter 5 covers the 1H NMR association studies carried out between Iso-1, Iso-2, Iso-4, Iso-6 and Iso-8 with Cl-, H2PO4-, HCO3- and oxalate anions. Iso-1, Iso-2 and Iso-6 formed the strongest associations with oxalate, with association constants (Kass) of 6100, 7800 and 9800 M-1, respectively, and the weakest with Cl- (17 < Kass < 19 M-1). H2PO4- always formed stronger associations (294 < Kass < 427 M-1) than HCO3-, with the latter assembling preferably with Iso-2 (Kass = 95 M-1). The sulfonylurea groups of Iso-4 and Iso-8 were deprotonated in the presence of all anions, apart from Cl-. In Chapter 6, the main conclusions from this PhD research program are presented, and, at last, Chapter 7 describes all experimental procedures as well as the spectroscopic data of the synthesized compounds

    Programación del método de los elementos finitos aplicado al análisis mecánico estático de sólidos

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    ilustraciones, diagramas, graficasDesde la década de los sesenta, el método de los elementos finitos ha sido utilizado para representar el comportamiento mecánico de sólidos. Su aproximación ha mejorando progresivamente mediante diferentes modelos constitutivos de los materiales, relaciones entre la deformación y el desplazamiento y formulaciones de los elementos, entre otros factores. Por otro lado, la capacidad de cálculo y la facilidad de programación de los computadores han evolucionado rápidamente desde entonces, y actualmente proporcionan la posibilidad de realizar análisis complejos con un costo computacional bajo. El método de los elementos finitos exige indudablemente la implementación de un programa de computador para resolver problemas con un nivel de precisión aceptable. Por lo tanto, el oficio de programar es importante para comprender esta técnica numérica. Los lenguajes de programación interpretados o de alto nivel facilitan esa tarea sacrificando un poco la eficiencia. GNU-Octave y Matlab son lenguajes de este tipo muy similares, preparados con funciones de cálculo numérico útiles para el análisis con matrices. La generación de una malla de elementos finitos asociada a las condiciones de borde, las acciones externas y las propiedades mecánicas de los materiales es un proceso previo al análisis cuyo desarrollo requiere conocimiento en computación gráfica. Después del proceso de cálculo, también se necesita conocimiento en dicha área para representar de forma gráfica los resultados sobre la malla. Cuando la meta es entender el método de los elementos finitos y cómo se implementa, es práctico utilizar herramientas que realicen el pre- y posproceso alrededor del análisis. Existen programas de este tipo, como GMSH y GiD, que permiten crear el archivo de datos de la malla de elementos finitos de un problema y presentar de forma gráfica los resultados obtenidos de su análisis. Objetivo y alcance El principal objetivo de este libro es contribuir al proceso de aprendizaje del método de los elementos finitos aplicado a la mecánica de sólidos, a través de tres estrategias: la presentación resumida de los conceptos del modelo numérico, la descripción detallada del proceso de análisis y su implementación en un lenguaje de programación interpretado, y la preparación de ejemplos de aplicación mediante la construcción de la malla de elementos finitos y la representación gráfica de sus resultados. El problema planteado y resuelto consiste en obtener las componentes del desplazamiento, la deformación y el esfuerzo en cada punto material de un sólido sometido a acciones externas estáticas como desplazamiento impuesto, carga puntual, presión y peso propio. Se considera que los materiales que conforman el sólido, cumpliendo la Ley de Hooke, exhiben un comportamiento elástico, lineal e isotrópico. Asimismo, la relación entre las componentes de deformación y desplazamiento está definida por la teoría de deformación infinitesimal. El problema se formula e implementa de acuerdo con el método de los elementos finitos sobre un espacio tridimensional. Asimismo, este se resuelve de forma simplificada en dominios unidimensionales y bidimensionales. Este libro está dirigido a estudiantes de grado y postgrado en ingeniería civil e ingeniería mecánica, interesados en el campo de la mecánica computacional de sólidos. Su comprensión requiere un conocimiento básico en mecánica de sólidos y puede apoyarse en textos sobre el método de los elementos finitos para profundizar sus conceptos. Si el lector está familiarizado con la programación estructurada de computadores y el lenguaje interpretado de GNU-Octave o Matlab, se le facilitará la comprensión con respecto a la implementación numérica del método. En algunos capítulos del libro, el lector podría entrenarse en la generación de mallas de elementos finitos para problemas bidimensionales y tridimensionales mediante el programa GMSH. Asimismo, podría prepararse para representar los resultados gráficamente de cada simulación utilizando el mismo programa. También podría entrenarse en el uso del programa GiD para problemas mecánicos bidimensionales. (Texto tomado de la fuente
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