Transition metal complexes of some bis(thiosemicarbazones) derived from 2,6-diacetylpyridine and N4-substituted thiosemicarbazides:Synthesis, spectral and structural studies

Coordination chemistry of pentadentate 2,6-diacetylpyridine bis(thiosemicarbazone) Schiff base ligands has been intensively studied due to the versatility of the molecular chain in order to obtain very different geometries as well as their broad therapeutic activity. Metal complexes of thiosemicarbazone with aldehydes and ketones have been widely reported. But there have been fewer reports on potential pentadentate bis(thiosemicarbazones) formed from 2,6-diacetylpyridine. Keeping these in view, we have synthesized four bis(thiosemicarbazone) systems with 2,6-diacetylpyridine. In the present work, the chelating behavior of bis(thiosemicarbazones) are studied, with the aim of investigating the influence of coordination exerts on their conformation and or configuration, in connection with the nature of the metal and of the counter ion. The selection of the 2,6-diacetylpyridine as the ketonic part was based on its capability to form polynuclear complexes with different coordination number. The doubled armed bis(thiosemicarbazones) can coordinate to a metal centre as dianionic ligand by losing its amide protons or it can coordinate as monoanionic ligand by losing its amide proton from one of the thiosemicarbazone moiety or it can also be coordinate as neutral ligand. Hence it is interesting to explore the coordinating capabilities of these ligands whether in neutral form or anionic form and to study the structural variations occurring in the ligands during complexation such as change in conformation.

Spectral and Structural Studies of Transition Metal Complexes of Thiosemicarbazones Containing Ring Incorporated at N(4)-position

The thesis is an introduction to evaluate the coordination behaviour of a few compounds of our interest. The crucial aim of these investigations was to synthesize and characterize some transition metal complexes using the ligands benzaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde and 4-methoxybenzaldehyde N(4)-ring incorporated thiosemicarbazones.The study involves a brief foreword of the metal complexes of thiosemicarbazones including their bonding, stereochemistry and biological activities.The different analytical and spectroscopic techniques used for the analysis of the ligands and their complexes are discussed.It also deals with the synthesis and spectral characterization of the thiosemicarbazones and single crystal X-ray diffraction study of one of them.Chapter 3 describes the synthesis, spectral characterization, single crystal X-ray diffraction studies of copper(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones. Chapter 4 deals with the synthesis, spectral characterization and single crystal X-ray diffraction studies of nickel(II) complexes. Chapter 5 contains the synthesis, structural and spectral characterization of the cobalt(III) complexes. Chapters 6 and 7 include the synthesis, structural and spectral characterization of zinc(II) and cadmium(ll) complexes with ONS/NS donor thiosemicarbazones.

Crystal Structures and Spectral Aspects of Mixed Ligand Transition Metal Chelates Derived from Aldehyde based ONS Donor Thiosemicarbazones

Thiosemicarbazones have emerged as an important class of ligands over a period of time, for a variety of reasons, such as variable donor properties, structural diversity and biological applications. Interesting as the coordination chemistry may be, the driving force for the study of these ligands has undoubtedly been their biological properties and the majority of the 3000 or so publications on thiosemicarbazones since 2000 have alluded to this feature. Thiosemicarbazones with potential donor atoms in their structural skeleton fascinate coordination chemists with their versatile chelating behavior. The thiosemicarbazones of aromatic aldehydes and ketones form stable chelates with transition metal cations by utilizing both their sulfur and azomethine nitrogen as donor atoms. They have been shown to possess a diverse range of biological activities including anticancer, antitumor, antibacterial, antiviral, antimalarial and antifungal properties owing to their ability to diffuse through the semipermeable membrane of the cell lines. The enhanced effect may be attributed to the increased lipophilicity of the metal complexes compared to the ligand alone.

