Studies on metal complexes with acylhydrazones based on heterocyclic carbonyl compounds

Dept.of Applied Chemistry, Cochin University of Science and Technology

Structural and biological investigations of metal complexes of some substituted thiosemicarbazones

Department of Applied Chemistry, Cochin University of Science and Technology

Studies on some Metal Complexes of Dithio Ligands

The thesis deals with our studies on the synthesis and elucidation of structure of some metal complexes of dithio ligands, such as the dithiocarbamates, xanthates and 2-aminocyclopent-1-ene-1-dithiocarboxylate and its N-alkyl derivatives.2-Aminocyclopent-1-ene-1-dithiocarboxylate (ACDA) is an interesting ligand, because of its potential dual capability of bonding between the metal and the ligand. Since the earlier reports on the complexes of ACDA contain contradictory ideas on the nature of its bonding, it was thought worthwhile to undertake a detailed and systematic study of these type of complexes. As the ACDA complexes have very low solubilities in solvents like chloroform, we have used the isopropyl derivative of ACDA as the ligand. The increased solubility of these complexes have made it possible to investigate their NMR and solution electronic spectra.The complexes of this ligand have not yet been reported in the literature.We have synthesised some new mixed ligand complexes of dithiocarbamates by reacting bis(dithiocarbamato)-µ-dichloro dicopper complexes (obtained by the reaction of mixed benzoic dithiocarbamic anhydride and copper(II) chloride) with ACDA or its N-alkyl derivatives.Interactions of metal halides with the mixed anhydrides formed from benzoylchloride and xanthates have also been investigated. Novel complexes of the type, [Cu2(RXant)CI] (R=i-Bu, i-Pr, n-Bu or n-Pr)) have been isolated from the reaction of copper(II) chloride and the mixed anhydride, and these reactions appear to be like the clock reactions reported in the literature.It also deal with the characterisation of the complexes of the type [Hg(R2d t c )X] (X=Cl, Br or 1),[Cu3(R2dtc)6][Cu2Br6] and [Cu(R2dtc)Cl2](R2=Me2,Et2,Pip,Morph or Pyrr)respectively, synthesised by simple and novel routes, different from those reported earlier.

Transition Metal Complexes with Ring Incorporated Thiosemicarbazones: Syntheses,Structures and Spectral Properties

In the present work,the chelating behaviour of thiosemicarbazones of a heterocyclic diketone, 2,6-diacetylpyridine is studied,with the aim of investigating the influence coordination exerts on their conformation and /or configuration, in connection with the nature of the metal and of the counter ion.The various possibilities like unsubstitution,ring incorporation at terminal nitrogen and condensation of one of the ketone group alone have been tried for ligand selection.Mainly first row transition metals like manganese,iron,nickel,copper,zinc and cadmium are studied.Metals like cobalt also were studied but could not result in fruitful isolation of the compound due to solubility problems.Different spectroscopic and characterization techniques have been utilized to reveal the nature of the metal and the ligands in coordinated metal complex.

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.

Transition metal complexes derived from ketone based N(4)-substituted thiosemicarbazones: Crystal structures and spectral studies

Thiosemicarbazones have recently attracted considerable attention due to their ability to form tridentate chelates with transition metal ions through either two nitrogen and sulfur atoms, N–N–S or oxygen, nitrogen and sulfur atoms, O–N–S. Considerable interest in thiosemicarbazones and their transition metal complexes has also grown in the areas of biology and chemistry due to biological activities such as antitumoral, fungicidal, bactericidal, antiviral and nonlinear optical properties. They have been used for metal analyses, for device applications related to telecommunications, optical computing, storage and information processing.The versatile applications of metal complexes of thiosemicarbazones in various fields prompted us to synthesize the tridentate NNS-donor thiosemicarbazones and their metal complexes. As a part of our studies on transition metal complexes with these ligands, the researcher undertook the current work with the following objectives. 1. To synthesize and physico-chemically characterize the following thiosemicarbazone ligands: a. Di-2-pyridyl ketone-N(4)-methyl thiosemicarbazone (HDpyMeTsc) b. Di-2-pyridyl ketone-N(4)-ethyl thiosemicarbazone (HDpyETsc) 2. To synthesize oxovanadium(IV), manganese(II), nickel(II), copper(II), zinc(II) and cadmium(II) complexes using the synthesized thiosemicarbazones as principal ligands and some anionic coligands. 3. To study the coordination modes of the ligands in metal complexes by using different physicochemical methods like partial elemental analysis, thermogravimetry and by different spectroscopic techniques. 4. To establish the structure of compounds by single crystal XRD studies

