Electrochemical behavior of a series of undecatungstozincates monosubstituted by first-row transition metals, ZnW11M(H2O)O-39(n-) (M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or Zn)

The electrochemical behavior of a series of undecatungstozincates monosubstituted by first-row transition metals, ZnW11M(H2O)O-39(n-) (M=Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or Zn), was investigated systematically and comparably in aqueous solutions by electrochemical and in situ UV-visible-near-IR spectroelectrochemical methods. These compounds exhibit not only successive reduction processes of the addenda atoms (W) in a negative potential range, but some of them also involve redox reactions originating from the substituted transition metals (M) such as the reduction of Fe-III and Cu-II at less negative potentials and the oxidation of Mn-II at a more positive potential. Some interesting results and phenomena, especially of the transition metals, were found for the first time. Moreover, possible reaction mechanisms are proposed based on the experimental results.

The oxidative demethylation of 24-membered hexa-aza macrocyclic bicopper(I) complex - The mimicking for monooxygenase

By [2 + 2] Schiff base condensation of 5 - bromo - 2 - methoxylbenzene - 1,3 - dicarboxaldehyde with diethylenetriamine, a new hexaaza 24 - membered macrocyclic ligand was obtained,which formed a macrocyclic binuclear copper(I) complex in the presence of [Cu . (CH3CN)(4)]ClO4. When the copper(I) complex was oxidized in air or oxygen, a new macrocyclic binuclear copper( II) complex was obtained. The copper( II.) complex was characterized by several methods and its oxidized products was characterized by H-1 NMR. The results show that during oxidation, a methoxyl group in the ligand ring broke; and the phenoxy - and water - bridged Cu(II) complex formed. In oxidation of monooxygenase such as ligninase, oxidative demethylation also happened. Therefore this work mimicked this process for the first time by using macrocyclic complex. The quantity of absorbed oxygen and the absorption rate of oxygen were determined.

COMPARATIVE-STUDIES ON PERIODATOCUPRATE(II, III) AND TELLURATOCUPRATE(II, III)

The crystal structures, electronic spectra, and Cu2p XPS of Cu(III) complexes Na4H[Cu(H2TeO6)(2)]. 17H(2)O and Na4K[Cu(HlO(6))(2)]. 12H(2)O have been described. The characterizations of a Cu(III) atom in a complex are as follows: (i) In a square-planar coordination, the average bond length of Cu-O is 0.183 nm, shorter than the 0.190-0.200 nm found for a Cu(II) complex. (2) The ''blue shift'' occurs for d-d transitions in the electronic spectrum of the Cu(III) complex compared to those of its related Cu(II) complex, resulting from the higher valence state. (3) Cu(III) compounds with CuO4 square-planar coordination are expected to be diamagnetic whereas Cu(II) compounds to be paramagnetic. (4) Comprehensive investigations on Cu2p XPS show that the binding energy of Cu2p(3/2) of a pure Cu(III) compound is about 2.0 eV higher than that of its corresponding Cu(II) compound: the shake-up satellites do not appear in the Cu2p XPS for a pure diamagnetic Cu(III) compound, the same as found for a diamagnetic Ni(II) compound: the FWHM of the signal of Cu2p XPS may become broader for Cu(III) compound because its core hole's lifetime shortens due to the higher valence state of copper. (C) 1995 Academic Press, Inc.

Thermal diffusivity of some polymer supported halogeno benzimidazole complexes of cobalt(II) and copper(II) - a photoacoustic study

The thermal diffusivities of some polystyrene supported Schiff complexes of Co(II) and Cu(II) were determined by the laser induced photoacoustic technique. The effect of metal as well as the halogen part on thermal diffusivity of polymer supported complexes was studied. The thermal diffusivity of Co complexes increases while it decreases in Cu complexes with Cl, Br and I substitutions, respectively.

