Estructura computacional i aplicacions de la semblança molecular quàntica

La tesis tracta diferents aspectes relacionats amb el càlcul de la semblança quàntica, així com la seva aplicació en la racionalització i predicció de l'activitat de fàrmacs. Es poden destacar dos progressos importants en el desenvolupament de noves metodologies que faciliten el càlcul de les mesures de semblança quàntica. En primer lloc, la descripció de les molècules mitjançant les funciones densitat aproximades PASA (Promolecular Atomic Shell Approximation) ha permès descriure amb suficient precisió la densitat electrònica dels sistemes moleculars analitzats, reduint substancialment el temps de càlcul de les mesures de semblança. En segon lloc, el desenvolupament de tècniques de superposició molecular específiques de les mesures de semblança quàntica ha permès resoldre el problema de l'alineament en l'espai dels compostos comparats. El perfeccionament d'aquests nous procediments i algoritmes matemàtics associats a les mesures de semblança molecular quàntica, ha estat essencial per poder progressar en diferents disciplines de la química computacional, sobretot les relacionades amb les anàlisis quantitatives entre les estructures moleculars i les seves activitats biològiques, conegudes amb les sigles angleses QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships). Precisament en l'àrea de les relacions estructura-activitat s'han presentat dues aproximacions fonamentades en la semblança molecular quàntica que s'originen a partir de dues representacions diferents de les molècules. La primera descripció considera la densitat electrònica global de les molècules i és important, entre altres, la disposició dels objectes comparats en l'espai i la seva conformació tridimensional. El resultat és una matriu de semblança amb les mesures de semblança de tots els parells de compostos que formen el conjunt estudiat. La segona descripció es fonamenta en la partició de la densitat global de les molècules en fragments. S'utilitzen mesures d'autosemblança per analitzar els requeriments bàsics d'una determinada activitat des del punt de vista de la semblança quàntica. El procés permet la detecció de les regions moleculars que són responsables d'una alta resposta biològica. Això permet obtenir un patró amb les regions actives que és d'evident interès per als propòsits del disseny de fàrmacs. En definitiva, s'ha comprovat que mitjançant la simulació i manipulació informàtica de les molècules en tres dimensions es pot obtenir una informació essencial en l'estudi de la interacció entre els fàrmacs i els seus receptors macromoleculars.

Funcions densitat i semblança molecular quàntica: nous desenvolupaments i aplicacions

