Structural, spectral and potentiometric characterization, and antimicrobial activity studies of [Zn(phen)(2)(cnge)(H2O)](NO3)(2)∙H2O

An octahedral Zn complex with o-phenanthroline (o-phen) and cyanoguanidine (cnge) has been synthesized and characterized. The crystal structural data show the formation of a ZnN5O core where the metal coordinates to two mutually perpendicular o-phenanthrolines as bidentate ligands [Zn-N bond lengths in the 2.124(2)-2.193(2) angstrom range], the cyanide nitrogen of a cnge [d(Zn-N) = 2.092(2) angstrom, angle(Zn-N-C) = 161.1(2)degrees], and a water molecule [d(Zn-Ow) = 2.112(2) angstrom]. Spectral data (FT-IR, Raman, and fluorescence) and speciation studies are in agreement with the structure found in the solid state and the one proposed to exist in the solution. To evaluate the changes in the microbiological activity of Zn, antibacterial studies were carried out by observing the changes in minimum inhibitory concentration of the complex, the ligands, and the metal against five different bacterial strains. The antibacterial activity of Zn improved upon complexation in three of the tested strains.

Crystal structure and spectroscopic properties of polymeric adducts of the tetra-mu-haloaspirinate-dicopper(II)

Eight new copper(II) complexes with halo-aspirinate anions have been synthesized: [Cu-2(Fasp)(4)(MeCN)(2)] center dot 2MeCN (1), [Cu-2(Clasp)(4)(MeCN)(2)]center dot 2MeCN (2), [Cu-2(Brasp)(4) (MeCn)(2)] center dot 2MeCn (3), {[Cu-2(Fasp)(4)(Pyrz)] center dot 2MeCN}(n) (4) {[Cu-2(Clasp)(4)(Pyrz)] center dot 2MeCN}(n) (5), [Cu-2(Brasp)(4)(Pyrz)](n) (6), [Cu-2(Clasp)(4)(4,4'-Bipy)](n) (7), and [Cu-2(Brasp)(4)(4,4'-Bipy)](n) (8) (Fasp: fluor-aspirinate; Clasp: chloro-aspirinate; Brasp: bromo-aspirinate; MeCN: acetonitrile; Pyrz: pyrazine; 4,4'-Bipy: 4,4'-bipyridine). The crystal structure of two 2 and 4 have been determined by X-ray diffraction methods. All compounds have been studied employing elemental analysis, IR, and UV-Visible spectroscopic techniques. The results have been compared with previous data reported for complexes with similar structures.

Tuning the reaction products of ruthenium and ciprofloxacin for studies of DNA interactions

This work presents two potential metallo-drugs, the ionic (C17H19FN3O3)(3)[RuCl6]center dot 3H(2)O (1) and the coordination [Ru(C17H17FN3O3)(3)]center dot 4H(2)O (2) compounds, obtained by the combination of ruthenium(III) and ciprofloxacin in different synthetic conditions. The ESI MS spectrum of 1 displayed a main peak at m/z = 994.6, assigned to the gaseous phase adduct (ciprofloxacin)(3)center dot H+, while 2 featured peaks at m/z 1093.3 and 547.1 ascribed to [Ru(C17H17FN3O3)(3)center dot H+-4H(2)O](+) and [Ru(C17H17FN3O3)(3)center dot 2H(+)-4H(2)O](2+). Thermal analysis corroborated the proposed water content for both complexes. Absorption spectra of the compounds in aqueous medium are dominated by ciprofloxacin transitions in the UV region but displayed weak bands in the visible region, assigned to ligand field transitions. The cyclic voltammograms of 2 exhibited a quasi-reversible process ascribed to the Ru(II)/(III) redox pair at -0.25V (vs. SHE) while 1 displayed this process at -0.11 V, showing that the central ruthenium ion is stabilized in the (III) oxidation state by the coordination to the hard oxygen atoms of ciprofloxacin. The solubility of 1 is pH dependent (as well as free ciprofloxacin) while 2 is fully water soluble and stable under physiological pH for at least 48 h. The compounds are also stable under incubation conditions (stomach pH and 37 degrees C) without significant pH lowering. An interaction study of 2 with ct-DNA showed a value of K-b = 2.47 (+/- 0.89) x 10(4) mol(-1) L for the intrinsic binding constant.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

Magnetische Wechselwirkung Spin-Austauschgekoppelter Systeme mit Nitroxid und Nitronyl-Nitroxid Radikalen