Aprofitament de residus vegetals per a la concentració i separació d'ions metàl·lics de solucions aquoses

La adsorció sobre carbó actiu és un tractament habitual para a l'eliminació de metalls contaminants d'afluents aquosos. Amb la finalitat de reduir el cost dels tractament actuals s'està estudiant la utilització d'adsorbents de baix cost com a substituts dels sorbents convencionals que s'utilitzen usualment en els tractaments d'aigües. En aquesta tesi s'ha avaluat la possibilitat d'aprofitar diversos residus vegetals procedents de processos agrícoles o residus industrials, com a sorbents per a l'eliminació de metalls de solucions aquoses. En concret, el treball s'ha centrat en assolir dos grans objectius, primer de tot, conèixer la possibilitat d'utilitzar el pinyol d'oliva com a adsorbent de metalls divalents de solucions aquoses, com són el Cd(II), Cu(II), Ni(II) i Pb(II), i en segon lloc, avaluar la utilització de quatre residus vegetals (escorça de yohimbe, rapa de raïm, suro i pinyol d'oliva) per a l'extracció de Cr(VI) de solucions aquoses i utilitzar el residu vegetal més apropiat com a base per tal d'obtenir un nou sorbent, amb més bona morfologia per ser utilitzat en sistemes d'eliminació de Cr(VI) en continu. Les dades cinètiques d'adsorció es van tractar amb el model cinètic de pseudo-segon ordre, amb el que es van determinar la velocitat inicial d'adsorció dels metalls. Els models d'isotermes d'equilibri de Langmuir i Freundlich es van utilitzar per descriure els equilibris d'adsorció i calcular els paràmetres de les isotermes. En els assajos amb mescles binàries de metalls, els resultats es van tractar amb el model ampliat de Langmuir. En aquest treball s'ha determinat, primerament, que el pinyol d'oliva és un bon sorbent dels metalls divalents estudiats. S'ha determinat que l'adsorció dels metalls varia amb el pH de la solució i que la presència de sals en la solució provoca una davallada en l'adsorció. També es va determinar la competència en l'adsorció entre els metalls al realitzar assajos en mescles binàries. Amb els estudis d'extracció de Cr(VI) amb els quatre materials s'ha determinat que aquests vegetals poden adsorbir el Cr(VI) en solució, tot i que la rapa i la yohimbe són els materials que presenten unes capacitats d'adsorció més elevades. Les anàlisis amb espectroscòpia electrònica de Raig-X realitzats en la rapa de raïm i la yohimbe en contacte amb Cr(VI) varen demostrar la presència del metall en els dos estats d'oxidació, Cr(VI) i Cr(III), evidenciant la participació del mecanisme de reducció de Cr(VI) en l'adsorció del metall sobre els materials. Amb l'encapsulació de la rapa de raïm es va incrementar significativament la capacitat d'adsorció del metall respecta a la seva utilització en la forma original. Les dades experimentals es van tractar amb un model de difusió i es va determinar el coeficient de difusió en l'adsorció en el sorbent amb diferent percentatge de rapa en l'interior. Finalment s'han realitzat estudis preliminars d'adsorció de crom hexavalent en continu utilitzant columnes de petites dimensions farcides amb el sorbent format per boles de rapa encapsulada en alginat càlcic. En aquests assajos s'ha determinat l'efecte en l'adsorció de metall de diversos paràmetres d'operació, com la concentració inicial de metall, el cabal i l'alçada de llit. El model de transferència de matèria i difusió en columna emprat pel tractament de les dades experimentals va mostrar l'efecte de la concentració inicial i del cabal en els coeficients de difusió i transferència de matèria. El model BDST no va predir correctament el temps de servei en els diferents paràmetres d'operació experimentats a causa de la complexitat del procés d'adsorció. Amb aquests assajos preliminars s'han establert les bases de l'adsorció de Cr(VI) amb el nou sorbent en sistemes en continu amb la finalitat de realitzar estudis posteriors d'eliminació del metall en columnes de majors dimensions.

Avaluació de la toxicitat de metalls pesants i arsènic en diferents models biològics