La present tesi, tot i que emmarcada dins de la teoria de les Mesures Semblança Molecular Quántica (MQSM), es deriva en tres àmbits clarament definits: - La creació de Contorns Moleculars de IsoDensitat Electrònica (MIDCOs, de l'anglès Molecular IsoDensity COntours) a partir de densitats electròniques ajustades. - El desenvolupament d'un mètode de sobreposició molecular, alternatiu a la regla de la màxima semblança. - Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR, de l'anglès Quantitative Structure-Activity Relationships). L'objectiu en el camp dels MIDCOs és l'aplicació de funcions densitat ajustades, ideades inicialment per a abaratir els càlculs de MQSM, per a l'obtenció de MIDCOs. Així, es realitza un estudi gràfic comparatiu entre diferents funcions densitat ajustades a diferents bases amb densitats obtingudes de càlculs duts a terme a nivells ab initio. D'aquesta manera, l'analogia visual entre les funcions ajustades i les ab initio obtinguda en el ventall de representacions de densitat obtingudes, i juntament amb els valors de les mesures de semblança obtinguts prèviament, totalment comparables, fonamenta l'ús d'aquestes funcions ajustades. Més enllà del propòsit inicial, es van realitzar dos estudis complementaris a la simple representació de densitats, i són l'anàlisi de curvatura i l'extensió a macromolècules. La primera observació correspon a comprovar no només la semblança dels MIDCOs, sinó la coherència del seu comportament a nivell de curvatura, podent-se així observar punts d'inflexió en la representació de densitats i veure gràficament aquelles zones on la densitat és còncava o convexa. Aquest primer estudi revela que tant les densitats ajustades com les calculades a nivell ab initio es comporten de manera totalment anàloga. En la segona part d'aquest treball es va poder estendre el mètode a molècules més grans, de fins uns 2500 àtoms. Finalment, s'aplica part de la filosofia del MEDLA. Sabent que la densitat electrònica decau ràpidament al allunyar-se dels nuclis, el càlcul d'aquesta pot ser obviat a distàncies grans d'aquests. D'aquesta manera es va proposar particionar l'espai, i calcular tan sols les funcions ajustades de cada àtom tan sols en una regió petita, envoltant l'àtom en qüestió. Duent a terme aquest procés, es disminueix el temps de càlcul i el procés esdevé lineal amb nombre d'àtoms presents en la molècula tractada. En el tema dedicat a la sobreposició molecular es tracta la creació d'un algorisme, així com la seva implementació en forma de programa, batejat Topo-Geometrical Superposition Algorithm (TGSA), d'un mètode que proporcionés aquells alineaments que coincideixen amb la intuïció química. El resultat és un programa informàtic, codificat en Fortran 90, el qual alinea les molècules per parelles considerant tan sols nombres i distàncies atòmiques. La total absència de paràmetres teòrics permet desenvolupar un mètode de sobreposició molecular general, que proporcioni una sobreposició intuïtiva, i també de forma rellevant, de manera ràpida i amb poca intervenció de l'usuari. L'ús màxim del TGSA s'ha dedicat a calcular semblances per al seu ús posterior en QSAR, les quals majoritàriament no corresponen al valor que s'obtindria d'emprar la regla de la màxima semblança, sobretot si hi ha àtoms pesats en joc. Finalment, en l'últim tema, dedicat a la Semblança Quàntica en el marc del QSAR, es tracten tres aspectes diferents: - Ús de matrius de semblança. Aquí intervé l'anomenada matriu de semblança, calculada a partir de les semblances per parelles d'entre un conjunt de molècules. Aquesta matriu és emprada posteriorment, degudament tractada, com a font de descriptors moleculars per a estudis QSAR. Dins d'aquest àmbit s'han fet diversos estudis de correlació d'interès farmacològic, toxicològic, així com de diverses propietats físiques. - Aplicació de l'energia d'interacció electró-electró, assimilat com a una forma d'autosemblança. Aquesta modesta contribució consisteix breument en prendre el valor d'aquesta magnitud, i per analogia amb la notació de l'autosemblança molecular quàntica, assimilar-la com a cas particular de d'aquesta mesura. Aquesta energia d'interacció s'obté fàcilment a partir de programari mecanoquàntic, i esdevé ideal per a fer un primer estudi preliminar de correlació, on s'utilitza aquesta magnitud com a únic descriptor. - Càlcul d'autosemblances, on la densitat ha estat modificada per a augmentar el paper d'un substituent. Treballs previs amb densitats de fragments, tot i donar molt bons resultats, manquen de cert rigor conceptual en aïllar un fragment, suposadament responsable de l'activitat molecular, de la totalitat de l'estructura molecular, tot i que les densitats associades a aquest fragment ja difereixen degut a pertànyer a esquelets amb diferents substitucions. Un procediment per a omplir aquest buit que deixa la simple separació del fragment, considerant així la totalitat de la molècula (calcular-ne l'autosemblança), però evitant al mateix temps valors d'autosemblança no desitjats provocats per àtoms pesats, és l'ús de densitats de Forats de fermi, els quals es troben definits al voltant del fragment d'interès. Aquest procediment modifica la densitat de manera que es troba majoritàriament concentrada a la regió d'interès, però alhora permet obtenir una funció densitat, la qual es comporta matemàticament igual que la densitat electrònica regular, podent-se així incorporar dins del marc de la semblança molecular. Les autosemblances calculades amb aquesta metodologia han portat a bones correlacions amb àcids aromàtics substituïts, podent així donar una explicació al seu comportament. Des d'un altre punt de vista, també s'han fet contribucions conceptuals. S'ha implementat una nova mesura de semblança, la d'energia cinètica, la qual consisteix en prendre la recentment desenvolupada funció densitat d'energia cinètica, la qual al comportar-se matemàticament igual a les densitats electròniques regulars, s'ha incorporat en el marc de la semblança. A partir d'aquesta mesura s'han obtingut models QSAR satisfactoris per diferents conjunts moleculars. Dins de l'aspecte del tractament de les matrius de semblança s'ha implementat l'anomenada transformació estocàstica com a alternativa a l'ús de l'índex Carbó. Aquesta transformació de la matriu de semblança permet obtenir una nova matriu no simètrica, la qual pot ser posteriorment tractada per a construir models QSAR.

Desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica

La present Tesi Doctoral, titulada desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica, tracta, fonamentalment, els aspectes de càlcul de mesures de semblança basades en la comparació de funcions de densitat electrònica.El primer capítol, Semblança quàntica, és introductori. S'hi descriuen les funcions de densitat de probabilitat electrònica i llur significança en el marc de la mecànica quàntica. Se n'expliciten els aspectes essencials i les condicions matemàtiques a satisfer, cara a una millor comprensió dels models de densitat electrònica que es proposen. Hom presenta les densitats electròniques, mencionant els teoremes de Hohenberg i Kohn i esquematitzant la teoria de Bader, com magnituds fonamentals en la descripció de les molècules i en la comprensió de llurs propietats.En el capítol Models de densitats electròniques moleculars es presenten procediments computacionals originals per l'ajust de funcions densitat a models expandits en termes de gaussianes 1s centrades en els nuclis. Les restriccions físico-matemàtiques associades a les distribucions de probabilitat s'introdueixen de manera rigorosa, en el procediment anomenat Atomic Shell Approximation (ASA). Aquest procediment, implementat en el programa ASAC, parteix d'un espai funcional quasi complert, d'on se seleccionen variacionalment les funcions o capes de l'expansió, d'acord als requisits de no negativitat. La qualitat d'aquestes densitats i de les mesures de semblança derivades es verifica abastament. Aquest model ASA s'estén a representacions dinàmiques, físicament més acurades, en quant que afectades per les vibracions nuclears, cara a una exploració de l'efecte de l'esmorteïment dels pics nuclears en les mesures de semblança molecular. La comparació de les densitats dinàmiques respecte les estàtiques evidencia un reordenament en les densitats dinàmiques, d'acord al que constituiria una manifestació del Principi quàntic de Le Chatelier. El procediment ASA, explícitament consistent amb les condicions de N-representabilitat, s'aplica també a la determinació directe de densitats electròniques hidrogenoides, en un context de teoria del funcional de la densitat.El capítol Maximització global de la funció de semblança presenta algorismes originals per la determinació de la màxima sobreposició de les densitats electròniques moleculars. Les mesures de semblança molecular quàntica s'identifiquen amb el màxim solapament, de manera es mesuri la distància entre les molècules, independentment dels sistemes de referència on es defineixen les densitats electròniques. Partint de la solució global en el límit de densitats infinitament compactades en els nuclis, es proposen tres nivells de aproximació per l'exploració sistemàtica, no estocàstica, de la funció de semblança, possibilitant la identificació eficient del màxim global, així com també dels diferents màxims locals. Es proposa també una parametrització original de les integrals de recobriment a través d'ajustos a funcions lorentzianes, en quant que tècnica d'acceleració computacional. En la pràctica de les relacions estructura-activitat, aquests avenços possibiliten la implementació eficient de mesures de semblança quantitatives, i, paral·lelament, proporcionen una metodologia totalment automàtica d'alineació molecular. El capítol Semblances d'àtoms en molècules descriu un algorisme de comparació dels àtoms de Bader, o regions tridimensionals delimitades per superfícies de flux zero de la funció de densitat electrònica. El caràcter quantitatiu d'aquestes semblances possibilita la mesura rigorosa de la noció química de transferibilitat d'àtoms i grups funcionals. Les superfícies de flux zero i els algorismes d'integració usats han estat publicats recentment i constitueixen l'aproximació més acurada pel càlcul de les propietats atòmiques. Finalment, en el capítol Semblances en estructures cristal·lines hom proposa una definició original de semblança, específica per la comparació dels conceptes de suavitat o softness en la distribució de fonons associats a l'estructura cristal·lina. Aquests conceptes apareixen en estudis de superconductivitat a causa de la influència de les interaccions electró-fonó en les temperatures de transició a l'estat superconductor. En aplicar-se aquesta metodologia a l'anàlisi de sals de BEDT-TTF, s'evidencien correlacions estructurals entre sals superconductores i no superconductores, en consonància amb les hipòtesis apuntades a la literatura sobre la rellevància de determinades interaccions.Conclouen aquesta tesi un apèndix que conté el programa ASAC, implementació de l'algorisme ASA, i un capítol final amb referències bibliogràfiques.