Bei der Untersuchung molekularer magnetischer Materialien spielen Metall-Radikal Verbindungen eine bedeutende Rolle. Ein Forschungsschwerpunkt stützt sich auf die Familie der Nitronyl-Nitroxid (NIT) Radikale, die sich durch eine hohe chemische Stabilität auszeichnen. Im sogenannten „Metall-Radikal Ansatz“ wurden die starken Austauschwechselwirkungen zwischen stabilen Radikalen und Übergangsmetallionen in mehrdimensionalen Netzwerken ausgiebig untersucht. Um diese Netzwerke mit NIT Radikalen aufzubauen, müssen zusätzliche funktionelle Gruppen, mit einem Abstand zur spintragenden Einheit, in das Molekül eingebaut werden. Dies kann zu einer zusätzlichen schwachen Spinaustauschwechselwirkung führen. Um diese Wechselwirkung zwischen Metalldimeren mit einem einzelnen Benzoat annalogen NIT-Radikal zu untersuchen, wurden dimere Mangan(II), Kobalt(II) und Zink(II) Komplexe mit dem Chelatliganden N,N,N',N'-Tetrakis(2-benzimid-azolylalkyl)-2-hydroxy-1,3-diamino-propan synthetisiert und zusätzlich über eine periphere Carboxylat Gruppe eines NIT Radikals verbrückt.rnDie Messungen der magnetischen Suszeptibilität weisen auf eine dominante antiferromagnetische Wechselwirkung in der Metall-Radikal Verbindung hin, bei der es sich um die Spin-Austauschwechselwirkung innerhalb des Metalldimers handelt. Durch den Vergleich mit analogen Nitrobenzoat- verbrückten Mangan(II) und Kobalt(II) Verbindungen konnte gezeigt werden, dass keine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachtet wird, obwohl eine Wechselwirkung der pi*-orbitale mit den delokalisierten pi-System des Phenylrings durch Spin-Polarisation grundsätzlich möglich ist. Auch ESR - Messungen bestätigen dies, da der Spingrundzustand das anisotrope Signal des freien NIT Radikals aufweist. Das Radikal verhält sich somit wie ein isoliertes S=1/2 Spin-Zentrum, was zusätzlich durch DFT-Rechnungen bekräftigt werden konnte. Zusammenfassend führt also die Koordination eines NIT-Benzoats an ein antiferromagnetisch gekoppeltes Metalldimer nur zur Anhebung des Spingrundzustandes und hat keinen signifikanten Effekt auf die Austauschwechselwirkung. Um trotzdem eine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachten zu können, ist es notwendig Koordinationsverbindungen zu synthetisieren in denen hohe Spingrundzustände besetzt werden. Dies trifft auf das analoge Kupferdimer zu, wofür eine ferromagnetische Wechselwirkung zu beobachten ist.rnNach den Regeln der Spin-Polarisation müsste die Verkürzung des Austauschpfades um eine Bindung zu einer Umkehrung des Vorzeichens der magnetischen Wechselwirkung führen. Diese Verkürzung kann man durch die Verwendung des alternativen stabilen NOA-Radikals (tert-Butyl Nitroxid) erreichen. Sowohl das NIT als auch das NOA-Radikal werden an ein Kupfer(II)-dimer koordiniert, das durch die Verwendung des oben erwähnten N6O-Liganden gebildet wurde. In der Modellverbindung, ohne einen paramagnetischen Substituenten am Benzoat, zeigen die Kupferionen eine ferromagnetische Wechselwirkung mit einem Triplett Grundzustand, dessen Existenz durch die Messung der magnetischen Suszeptibilität und ESR-Spektroskopie belegt werden kann. Aufgrund der nahezu identischen Koordinationsumgebung bleibt bei allen synthetisierten Verbindungen die Kupfer-Kupfer Wechselwirkung dabei gleich. Die Daten von ESR und magnetischen Messungen zeigen weiterhin auf eine signifikante zusätzliche Metall-Radikal Wechselwirkung hin. Bei der NIT-Verbindung ist diese Austauschwechselwirkung schwach antiferromagnetisch, während die NOA-Verbindung eine schwache ferromagnetische Kopplung aufzeigt. Diese Resultate können durch DFT Rechnungen bekräftigt werden. Der Vorzeichenwechsel des Kopplungsparameters kann durch die Verkürzung des Austauschpfades vom NIT zum NOA-Benzoat um eine Bindung erklärt werden. Durch die Wahl von geeigneten Radikal- Liganden und Metallionen, zeigt sich die Möglichkeit, Systeme zu erzeugen, in denen die Radikal-Metall Wechselwirkung auch über größere Distanzen den Spin-Grundzustand des gesamten Systems signifikant beeinflussen kann. die Anwendung dieses Konzeptes auf Metall-Radikal Cluster System sollte Von großem Interesse sein.rn

Thiolato-bridged dinuclear arene ruthenium complexes and their potential as anticancer drugs

Water-soluble arene ruthenium complexes have been intensively studied as cytotoxic compounds for the last fifteen years, notably owing to the promising in vitro and in vivo evaluations of, respectively, RAPTA-C (η6-p-MeC6H4Pri)Ru(P-pta)Cl2 (pta = 1,3,5-triaza-7-phospha-tricyclo-[3.3.1.1]decane) from Dyson's laboratory, and the (η6-arene)Ru(en)Cl]+ (en = ethylenediamine, RAED) family of compounds from Sadler's laboratory. In this account we describe the discovery of thiolato-bridged dinuclear arene ruthenium complexes and highlight subsequent developments in the field, including their syntheses, structures, and the recent strategies for the design of thiolato-bridged dinuclear arene ruthenium bioconjugates.