Studies On Some New Transition Metai. Complexes Of The Schiff Bases Derived From Ouinoxaline - 2 - Carboxaldehyde

This thesis deals with the synthesis, characterisation and catalytic activity studies of some new transition metal complexes of the Schiff bases, derived from quinoxaline—2—carboxaldehyde. The model complexes derived from specially designed and synthesised Schiff bases help us to understand the chemistry of biological systems. Schiff bases derived from heterocyclic aldehydes like quinoxaline-2-carboxaldehyde provide great structural diversity during complexation. The Schiff bases synthesised in the present study ' are quinoxaline—2—carboxa.lidene-2-aminophenol (QAP). quinoxaline—2carboxaldehyde semicarbazone (QSC), quinoxaline-2—carboxalidene—o— phenylenediamine (QOD) and quinoxaline-2-carboxalidene-2-furfurylamine (QFA). The elucidation of the structure of these complexes is done using conductance, magnetic susceptibility measurements. infrared, UV—Vis and EPR spectral studies.

Exploration of Novel Organic Reactions Catalyzed by Nucleophilic Heterocyclic Carbenes (NHCs)

The thesis entitled “Exploration of Novel Organic Reactions Catalyzed by Nucleophilic Heterocyclic Carbenes (NHCs)” embodies the results of the investigations carried out to explore the synthetic potential of N–heterocyclic carbenes (NHCs) as organocatalyst towards various electrophiles for the synthesis of heterocyclic and carbocyclic systems. Recent investigations in the generation of homoenolates by the addition of NHCs to conjugated aldehydes have made it possible to study the reactivity of this unique three carbon synthon.

Zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren durch Aziridinierung funktionalisierter Olefine

Ziel dieser Arbeit war, durch Aziridinierung homochiraler 5-Methyl-4H-1,3-dioxinen eine neue Methode zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und den ableitbaren Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren zu entwickeln. Die chiralen 5-Methyl-4H-1,3-dioxine sind mit hohen Enantiomerenüberschüssen durch asymmetrische Doppelbindungsisomerisierung von 5-Methylen-1,3-dioxanen zugänglich. Die Metall-katalysierte Aziridinierung der 5-Methyl-4H-1,3-dioxine mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan führte direkt zu N-Tosyl-geschützen 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyden. Vermutlich über ein Aziridin als nicht isolierbare Zwischenstufe werden über eine Ringöffnungs-/Ringverengungsreaktion die Oxazolidinderivate gebildet, vorzugsweise in Gegenwart von Cu(I)-Katalysatoren, während die Rhodium-katalysierte Reaktion ausschließlich zu Insertionsprodukten führt. In der Cu-katalysierten Aziridinierung ist das Verhältnis von Aziridinierung/Insertion abhängig von der Katalysatorkonzentration. Die Aziridinierung mit N-(p-Nitrobenzolsulfonyl)- und N-(Trimethylsilylethylsulfonyl)- substituierten Nitrenquellen führt zu Oxazolidinderivaten mit leichter abspaltbaren Schutzgruppen. Diese Nitrenquellen können in situ aus den korrespondierenden Sulfonamiden mit Iodosobenzol dargestellt werden. Bei dem Einsatz homochiraler 4H-1,3-Dioxine ist Erhalt der Stereoinformation abhängig vom Substituenten in 2-Position der Dioxine sowie von der Polarität des Lösungsmittels. Die höchsten Selektivitäten wurden in tert-Butylmethylether erzielt. In Falle des 2-tert-Butyl-4-methyl-3-(toluol-4-sulfonyl)-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyds kristallisiert das Hauptdiastereomer in enantiomerenreiner Form. Die Absolutkonfiguration wurde durch Röntgenkristallstrukturanalyse ermittelt. Das Anwendungspotential dieser neuen Methode konnte durch Überführen der Serinale in Aminoalkohole und alpha-Methylserin-Derivate sowie in der Synthese der unnatürlichen Aminosäure alpha-Vinylalanin gezeigt werden.