En aquest estudi, la toxicitat de diversos metalls pesants i l'arsènic va ser analitzada utilitzant diferents models biològics. En la primera part d'aquest treball, el bioassaig de toxicitat Microtox, el qual està basat en la variació de l'emissió lumínica del bacteri luminiscent Vibrio fischeri, va ser utilitzat per establir les corbes dosi-resposta de diferents elements tòxics com el Zn(II), Pb(II), Cu(II), Hg(II), Ag(I), Co(II), Cd(II), Cr(VI), As(V) i As(III) en solucions aquoses. Els experiments es varen portar a terme a pH 6.0 i 7.0 per tal de mostrar que el pH pot influir en la toxicitat final mesurada d'alguns metalls degut als canvis relacionats amb la seva especiació química. Es varen trobar diferents tipus de corbes dosi-resposta depenent del metall analitzat i el pH del medi. En el cas de l'arsènic, l'efecte del pH en la toxicitat de l'arsenat i l'arsenit es va investigar utilitzant l'assaig Microtox en un rang de pHs comprès entre pH 5.0 i 9.0. Els valors d'EC50 determinats per l'As(V) disminueixen, reflectint un augment de la toxicitat, a mesura que el pH de la solució augmenta mentre que, en el cas de l'As(III), els valors d'EC50 quasi bé no varien entre pH 6.0 i 8.0 i només disminueixen a pH 9.0. HAsO42- i H2AsO3- es varen definir com les espècies més tòxiques. Així mateix, una anàlisi estadística va revelar un efecte antagònic entre les espècies químiques d'arsenat que es troben conjuntament a pH 6.0 i 7.0. D'altra banda, els resultats de dos mètodes estadístics per predir la toxicitat i les possibles interaccions entre el Co(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II) i Pb(II) en mescles binàries equitòxiques es varen comparar amb la toxicitat observada sobre el bacteri Vibrio fischeri. L'efecte combinat d'aquests metalls va resultar ser antagònic per les mescles de Co(II)-Cd(II), Cd(II)-Zn(II), Cd(II)-Pb(II) i Cu(II)-Pb(II), sinèrgic per Co(II)-Cu(II) i Zn(II)-Pb(II) i additiu en els altres casos, revelant un patró complex de possibles interaccions. L'efecte sinèrgic de la combinació Co(II)-Cu(II) i la forta disminució de la toxicitat del Pb(II) quan es troba en presència de Cd(II) hauria de merèixer més atenció quan s'estableixen les normatives de seguretat ambiental. La sensibilitat de l'assaig Microtox també va ser determinada. Els valors d'EC20, els quals representen la toxicitat llindar mesurable, varen ser determinats per cada element individualment i es va veure que augmenten de la següent manera: Pb(II) < Ag(I) < Hg(II)  Cu(II) < Zn(II) < As(V) < Cd(II)  Co(II) < As(III) < Cr(VI). Aquests valors es varen comparar amb les concentracions permeses en aigues residuals industrials establertes per la normativa oficial de Catalunya (Espanya). L'assaig Microtox va resultar ser suficientment sensible per detectar els elements assajats respecte a les normes oficials referents al control de la contaminació, excepte en el cas del cadmi, mercuri, arsenat, arsenit i cromat. En la segona part d'aquest treball, com a resultats complementaris dels resultats previs obtinguts utilitzant l'assaig de toxicitat aguda Microtox, els efectes crònics del Cd(II), Cr(VI) i As(V) es varen analitzar sobre la taxa de creixement i la viabilitat en el mateix model biològic. Sorprenentment, aquests productes químics nocius varen resultar ser poc tòxics per aquest bacteri quan es mesura el seu efecte després de temps d'exposició llargs. Tot i això, en el cas del Cr(VI), l'assaig d'inhibició de la viabilitat va resultar ser més sensible que l'assaig de toxicitat aguda Microtox. Així mateix, també va ser possible observar un clar fenomen d'hormesis, especialment en el cas del Cd(II), quan s'utilitza l'assaig d'inhibició de la viabilitat. A més a més, diversos experiments es varen portar a terme per intentar explicar la manca de toxicitat de Cr(VI) mostrada pel bacteri Vibrio fischeri. La resistència mostrada per aquest bacteri podria ser atribuïda a la capacitat d'aquest bacteri de convertir el Cr(VI) a la forma menys tòxica de Cr(III). Es va trobar que aquesta capacitat de reducció depèn de la composició del medi de cultiu, de la concentració inicial de Cr(VI), del temps d'incubació i de la presència d'una font de carboni. En la tercera part d'aquest treball, la línia cel·lular humana HT29 i cultius primaris de cèl·lules sanguínies de Sparus sarba es varen utilitzar in vitro per detectar la toxicitat llindar de metalls mesurant la sobreexpressió de proteines d'estrès. Extractes de fangs precedents de diverses plantes de tractament d'aigues residuals i diferents metalls, individualment o en combinació, es varen analitzar sobre cultius cel·lulars humans per avaluar el seu efecte sobre la taxa de creixement i la capacitat d'induir la síntesi de les proteïnes Hsp72 relacionades amb l'estrès cel·lular. No es varen trobar efectes adversos significatius quan els components s'analitzen individualment. Nogensmenys, quan es troben conjuntament, es produeix un afecte advers sobre tan la taxa de creixement com en l'expressió de proteins d'estrès. D'altra banda, cèl·lules sanguínies procedents de Sparus sarba es varen exposar in vitro a diferents concentracions de cadmi, plom i crom. La proteïna d'estrès HSP70 es va sobreexpressar significativament després de l'exposició a concentracions tan febles com 0.1 M. Sota les nostres condicions de treball, no es va evidenciar una sobreexpressió de metal·lotioneïnes. Nogensmenys, les cèl·lules sanguínies de peix varen resultar ser un model biològic interessant per a ser utilitzat en anàlisis de toxicitat. Ambdós models biològics varen resultar ser molt adequats per a detectar acuradament la toxicitat produïda per metalls. En general, l'avaluació de la toxicitat basada en l'anàlisi de la sobreexpressió de proteïnes d'estrès és més sensible que l'avaluació de la toxicitat realitzada a nivell d'organisme. A partir dels resultats obtinguts, podem concloure que una bateria de bioassaigs és realment necessària per avaluar acuradament la toxicitat de metalls ja que existeixen grans variacions entre els valors de toxicitat obtinguts emprant diferents organismes i molts factors ambientals poden influir i modificar els resultats obtinguts.