Mesoporous Metal Complex–Silica Aerogels for Environmentally Friendly Amination of Allylic Alcohols

Two series of mesoporous hybrid iron(III) complex–silica aerogels were prepared in one-pot synthesis by using the sol–gel coordination chemistry approach. The use of the ligands 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane and 2-(diphenylphosphino)ethyltriethoxysilane, both with terminal triethoxysilyl groups, were used to incorporate metal complexes in situ into the framework of silica, through their co-condensation with a silicon alkoxide during the aerogel formation. This methodology yielded optically translucent hybrid mesoporous gels with homogeneous metal incorporation and excellent textural properties. The catalytic performance of these materials was tested in the direct amination of allylic alcohols in water as a target reaction, with activities comparable or even higher than those corresponding to the homogeneous iron(III) complex. Furthermore, these catalysts were stable and maintained their catalytic activity after six reaction cycles.

The preparation and characterization of tin(IV) complexes of 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazates and the X-ray crystal and molecular structures of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff base of S-benzyldithi

New tin(IV) complexes of empirical formula, Sn(NNS)I-3 (NNS = anionic forms of the 2-quinolinecarboxaldehyde Schiff bases of S-methyl- and S-benzyldithiocarbazate) have been prepared and characterized by a variety of physico-chemical techniques. In the solid state, the Schiff bases exist as the thione tautomer but in solution and in the presence of tin(IV) iodide they convert to the thiol tautomer and coordinate to the tin atom in their deprotonated thiolate forms. The structures of the free ligand, Hqaldsbz and its triiodotin(IV) complex, [Sn(qaldsbz)I-3] have been determined by X-ray diffraction. The complex, [Sn(qaldsbz)I-3] has a distorted octahedral structure with the Schiff base coordinated to the tin atom as a uninegatively charged tridentate chelating agent via the quinoline nitrogen atom, the azomethine nitrogen atom and the thiolate sulfur atom. The three iodo ligands are coordinated meridionally to the tin atom. The distortion from an ideal octahedral geometry of [Sn(qaldsbz)I-3] is attributed to the restricted bite size of the tridentate Schiff base ligand. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Novel one-dimensional structures and solution behaviour of copper(II) bromide and chloride complexes of a new pentapyridyldiamine ligand

Copper(II) bromide and chloride complexes of the new heptadentate ligand 2,6-bis(bis(2-pyridylmethyl)amino)methylpyridine (L) have been prepared. For the bromide complexes, chains of novel, approximately C-2-symmetric, chiral [Cu-2(L)Br-2](2+) 'wedge-shaped' tectons are found. The links between the dicopper tectons and the overall chirality and packing of the chains are dictated by the bromide ion content, not the counter anion. In contrast, the chloride complexes exhibit linked asymmetric [Cu-2(L)Cl-3](+) tectons with distinct N3CuCl2 and N4CuCl2 centres in the solid. The overall structures of the dicopper bromide and chloride units persist in solution irrespective of the halide. The redox chemistry of the various species is also described.

Dimeric allylpalladium(II) complexes with pyrazolate bridges: Synthesis, characterization, structure and thermal behaviour