Synthesis, Characterization and Application Studies of Some Polymer Supported Metal Complexes

Polymer supports and polymeric complexes are highly versatile and they are successfully employed as efficient reagents, substrates and catalysts. Recently there observed a growing interest in the synthesis of tailor-made polymer supports and functionalized polymers for the preparation of metal complexes for various applications. They have the combination of properties due to the macromolecular structure as well as due to the reactivity of the functional group. An interesting feature of functional polymers is their affinity towards metal ions. Therefore the synthesis, characterization and application of such polymeric complexes have great scientific and analytical importance. In this investigation three series of polymeric complexes of transition metal ions are prepared from three schiff bases. All the complexes and polymeric schiff bases were characterized by analytical, spectral and thermal methods The thesis consist of six chapters. The first chapter contains an introduction and a brief review on application of polymer supports, polymer supported ligands and complexes. The second chapter gives the details of reagents and instruments used and the procedure adopted for the preparation of ligands and complexes. The third chapter explains the methods employed for characterization and the results are also discussed. The fourth chapter gives a detailed study of metal ion removal using ligands whereas the fifth chapter describes the development of the Cu” ion sensor electrode. The sixth chapter is the summary of the thesis and references are presented at the end.

Structural studies on some metal complexes of embelin

This thesis deals with the studies on the synthesis and characterisation of the complexes of embelin with manganese (II), cobalt(II), nickel (II), copper (II), zinc (II), cadmium (II), chromium (III), iron (III) lanthanum(III), praseodymium (III) neodymium (III) Samarium (III), gadolinium (III) dysprosium (III), yttrium (III) thorium (IV) and uranium (VI). Elemental analysis as well as spectral, thermal and magnetic data were used to ascertain the composition of the complexes and to establish the structures of the metal complexes. Wherever possible, the electronic spectra and magnetic data were used to predict the stereochemistry of the complexes.The thesis is divided into four chapters.

Análisis del Espacio Schengen en materia de seguridad como base para la implementación del Protocolo sobre la Facilitación del Movimiento de Personas de la Comunidad para el Desarrollo de África Austral (SADC)

El fin de la Guerra Fría supuso no sólo el triunfo del capitalismo y de la democracia liberal, sino un cambio significativo en el Sistema Internacional; siendo menos centralizado y más regionalizado, como consecuencia de la proximidad y relaciones de interdependencia entre sus actores (no sólo Estados) y permitiendo la formación de Complejos Regionales de Seguridad (CRS). Los CRS son una forma efectiva de relacionarse y aproximarse a la arena internacional pues a través de sus procesos de securitización y desecuritización consiguen lograr objetivos específicos. Partiendo de ello, tanto la Unión Europea (UE) como la Comunidad para el Desarrollo de África Austral (SADC) iniciaron varios procesos de securitización relacionados con la integración regional; siendo un ejemplo de ello la eliminación de los controles en sus fronteras interiores o libre circulación de personas; pues consideraron que de no hacerse realidad, ello generaría amenazas políticas (su influencia y capacidad de actuación estaban amenazadas), económicas (en cuanto a su competitividad y niveles básicos de bienestar) y societales (en cuanto a la identidad de la comunidad como indispensable para la integración) que pondrían en riesgo la existencia misma de sus CRS. En esta medida, la UE creó el Espacio Schengen, que fue producto de un proceso de securitización desde inicios de la década de los 80 hasta mediados de la década de los 90; y la SADC se encuentra inmersa en tal proceso de securitización desde 1992 hasta la actualidad y espera la ratificación del Protocolo para la Facilitación del Movimiento de personas como primer paso para lograr la eliminación de controles en sus fronteras interiores. Si bien tanto la UE como la SADC consideraron que de no permitir la libre circulación de personas, su integración y por lo tanto, sus CRS estaban en riesgo; la SADC no lo ha logrado. Ello hace indispensable hacer un análisis más profundo de sus procesos de securitización para así encontrar sus falencias con respecto al éxito de la UE. El análisis está basado en la Teoría de los Complejos de Seguridad de Barry Buzan, plasmada en la obra Security a New Framework for Analysis (1998) de Barry Buzan, Ole Waever y Jaap de Wilde y será dividido en cada una de las etapas del proceso de securitización: la identificación de una amenaza existencial a un objeto referente a través de un acto discursivo, la aceptación de una amenaza por parte de una audiencia relevante y las acciones de emergencia para hacer frente a las amenazas existenciales; reconociendo las diferencias y similitudes de un proceso de securitización exitoso frente a otro que aún no lo ha sido.