Zur Herstellung von chiralen α-Aminosäuren mit α-quartären Zentren und deren Verwendung als Synthone in der organischen Synthese

Ziel dieser Arbeit war, ausgehend von alpha-Aminoaldehyden eine kurze und effiziente Synthese zur Darstellung von Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren in enantiomerenreiner Form und davon ableitbare wichtige Synthone in der organischen Synthese zu entwickeln. Der enantiomerenreine 2-tert-Butyl-4-methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyd ist via kupfer-katalysierter Aziridinierung des enantiomerenangereicherten 2-tert-Butyl-5-methyl-4H-1,3-dioxins mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan zugänglich. Eine anschließende Oxidation mit Natriumhyperchlorid und Wasserstoffperoxid führt zur korrespondierenden Carbonsäure, die via sauer katalysierter Acetalspaltung und nachfolgender Abspaltung der Tosyl-Schutzgruppe in enantiomerenreines alpha-Methylserin in sehr guten Ausbeuten umgewandelt werden kann. Mit dem Einsatz von in C5-Position Ethyl-substituiertem 2-tert-Butyl-4H-1,3-dioxin ist analog das N-Tosyl geschützte alpha-Ethylserin darstellbar. Um die bestehende Lösungsmittelabhängigkeit in weniger polaren Losungsmitteln wie Dichlormethan oder Diethylether der Aziridinierung in Bezug auf ihre Diastereoselektivität und Reaktivität zu minimieren, wurden unterschiedliche Nitrenquellen untersucht. [N-(p-Methoxybenzolsulfonyl)imino]methoxyphenyliodinan stellte sich als die potenteste Nitrenquelle heraus und die Ausbeute konnte auf bis zu 70% gesteigert werden. Die Anwendbarkeit des N-Tosyl geschützten alpha-Methylserins konnte mit der Synthese des β-Lactons und 2-Carboxylethylether-2-aziridin unter Mitsunobu-Bedingungen gezeigt werden. Dabei ist die Reaktion durch einfache Variation des Lösungsmittels und der Reaktionstemperatur zu beiden Produkten in sehr guten Ausbeuten hin steuerbar. Das β-Lacton konnte anschließend erfolgreich in das N-Tosyl- und S-Acetyl- geschützte alpha-Methylcystein überführt werden.

Diazafluoren-9-yliden als Bindungsmotiv für Metallfragmente in kreuzkonjugierten π-Systemen