The synthesis, characterization and thermal behaviour of some new dimeric allylpalladium (II) complexes bridged by pyrazolate ligands are reported. The complexes [Pd(mu-3, 5-R'(2)pz)(eta(3)-CH2C(R)CH2)](2) [R = H; R'= CH(CH3)(2) (1a); R = H, R' = C(CH3)(3) (1b), R = H; R' = CF3 (1c); R = CH3, R' = CH(CH3)(2) (2a); R = CH3, R' = C(CH3)(3) (2b); and R = CH3, R' = CF3 (2c)] have been prepared by the room temperature reaction of [Pd(eta(3)-CH2C(R)CH2)(acac)](acac = acetylacetonate) with 3,5-disubstituted pyrazoles in acetonitrile solution. The complexes have been characterized by NMR (H-1, C-13{H-1}), FT-IR, and elemental analyses. The structure of a representative complex, viz. 2c, has been established by single-crystal X-ray diffraction. The dinuclear molecule features two formally square planar palladium centres which are bridged by two pyrazole ligands and the coordination of each metal centre is completed by allyl substituents. The molecule has non-crystallographic mirror symmetry. Thermogravimetric studies have been carried out to evaluate the thermal stability of these complexes. Most of the complexes thermally decompose in argon atmosphere to give nanocrystals of palladium, which have been characterized by XRD, SEM and TEM. However, complex 2c can be sublimed in vacuo at 2 mbar without decomposition. The equilibrium vapour pressure of 2c has been measured by the Knudsen effusion technique. The vapour pressure of the complex 2c could be expressed by the relation: In (p/Pa)(+/- 0.06) = -18047.3/T + 46.85. The enthalpy and entropy of vapourization are found to be 150.0 +/- 3 kJ mol(-1) and 389.5 +/- 8 J K-1 mol(-1), respectively. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Complexes of cytotoxic chelators from the dipyridyl ketone isonicotinoyl hydrazone (HPKIH) analogues

In an effort to better understand the antiproliferative effects of the tridentate hydrazone chelators di-2-pyridyl ketone isonicotinoyl hydrazone (HPKIH) and di-2-pyridyl ketone benzoyl hydrazone (HPKBH), we report the coordination chemistry of these ligands with the divalent metal ions, Mn, Co, Ni, Cu, and Zn. These complexes are compared with their Fe-II analogues which were reported previously. The crystal structures of Co(PKIH)(2), Ni(PKIH)(2), Cu(PKIH)(2), Mn(PKBH)(2), Ni(PKBH)(2), Cu(PKBH)(2), and Zn(PKBH)(2) are reported where similar bis-tridenate coordination modes of the ligands are defined. In pure DMF, all complexes except the Zn-II compounds exhibit metal-centered M-III/II (Mn, Fe, Co, Ni) or M-II/I (Cu) redox processes. All complexes show ligand-centered reductions at low potential. Electrochemistry in a mixed water/DMF solvent only elicited metal-centered responses from the Co and Fe complexes. Remarkably, all complexes show antiproliferative activity against the SK-N-MC neuroepithelioma cell line similar to (HPKIH) or significantly greater than that of the (HPKBH) ligand which suggests a mechanism that does not only involve the redox activity of these complexes. In fact, we suggest that the complexes act as lipophilic transport shuttles that allow entrance to the cell and enable the delivery of both the ligand and metal which act in concert to inhibit proliferation.

Quantum Information Processing with spin systems: from modeling to possible implementations

The physical implementation of quantum information processing is one of the major challenges of current research. In the last few years, several theoretical proposals and experimental demonstrations on a small number of qubits have been carried out, but a quantum computing architecture that is straightforwardly scalable, universal, and realizable with state-of-the-art technology is still lacking. In particular, a major ultimate objective is the construction of quantum simulators, yielding massively increased computational power in simulating quantum systems. Here we investigate promising routes towards the actual realization of a quantum computer, based on spin systems. The first one employs molecular nanomagnets with a doublet ground state to encode each qubit and exploits the wide chemical tunability of these systems to obtain the proper topology of inter-qubit interactions. Indeed, recent advances in coordination chemistry allow us to arrange these qubits in chains, with tailored interactions mediated by magnetic linkers. These act as switches of the effective qubit-qubit coupling, thus enabling the implementation of one- and two-qubit gates. Molecular qubits can be controlled either by uniform magnetic pulses, either by local electric fields. We introduce here two different schemes for quantum information processing with either global or local control of the inter-qubit interaction and demonstrate the high performance of these platforms by simulating the system time evolution with state-of-the-art parameters. The second architecture we propose is based on a hybrid spin-photon qubit encoding, which exploits the best characteristic of photons, whose mobility is exploited to efficiently establish long-range entanglement, and spin systems, which ensure long coherence times. The setup consists of spin ensembles coherently coupled to single photons within superconducting coplanar waveguide resonators. The tunability of the resonators frequency is exploited as the only manipulation tool to implement a universal set of quantum gates, by bringing the photons into/out of resonance with the spin transition. The time evolution of the system subject to the pulse sequence used to implement complex quantum algorithms has been simulated by numerically integrating the master equation for the system density matrix, thus including the harmful effects of decoherence. Finally a scheme to overcome the leakage of information due to inhomogeneous broadening of the spin ensemble is pointed out. Both the proposed setups are based on state-of-the-art technological achievements. By extensive numerical experiments we show that their performance is remarkably good, even for the implementation of long sequences of gates used to simulate interesting physical models. Therefore, the here examined systems are really promising buildingblocks of future scalable architectures and can be used for proof-of-principle experiments of quantum information processing and quantum simulation.