Managanese and dicopper complexes for bioinspired oxidation reactions: catalytic and mechanistic studies on C-H and C=C oxidations

Enzymes are high-weight molecules which catalyze most of the metabolic processes in living organisms. Very often, these proteins contain one or more 1st row transition metal ions in their active center (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, etc.), and are known as metalloenzymes or metalloproteins. Among these, metalloenzymes that activate molecular oxygen and use it as terminal oxidant stand out because of the wide range of catalyzed reactions and their exquisite selectivity. In this PhD dissertation we develop low-weight synthetic bioinspired complexes that can mimic structural and/or functional features of the active center of oxigenases. In the first part, we describe the use of unsymmetric dinuclear Cu complexes which are capable of performing the oxidation of phenols and phenolates in a analogous manner of the tyrosinase protein. In the second part, we describe the use of mononuclear manganese complexes in the oxidation of alcanes and alquenes.

New mono- and dinuclear ruthenium complexes containing the 3,5-bis(2-pyridyl)pyrazole ligand. Synthesis, characterization and applications

Se han sintetizado dos nuevos complejos mononucleares de Ru, con formula [RuCl2(Hbpp)(dmso)2], a partir de la reacción entre [RuCl2(dmso)4] y Hbpp (3,5-bis(2-piridil)pirazola). El hecho que sólo tres de los seis posibles estereoisómeros se obtengan a partir de esta reacción, se ha racionalizado en base a factores estructurales y electrónicos. Estos complejos se han caracterizado de forma estructural, espectroscópica y electroquímica. En acetonitrilo en medio básico, el isómero trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] da lugar a procesos de isomerización de enlace de un ligando dmso cuando el Ru(II) se oxida a Ru(III). Las constantes termodinámicas y cinéticas para el proceso se han determinado por voltametria cíclica. La irradiación de trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] y cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] con luz UV o solar da lugar a reacciones de fotosustitución de un ligando dmso por una molécula de acetonitrilo para dar un nuevo compuesto el cual ha sido caracterizado en solución por técnicas espectroscópicas y electroquímicas. Ambos complejos resultan catalizadores útiles en la transferencia de hidrógeno de isopropanol a acetofenona, obteniéndose 1-feniletanol como único producto y un 42.1% de conversión (36.1 ciclos metálicos) a 80ºC con el isómero trans,cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2], que resulta significativamente más eficaz que el complejo cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2]. La reacción de cis(out),cis-[RuCl2(Hbpp)(dmso)2] con trpy (2,2':6',2"-terpiridina) da lugar a los dos isómeros geométricos del complejo [Ru(Hbpp)(trpy)(Cl)]+, el in y el out. Estos complejos se han aislado y caracterizado por técnicas estructurales, espectroscópicas y electroquímicas. Estos cloro complejos han sido utilizados como precursores para la síntesis de los complejos análogos con ligandos aqua (in,out-[Ru(Hbpp)(trpy)(H2O)]2+) y piridina (in,out-[Ru(Hbpp)(trpy)(py)]2+), los cuales también han sido aislados y caracterizados. Las propiedades ácido-base de los aqua complejos, y del complejo out-py se han estudiado detalladamente por voltametria cíclica y mediante valoraciones