Molecular quantum similarity in QSAR: applications in computer-aided molecular design

La present tesi està centrada en l'ús de la Teoria de Semblança Quàntica per a calcular descriptors moleculars. Aquests descriptors s'utilitzen com a paràmetres estructurals per a derivar correlacions entre l'estructura i la funció o activitat experimental per a un conjunt de compostos. Els estudis de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat són d'especial interès per al disseny racional de molècules assistit per ordinador i, en particular, per al disseny de fàrmacs. Aquesta memòria consta de quatre parts diferenciades. En els dos primers blocs es revisen els fonaments de la teoria de semblança quàntica, així com l'aproximació topològica basada en la teoria de grafs. Ambdues teories es fan servir per a calcular els descriptors moleculars. En el segon bloc, s'ha de remarcar la programació i implementació de programari per a calcular els anomenats índexs topològics de semblança quàntica. La tercera secció detalla les bases de les Relacions Quantitatives Estructura-Activitat i, finalment, el darrer apartat recull els resultats d'aplicació obtinguts per a diferents sistemes biològics.

Vibrational perturbation theory

Expressions are derived for the Jacobian of the coriolis ζ interaction constants and the centrifugal stretching constants (DJ, DJK, etc.) with respect to the force constants in a vibrating-rotating molecule.

ASYM20: a program for force constant and normal coordinate calculations, with a critical review of the theory involved

The theory of harmonic force constant refinement calculations is reviewed, and a general-purpose program for force constant and normal coordinate calculations is described. The program, called ASYM20. is available through Quantum Chemistry Program Exchange. It will work on molecules of any symmetry containing up to 20 atoms and will produce results on a series of isotopomers as desired. The vibrational secular equations are solved in either nonredundant valence internal coordinates or symmetry coordinates. As well as calculating the (harmonic) vibrational wavenumbers and normal coordinates, the program will calculate centrifugal distortion constants, Coriolis zeta constants, harmonic contributions to the α′s. root-mean-square amplitudes of vibration, and other quantities related to gas electron-diffraction studies and thermodynamic properties. The program will work in either a predict mode, in which it calculates results from an input force field, or in a refine mode, in which it refines an input force field by least squares to fit observed data on the quantities mentioned above. Predicate values of the force constants may be included in the data set for a least-squares refinement. The program is written in FORTRAN for use on a PC or a mainframe computer. Operation is mainly controlled by steering indices in the input data file, but some interactive control is also implemented.

Molecular structure of 2,5-dihydropyrrole (C4NH7), obtained by gas-phase electron diffraction and theoretical calculations

The structure of 2,5-dihydropyrrole (C4NH7) has been determined by gas-phase electron diffraction (GED), augmented by the results from ab initio calculations employing third-order Moller-Plesset (MP3) level of theory and the 6-311+G(d,p) basis set. Several theoretical calculations were performed. From theoretical calculations using MP3/6-311+G(d,p) evidence was obtained for the presence of an axial (63%) (N-H bond axial to the CNC plane) and an equatorial conformer (37%) (N-H bond equatorial to the CNC plane). The five-membered ring was found to be puckered with the CNC plane inclined at 21.8 (38)° to the plane of the four carbon atoms.

Molecular structures of trimethylchlorogermane, (CH3)(3)GeCl, and trimethylbromogermane, (CH3)(3)GeBr, obtained by gas-phase electron diffraction and theoretical calculations

The structures of trimethylchlorogermane ((CH3)(3)GeCl) and trimethylbromogermane ((CH3)(3)GeBr) have been determined by gas-phase electron diffraction (GED), augmented by the results from ab initio calculations employing second-order Moller-Plesset (MP2) level of theory and the 6-311+G(d) basis set. All the electrons were included in the correlation calculation. The results from the ab initio calculations indicated that these molecules have C-3v symmetry, and models with this symmetry were used in the electron diffraction analysis. The results for the principal distances (r(g)) and angles (angle(alpha)) from the combined GED/ab initio study of trimethylchlorogermane (with estimated 2sigma uncertainties) are: r(Ge-C) = 1.950(4) Angstrom, r(Ge-Cl) = 2.173(4) Angstrom, r(C-H) = 1.090(9) Angstrom, angleCGeC = 112.7(7)degrees, angleCGeCl = 106.0(8)degrees, angleGeCH = 107.8(12)degrees. The results for the principal distances (r(g)) and angles (angle(alpha)) from the combined GED/ab initio study of trimethylbromogermane (with estimated 2sigma uncertainties) are: r(Ge-C) = 1.952(7) Angstrom, r(Ge-Br) = 2.325(4) Angstrom, r(C-H) = 1. 140(28) Angstrom, angleCGeC = 114.2(11)degrees, angleCGeBr = 104.2(13)degrees, angleGeCH 106.9(43)degrees. Local C-3v symmetry and staggered conformation were assumed for the methyl groups.