In der vorliegenden Dissertation wurden kreuzkonjugierte organische Verbindungen basierend auf Diazafluorenmethyliden- sowie Dipyridylmethyliden-Bausteinen synthetisiert, die zum einen photoredoxaktive Metallfragmente komplexieren können und zum anderen erweiterte π-konjugierte Pfade auf der Grundlage von Alkineinheiten ermöglichen. Das kreuzkonjugierte Motiv wurde über die Kupplung von Alkineinheiten an halogenierte Methyliden-Einheiten, den so genannten Dibromolefinen, zugänglich gemacht. Zur Synthese von Dibromolefinen wurden verschiedene Methoden untersucht. Literaturbekannte Methoden wie die Wittig-Reaktion und ihre Modifikationen sowie die Corey-Fuchs-Reaktion konnten für die Diazafluoreneinheit nicht erfolgreich angewendet werden. Bei einer mikrowellenunterstützten Reaktion konnte sowohl ausgehend von Diazafluoren-9-on als auch von Di-2-pyridylketon eine Dibromolefinierung (55 % und 65 %) erreicht werden. Die Eignung der Mikrowellenstrahlung für Dibromolefinierungsreaktionen nach Corey und Fuchs wurde weiterhin an verschiedenen Aldehyden und Ketonen untersucht. In den meisten Fällen konnten gute bis sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Durch die erfolgreiche Synthese von Dibromolefinen über Mikrowellensynthese wurde die Realisierung von diversen π-konjugierten Systemen möglich. Dies erfolgte exemplarisch durch die Kupplung der Alkine 5-Ethinyl-2,2’-bipyridin, 1-(Ferrocenylethinyl)-4-(ethinyl)benzol, Tri(tolyl)propin sowie der TIPS- und TMS-Acetylene. Neben der Vielfalt an Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Dipyridyl- und Diazafluorenbausteinen zeigte sich zudem, dass sogar räumlich anspruchsvolle Verbindungen wie die geminale angeordneten voluminösen Tri(tolyl)propinyl-Substituenten an der Doppelbindung erfolgreich synthetisiert werden können. Die Koordinationseigenschaften der neu synthetisierten Verbindungen konnten durch Umsetzungen der Diazafluoren- und Dipyridylverbindungen mit PdCl2 und [RuCl2(bpy)2] erfolgreich gezeigt werden. Im Hinblick auf die Herstellung von Funktionsmaterialien eignen sich die Endiin-Strukturmotive aufgrund von diversen Variationsmöglichkeiten wie Koordination von Übergangsmetallen sowie Funktionalisierung der Peripherie gut. Dadurch können die elektronischen Eigenschaften wie die Absorption oder elektrochemische Potentiale der Verbindungen modifiziert werden. Die UV/Vis-Spektren der neu synthetisierten Verbindungen zeigen, dass Absorptionen in längerwelligen Bereichen durch Verlängerung des Konjugationspfades gesteuert werden können. Zudem lassen sich weitere photophysikalische Eigenschaften wie MC-, LC-, LMCT- oder MLCT-Übergänge durch Koordination von Metallen generieren. Die elektrochemischen Potentiale der Dipyridyl- und Diazafluorenbausteine konnten durch Anbindung von verschiedenen Substituenten beeinflusst werden. Es zeigte sich, dass sich die Reduktionswellen im Vergleich zu denen der Ketone zu niedrigeren Potentialen verschieben, wenn Alkine an die Dipyridylmethyliden- und Diazafluorenmethyliden-Bausteine geknüpft wurden. Zudem konnte beobachtet werden, dass die Signale nicht immer reversibel sind. Insbesondere die Dipyridylverbindungen zeichneten sich durch irreversible Reduktionswellen aus. Die Realisierung von π-konjugierten Systemen gelang auch mit cyclischen kohlenstoffbasierten Verbindungen. Über das separat synthetisierte 2,2’-Diethinyltolan konnte eine cyclische Verbindung, ein dehydroannulen-radialenisches System, erfolgreich hergestellt werden. Die Koordination von redoxaktiven Metallzentren wie [Ru(bpy)2] konnte für diese Verbindung ebenfalls erfolgreich gezeigt werden. Die elektronische Wechselwirkung zwischen dem Metallzentrum und dem dehydroannulenischen System könnte sowohl über theoretische Methoden (zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie) als auch experimentell wie z. B. über transiente Absorptionsspektroskopie untersucht werden. Diese zukünftig durchzuführenden Untersuchungen können Aufschluss über die Ladungstransferraten und -dauer geben. Im Hinblick auf die Realisierung von Modellverbindungen für molekulare Drähte wurden lineare Systeme basierend auf der Diazafluoreneinheit synthetisiert. Zur Synthese von derartigen Systemen war es zunächst notwendig, die Dibromolefine unsymmetrisch zu alkinylieren. Die unsymmetrische Substitution gestaltete sich als Herausforderung, da eine Einfachkupplung mit einem Acetylen nicht möglich war. In den meisten Fällen wurden zweifach substituierte Spezies mit den identischen Alkinen erhalten. Die besten Ausbeuten konnten durch die konsekutive Zugabe von TIPS-Acetylen und darauffolgend TMS-Acetylen in die Reaktionsmischung erhalten werden. Offenbar spielt der räumliche Anspruch des Erstsubstituenten in diesem Zusammenhang eine Rolle. Die selektive Entschützung der unterschiedlich silylierten Verbindungen erfolgte mit K2CO3 in MeOH/THF (1:1). Die oxidative Homokupplungsreaktion erfolgte ohne Isolierung der entschützten Spezies, da diese instabil ist und zur Polymerisation neigt. Aufgrund der Instabilität der entschützten Spezies sowie möglichen Nebenreaktionen waren die Ausbeuten sowohl bei der TIPS-geschützten Verbindung als auch bei der TTP-geschützten Verbindung gering. Versuche, lineare Systeme von dipyridylbasierten Verbindungen zu erhalten, schlugen fehl. Die π-konjugierten Systeme lassen aufgrund der effektiven Überlappung der beteiligten π-Orbitale hohe Ladungsträgermobilitäten vermuten. Die im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen könnten mit Schwefelverbindungen die Anbindung an Elektroden zulassen, worüber die Leitfähigkeiten der Verbindungen gemessen werden könnten.