espectrofotométricas ácido-base. El tratamiento matemático de los datos así obtenidos nos ha permitido determinar los valores de pKa para los distintos equilibrios de protonación de los complejos en los estados de oxidación II y III. El complejo out-aqua ha demostrado ser un buen catalizador para la oxidación electroquímica del alcohol benzílico, presumiblemente a benzaldehido. La constante de velocidad de segundo orden para el proceso ha sido determinada como 17.1 M-1 s-1, por simulación matemática. El dímero con un puente cloro, [Ru2Cl(bpp)(trpy)2]2+ ha sido preparado por dos rutas sintéticas diferentes. El dímero análogo con un puente acetato se ha obtenido por reacción del cloro dímero con un exceso de acetato sódico. El dímero con dos ligandos aqua [Ru2(bpp)(trpy)2(OH2)2]3+ puede obtenerse por hidrólisis ácida del complejo con un acetato puente o por hidrólisis básica del complejo con un puente cloro. Estos complejos han sido caracterizados por técnicas estructurales, espectroscópicas y electroquímicas. Las soluciones del dímero con dos ligandos aqua en medio ácido resultan inestables a la coordinación de aniones de la solución con el tiempo. Las propiedades ácido-base del dímero con dos aguas coordinadas han sido estudiadas por voltametria cíclica y mediante experimentos de electrólisis a potencial controlado. El pKa para la desprotonación de uno de los ligandos aqua ha sido determinado mediante una valoración espectrofotométrica ácido-base como 6.7. Este valor tan bajo de pKa se atribuye a la formación de la entidad {Ru2O2H3}, favorable termodinámicamente. Los espectros UV-vis para los distintos estados de oxidación del aqua dímero, de RuIIRuII a RuIIIRuIV, han sido obtenidos por oxidación química y electroquímica del complejo. Se han llevado a cabo estudios cinéticos de la oxidación, paso a paso, de RuII,II a RuIV,IV , y se han determinado las constantes de oxidación de segundo orden para los distintos procesos de oxidación. La capacidad del aqua dímero en la oxidación del agua a oxígeno molecular ha sido investigada en solución homogénea utilizando CeIV como oxidante. La evolución de oxígeno se ha demostrado por cromatografia de gases. Se ha obtenido una eficiencia del 73% y 18.6 ciclos catalíticos, cuando 1.83 x 10-6 moles de dímero se han mezclado con un exceso de 100 equivalentes de cerio. El dímero con dos aguas cataliza también la oxidación del agua de forma heterogénea, con el complejo adsorbido sobre una membrana de nafion, aunque la eficiencia es menor. Se ha propuesto un mecanismo intramolecular para la reacción de oxidación del agua. Consiste en la oxidación a 4 electrones del dímero, de RuII,II a RuIV,IV, el cual reacciona con el agua para formar oxígeno y revierte nuevamente al estado de oxidación II,II. Este modelo es consistente con estudios catalíticos de la evolución de oxígeno en función de las concentraciones de cerio y catalizador, llevados a cabo en solución ácida homogénea, que demuestran que la oxidación a 4 electrones del agua se encuentra catalizada por una sola molécula de complejo bajo concentraciones elevadas de cerio. La constante de pseudo-primer-orden para la evolución de oxígeno tiene un valor de 1.4 x 10-2 s-1, que es uno de los valores de constante más elevados obtenidos hasta la fecha. Desafortunadamente, el aqua dímero se desactiva durante el proceso de catálisis dando lugar a una especie naranja, la cual estamos actualmente tratando de caracterizar.