High signal to noise ratio THz spectroscopy with ASOPS and signal processing schemes for mapping and controlling molecular and bulk relaxation processes

Asynchronous Optical Sampling has the potential to improve signal to noise ratio in THz transient sperctrometry. The design of an inexpensive control scheme for synchronising two femtosecond pulse frequency comb generators at an offset frequency of 20 kHz is discussed. The suitability of a range of signal processing schemes adopted from the Systems Identification and Control Theory community for further processing recorded THz transients in the time and frequency domain are outlined. Finally, possibilities for femtosecond pulse shaping using genetic algorithms are mentioned.

Molecular dynamics simulations of proteins: can the explicit water model be varied?

In molecular mechanics simulations of biological systems, the solvation water is typically represented by a default water model which is an integral part of the force field. Indeed, protein nonbonding parameters are chosen in order to obtain a balance between water-water and protein-water interactions and hence a reliable description of protein solvation. However, less attention has been paid to the question of whether the water model provides a reliable description of the water properties under the chosen simulation conditions, for which more accurate water models often exist. Here we consider the case of the CHARMM protein force field, which was parametrized for use with a modified TIP3P model. Using quantum mechanical and molecular mechanical calculations, we investigate whether the CHARMM force field can be used with other water models: TIP4P and TIP5P. Solvation properties of N-methylacetamide (NMA), other small solute molecules, and a small protein are examined. The results indicate differences in binding energies and minimum energy geometries, especially for TIP5P, but the overall description of solvation is found to be similar for all models tested. The results provide an indication that molecular mechanics simulations with the CHARMM force field can be performed with water models other than TIP3P, thus enabling an improved description of the solvent water properties.

Whither tube theory: From believing to measuring

This short contribution examines the difficulties that have not yet been fully overcome in the many developments made from the simplest (and original) tube model for entangled polymers. It is concluded that many more length scales have to be considered sequentially when deriving a continuum rheological model from molecular considerations than have been considered in the past. In particular, most unresolved issues of the tube theory are related to the length scales of tube diameter, and molecular dynamics simulations is the perfect route to resolve them. The power of molecular simulations is illustrated by two examples: stress contributions from bonded and non-bonded interaction, and the inter-chain coupling, which is usually neglected in the tube theory.

Coverage-dependent molecular tilt of carbon monoxide chemisorbed on Pt{110}: A combined LEED and DFT structural analysis

The adsorption of carbon monoxide on the Pt{110} surface at coverages of 0.5 ML and 1.0 ML was investigated using quantitative low-energy electron diffraction (LEED IV) and density-functional theory (DFT). At 0.5 ML CO lifts the reconstruction of the clean surface but does not form an ordered overlayer. At the saturation coverage, 1.0 ML, a well-ordered p(2×1) superstructure with glide line symmetry is formed. It was confirmed that the CO molecules adsorb on top of the Pt atoms in the top-most substrate layer with the molecular axes tilted by ±22° with respect to the surface normal in alternating directions away from the close packed rows of Pt atoms. This is accompanied by significant lateral shifts of 0.55 Å away from the atop sites in the same direction as the tilt. The top-most substrate layer relaxes inwards by −4% with respect to the bulk-terminated atom positions, while the consecutive layers only show minor relaxations. Despite the lack of long-range order in the 0.5 ML CO layer it was possible to determine key structural parameters by LEED IV using only the intensities of the integer-order spots. At this coverage CO also adsorbs on atop sites with the molecular axis closer to the surface normal (b10°). The average substrate relaxations in each layer are similar for both coverages and consistent with DFT calculations performed for a variety of ordered structures with coverages of 1.0 ML and 0.5 ML.

Molecular modelling studies of binding of DACD derivatives into G-Quadruplex DNA: comparison of force field and quantum polarized ligand docking methods