Synthesis, Antifungal and Antitumor Activity of Novel (Z)-5-Hetarylmethylidene-1,3-thiazol-4-ones and (Z)-5-Ethylidene-1,3-thiazol-4-ones

New hetaryl- and alkylidenerhodanine derivatives 3a-d, 3e, and 4a-d were prepared from heterocyclic aldehydes 1a-d or acetaldehyde 1e. The treatment of several rhodanine derivatives 3a-d and 3e with piperidine or morpholine in THF under reflux, afforded (Z)-5-(hetarylmethylidene)-2-(piperidin-1-yl) thiazol-4(5H)-ones and 2-morpholinothiazol-4(5H)-ones 5a-d, 6a-d, and (Z)-5-ethylidene-2-morpholinothiazol-4(5H)-one (5e), respectively, in good yields. Structures of all compounds were determined by IR, 1D and 2D NMR and mass spectrometry. Several of these compounds were screened by the U.S. National Cancer Institute (NCI) to assess their antitumor activity against 60 different human tumor cell lines. Compound 3c showed high activity against HOP-92 (Non-Small Cell Lung Cancer), which was the most sensitive cell line, with GI(50) = 0.62 mu M and LC50 > 100 mu M from the in vitro assays. In vitro antifungal activity of these compounds was also determined against 10 fungal strains. Compound 3e showed activity against all fungal strains tested, but showed high activity against Saccharomyces cerevisiae (MIC 3.9 mu g/mL).

Aproximacions a la síntesi estereoselectiva de noves heteroarilglicines

L'objectiu principal de la present tesi doctoral ha consistit fonamentalment en la síntesi de noves heteroarilglicines òpticament pures. Amb aquesta idea s'han desenvolupat dues estratègies diferents: síntesi estereoselectiva utilitzant auxiliars quirals i síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals derivats d' L-serina com a "building-blocks". Així doncs, per a la primera estratègia s'han dissenyat i sintetitzat els dos nous auxiliars quirals del tipus imidazolidin-2-ona 111 i 135 utilitzant L-fenilalanina i L-serina respectivament com a materials de partida òpticament purs. Davant els problemes detectats en la síntesi d'a-aminoàdics mitjançant síntesi asimètric, s'ha canviat d'estratègia i s'ha utilitzat una síntesi estereocontrolada utilitzant aldehids quirals obtinguts a partir d'L-serina.

Aproximacions sintètiques per a la preparació estereoselectiva de noves quinolil i pirazolilglicines i per a la preparació en fase sòlida de llibreries de benzotiazoles, 1,2,4-triazines i benzimidazoles

El treball experimental que ha permès redactar la present Tesi Doctoral ha estat dividit en dues parts. A la primera part es presenten els resultats referents a la síntesi estereocontrolada de noves heteroarilglicines (quinolil i pirazolilglicines) a partir de cetones acetilèniques, substrats quirals que permeten accedir a l'esquelet de diferents heterocicles (quinolines i pirazoles), la posterior obtenció dels corresponents quinolil i pirazolil--aminoalcohols i les diferents metodologies d'oxidació per tal d'accedir a les corresponents quinolil i priazolilglicines objectiu. A la segona part d'aquesta memòria s'ha estudiat, en dissolució, l'habilitat del grup alquilsulfona com a grup sortint eficaç en reaccions d'ipso-substitució nucleofilica. El desenvolupament d'aquesta reacció ha servit de punt de partida per a la creació de llibreries d'heterocicles amb alta diversitat molecular i potencial interès biològic sobre fase sòlida.