Síntesi, estructura i reactivitat de nous complexos de Cu, Ag i Ni contenint lligands triazamacrocíclics. Aplicacions en l'activació d'enllaços

· S'ha preparat i caracteritzat una família de complexos de Cu(III) contenint lligands triazamacrocíclics, estudiant-se les seves propietats estructurals, espectroscòpiques i redox. Aquesta àmplia família de complexos tenen un gran interès perquè permeten descriure les propietats dels complexos de Cu en un estat d'oxidació poc habitual i a més ens han permès mesurar de manera quantitativa l'efecte Meyerstein. · Una nova família de complexos de Cu(I) amb els lligands triazamacrocíclics es sintetitzada i caracteritzada per tècniques espectroscòpiques i estructurals, demostrant que aquests complexos presenten diferents estructures a l'estat sòlid i en dissolució. Així doncs, mentre que en dissolució es demostra per RMN que es tracta d'una espècie monomèrica, la determinació estructural per difracció de raigs X d'aquests complexos de Cu(I), ens confirma la formació d'espècies polimèriques. Per altra banda, s'ha estudiat la seva reactivitat; a) la seva implicació en la formació de lligands deuterats mitjançant l'intercanvi H/D en condicions suaus i b) la formació de complexos bisfenoxo a partir de la reactivitat entre els corresponents complexos de Cu(I) i oxigen molecular. De la mateixa manera, s'ha preparat el corresponent anàleg de Ag(I) en estat sòlid, obtenint la formació d'un polímer de Ag(I), el qual presenta a l'estat sòlid una estructura en forma de ziga-zaga, diferent a l'estructura del polímer de Cu(I), que és lineal. · S'ha determinat i proposat el mecanisme que té lloc en l'activació de l'enllaç C-H i posterior reacció de transferència per tal d'estabilitzar els productes finals mitjançant una reacció de desproporció. El seguiment de la reacció té lloc mitjançant tècniques espectroscòpiques com UV-vis. Dit seguiment, ens permet determinar les diferents influències electròniques sobre la reacció de formació dels complexos organometàl·lics de Cu(III). A més a més, el seguiment de la reacció a baixa temperatura ens permet determinar espectroscòpica i teòricament la formació d'un intermedi de Cu(II), i mitjançant la determinació dels paràmetres cinètics i termodinàmics es proposa un mecanisme de reacció. Posteriorment, s'ha assajat la reactivitat d'una sal de Cu(II) amb un lligand macrocíclic que conté un grup metil en el carboni orientat cap al centre del macrocicle, implicant la formació d'un intermedi agòstic. De la determinació estructural d'aquest intermedi de CuII i del lligand protonat, s'extreuen una sèrie de conclusions molt interessants, com són la demostració estructural de l'activació de l'enllaç C-C en la primera etapa de formació i de manera anàloga poder comparar-ho amb els sistemes macrocíclics HL2-HL6, demostrant la possible formació d'un intermedi agòstic, on es produeix l'activació de l'enllaç C-H. Aquesta similitud estaria d'acord amb els sistemes HL2-HL6, els quals espectroscòpica i teòricament s'havia detectat la presència d'un intermedi de característiques similars. Degut a l'acidesa d'aquest protó, i gràcies a la presència d'una base com és el propi lligand, aquest podia ésser extret donant lloc a la formació dels corresponents organometàl·lics de Cu(III). Dita estructura també representa un dels pocs exemples d'un organometàl·lic de CuII, un estat d'oxidació poc conegut dins d'aquest camp. · S'ha descrit la reactivitat dels nous complexos organometàl·lics de Cu(III), els quals sota medi pròtic i en condicions àcides o neutres són espècies totalment estables, però en condicions bàsiques o reductores aquestes espècies reaccionen donant lloc a la formació de noves espècies de tipus bisfenoxo, on el Cu es troba en estat d'oxidació +2. S'han caracteritzat mitjançant difracció de RX, on es s'observa l'entorn químic del Cu, la geometria del complex bisfenoxo i l'hidroxilació de l'anell aromàtic. · Finalment, s'ha descrit per primera vegada la síntesi i caracterització d'uns nous complexos organometàl·lics de Ni. Aquests són sintetitzats en base als càlculs teòrics realitzats sobre els nostres sistemes macrocíclics. Per aquests complexos hem investigat l'efecte del metall, canviant el coure per altres metalls de la primera sèrie de transició (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) i de la segona sèrie de transició (Ru, Rh, Pd, Ag). Els resultats demostren que el Ni(II), és el metall que presenta una major capacitat de l'activació de l'enllaç C-H en aquests sistemes aromàtics. Aquests compostos s'oxiden lentament cap a complexos de Ni(III). Per altra banda, l'addició d'una sal de clor sobre una solució d'un complex de Ni(II) permet aïllar el corresponent complex de Ni(III), caracteritzat per ressonància de spin electrònic

Systematic studies on 3d-3d and 3d-4f multimetallic complexes with interesting magnetic and/or luminescent properties

324 p.

Soil mobility of sewage sludge-derived dissolved organic matter, copper, nickel and zinc

A soil (sandy loam) column leaching study aimed to determine the extent of mobility and co-mobility of Cu, Ni, Zn and dissolved organic matter (DOM) released from a surface-application (equivalent to 50 t ds ha(-1)) of anaerobically-digested sewage sludge. Leaching of DOM through It the soil column was found to be almost un-retarded. Decidedly similar behaviour was exhibited by Ni suggesting that it migrated as organic complexes. Whilst Cu was also found to be leached, significant retardation was evident. However, the importance of DOM in promoting the mobility of both Cu and Ni was evidenced by their lack of mobility when added to the soil column as inorganic forms. The presence of DOM did not prevent Zn from becoming completely adsorbed by the soil solid phase. In relation to WHO drinking water guidelines, only Ni concentrations showed potential environmental significance. due to the relatively poor retention of Ni by the sludge solid phase. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.