The DNA G-qadruplexes are one of the targets being actively explored for anti-cancer therapy by inhibiting them through small molecules. This computational study was conducted to predict the binding strengths and orientations of a set of novel dimethyl-amino-ethyl-acridine (DACA) analogues that are designed and synthesized in our laboratory, but did not diffract in Synchrotron light.Thecrystal structure of DNA G-Quadruplex(TGGGGT)4(PDB: 1O0K) was used as target for their binding properties in our studies.We used both the force field (FF) and QM/MM derived atomic charge schemes simultaneously for comparing the predictions of drug binding modes and their energetics. This study evaluates the comparative performance of fixed point charge based Glide XP docking and the quantum polarized ligand docking schemes. These results will provide insights on the effects of including or ignoring the drug-receptor interfacial polarization events in molecular docking simulations, which in turn, will aid the rational selection of computational methods at different levels of theory in future drug design programs. Plenty of molecular modelling tools and methods currently exist for modelling drug-receptor or protein-protein, or DNA-protein interactionssat different levels of complexities.Yet, the capasity of such tools to describevarious physico-chemical propertiesmore accuratelyis the next step ahead in currentresearch.Especially, the usage of most accurate methods in quantum mechanics(QM) is severely restricted by theirtedious nature. Though the usage of massively parallel super computing environments resulted in a tremendous improvement in molecular mechanics (MM) calculations like molecular dynamics,they are still capable of dealing with only a couple of tens to hundreds of atoms for QM methods. One such efficient strategy that utilizes thepowers of both MM and QM are the QM/MM hybrid methods. Lately, attempts have been directed towards the goal of deploying several different QM methods for betterment of force field based simulations, but with practical restrictions in place. One of such methods utilizes the inclusion of charge polarization events at the drug-receptor interface, that is not explicitly present in the MM FF.

Unraveling the electronic structures of low-valent naphthalene and anthracene iron complexes: x-ray, spectroscopic, and density functional theory studies

Naphthalene and anthracene transition metalates are potent reagents, but their electronic structures have remained poorly explored. A study of four Cp*-substituted iron complexes (Cp* = pentamethylcyclopentadienyl) now gives rare insight into the bonding features of such species. The highly oxygen- and water-sensitive compounds [K(18-crown- 6){Cp*Fe(η4-C10H8)}] (K1), [K(18-crown-6){Cp*Fe(η4-C14H10)}] (K2), [Cp*Fe(η4-C10H8)] (1), and [Cp*Fe(η4-C14H10)] (2) were synthesized and characterized by NMR, UV−vis, and 57Fe Mössbauer spectroscopy. The paramagnetic complexes 1 and 2 were additionally characterized by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and magnetic susceptibility measurements. The molecular structures of complexes K1, K2, and 2 were determined by single-crystal X-ray crystallography. Cyclic voltammetry of 1 and 2 and spectroelectrochemical experiments revealed the redox properties of these complexes, which are reversibly reduced to the monoanions [Cp*Fe(η4-C10H8)]− (1−) and [Cp*Fe(η4-C14H10)]− (2−) and reversibly oxidized to the cations [Cp*Fe(η6-C10H8)]+ (1+) and [Cp*Fe(η6-C14H10)]+ (2+). Reduced orbital charges and spin densities of the naphthalene complexes 1−/0/+ and the anthracene derivatives 2−/0/+ were obtained by density functional theory (DFT) methods. Analysis of these data suggests that the electronic structures of the anions 1− and 2− are best represented by low-spin FeII ions coordinated by anionic Cp* and dianionic naphthalene and anthracene ligands. The electronic structures of the neutral complexes 1 and 2 may be described by a superposition of two resonance configurations which, on the one hand, involve a low-spin FeI ion coordinated by the neutral naphthalene or anthracene ligand L, and, on the other hand, a low-spin FeII ion coordinated to a ligand radical L•−. Our study thus reveals the redox noninnocent character of the naphthalene and anthracene ligands, which effectively stabilize the iron atoms in a low formal, but significantly higher spectroscopic oxidation state.

Synthesis, chemical, electrochemical characterization of oxomolybdenum(V) complexes of 2-(3,5-dimethyl pyrazol-1-yl) benzothiazole ligand: crystal structure of ligand and oxomolybdenum(VI) complex and density functional theory (DFT) calculation

This work reports the ligational behavior of the neutral bidentate chelating molecule 2-(3,5-dimethyl pyrazol-1-yl) benzothiazole towards the oxomolybdenum(V) center. Both mononuclear complexes of the type (MoOX3L)-O-V and binuclear complexes of the formula (Mo2O4X2L2)-O-V (where X = Cl, Br) are isolated in the solid state. The complexes are characterized by elemental analyses, various spectroscopic techniques (UV-Vis IR), magnetic susceptibility measurement at room temperature, and cyclic voltammetry for their redox behavior at a platinum electrode in CH3CN. The mononuclear complexes (MoOX3L)-O-V are found to be paramagnetic while the binuclear complexes Mo2O4X2L2 are diamagnetic. Crystal and molecular structure of the ligand and the dioxomolybdenum complex (MoO2Br2L)-O-VI (obtained from the complex MoOBr3L during crystallization) have been solved by single crystal X-ray diffraction technique. Relevant DFT calculations of the ligand and the complex (MoO2Br2L)-O-VI are also carried out.