Flavour characterization of fresh and processed pennywort (Centella asiatica L.) juices

The flavour characteristics of fresh and processed pennywort juices treated by pasteurization, sterilization and high pressure processing (HPP) were investigated by using solid-phase micro-extraction combined with gas chromatography-mass spectrometry. Sesquiterpene hydrocarbons comprised the major class of volatile components present and the juices had a characteristic smell due to the presence of volatile compounds including β-caryophyllene, humulene, E-β-farnesene, α-copaene, alloaromadendrene and β-elemene. All processing operations caused a reduction in the total volatile concentration, but HPP caused more volatile acyclic alcohols, aldehydes and oxygenated monoterpenoids to be retained than pasteurization and sterilization. Ketones were not present in fresh pennywort juice, but 2-butanone and 3-nonen-2-one were generated in all processed juices, and 2-nonanone and 2-hexanone were present in pasteurized and sterilized juices. Other chemical changes including isomerization were also reduced by HPP compared to pasteurization, and sterilization.

Rapid synthesis of carbohydrate derivatives, including mimetics of c-linked disaccharides and c-Linked aza disaccharides, using the Hetero-Diels−Alder Reaction

In this work we demonstrate the value of performing a Hetero Diels-Alder reaction (HDAR) between Danishefsky’s diene and a range of aldehydes or imines, under microwave irradiation. By using a range of aldehydes and imines, including those derived from carbohydrates, access to functionalised 2,3-dihydro-4H-pyran-4-ones or 2,3-dihydro-4-pyridinones in good to excellent synthetic yields is possible. A particular strength of the methodology is its ability to access mimetics of C-linked disaccharides and C-linked aza disaccharides, targets of current therapeutic interest, in a rapid, convenient and diastereoselective manner. The effect of high pressure on the HDARs involving carbohydrate derived aldehydes and imines is also explored, with enhancement in yields occurring for the aldehyde substrates. Finally, HDARs using carbohydrate derived ketones, enones and enals are described under a range of conditions. Optimum results were obtained under high pressure conditions, with highly functionalized carbohydrate derivatives being afforded, in good yields, in this way.

Aldose reductase and the importance of experimental design

Kinetic studies on the AR (aldose reductase) protein have shown that it does not behave as a classical enzyme in relation to ring aldose sugars. As with non-enzymatic glycation reactions, there is probably a free radical element involved derived from monosaccharide autoxidation. in the case of AR, there is free radical oxidation of NADPH by autoxidizing monosaccharides, which is enhanced in the presence of the NADPH-binding protein. Thus any assay for AR based on the oxidation of NADPH in the presence of autoxidizing monosaccharides is invalid, and tissue AR measurements based on this method are also invalid, and should be reassessed. AR exhibits broad specificity for both hydrophilic and hydrophobic aldehydes that suggests that the protein may be involved in detoxification. The last thing we would want to do is to inhibit it. ARIs (AR inhibitors) have a number of actions in the cell which are not specific, and which do not involve them binding to AR. These include peroxy-radical scavenging and effects of metal ion chelation. The AR/ARI story emphasizes the importance of correct experimental design in all biocatalytic experiments. Developing the use of Bayesian utility functions, we have used a systematic method to identify the optimum experimental designs for a number of kinetic model data sets. This has led to the identification of trends between kinetic model types, sets of design rules and the key conclusion that such designs should be based on some prior knowledge of K-m and/or the kinetic model. We suggest an optimal and iterative method for selecting features of the design such as the substrate range, number of measurements and choice of intermediate points. The final design collects data suitable for accurate modelling and analysis and minimizes the error in the parameters estimated, and is suitable for simple or complex steady-state models.

Synthesis of the ester side chains of some potently antileukemic harringtonia alkaloids from chiral citrates

The selective reduction of one of the three carboxyl groups of two chiral citric acid derivatives to the corresponding aldehydes, under Rosenmund conditions, are reported together with the application of these aldehydes to the syntheses of the ester side chains of some potently antileukemic Cephalotaxus alkaloids e.g. anhydroharringtonine.