Adsorption, orientation and thermal decomposition of copper(II) hexafluoroacetylacetonate on rutile TiO2(110)

We have investigated the adsorption and thermal decomposition of copper hexafluoroacetylacetonate (Cu-11(hfaC)(2)) on single crystal rutile TiO2(110). Low energy electron diffraction shows that room temperature saturation coverage of the Cu-II(hfac)(2) adsorbate forms an ordered (2 x 1) over-layer. X-ray and ultra-violet photoemission spectroscopy of the saturated surface were recorded as the sample was annealed in a sequential manner to reveal decomposition pathways. The results show that the molecule dissociatively adsorbs by detachment of one of the two ligands to form hfac and Cu-1(hfac) which chemisorb to the substrate at 298 K. These ligands only begin to decompose once the surface temperature exceeds 473 K where Cu core level shifts indicate metallisation. This reduction from Cu(I) to Cu(0) takes place in the absence of an external reducing agent and without disproportionation and is accompanied by the onset of decomposition of the hfac ligands. Finally, C K-edge near edge X-ray absorption fine structure experiments indicate that both the ligands adsorb aligned in the < 001 > direction and we propose a model in which the hfac ligands adsorb on the 5-fold coordinated Ti atoms and the Cu-1(hfac) moiety attaches to the bridging O atoms in a square planar geometry. The calculated tilt angle for these combined geometries is approximately 10 degrees to the surface normal.

Synthesis, characterization, and anion selectivity of copper(II) complexes with a tetradentate Schiff base ligand

A new mononuclear Cu(II) complex, [CuL(ClO4)(2)] (1) has been derived from symmetrical tetradentate di-Schiff base, N,N'-bis-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)-propane-1,3-diamine (L) and characterized by X-ray crystallography. The copper atom assumes a tetragonally distorted octahedral geometry with two perchlorate oxygens coordinated very weakly in the axial positions. Reactions of I with sodium azide, ammonium thiocyanate or sodium nitrite solution yielded compounds [CuL(N-3)]ClO4 (2), [CuL(SCN)ClO4 (3) or [CuL(NO2)]-ClO4 (4), respectively, all of which have been characterized by X-ray analysis. The geometries of the penta-coordinated copper(H) in complexes 2-4 are intermediate between square pyramid and trigonal bipyramid (tbp) having the Addition parameters (tau) 0.47, 0.45 and 0.58, respectively. In complex 4, the nitrite ion is coordinated as a chelating ligand and essentially both the 0 atoms of the nitrite occupy one axial site. Complex 1 shows distinct preference for the anion in the order SCN- > N-3(-) > NO2- in forming the complexes 24 when treated with a SCN-/N-3(-)/NO2- mixture. Electrochemical electron transfer study reveals (CuCuI)-Cu-II reduction in acetonitrile solution. (c) 2006 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Two new mu-(1,3-azido)-bridged polymers: alternating single and double bridges in a 1D nickel(II) complex and uniform bridge in a 2D copper(II) complex: Syntheses, single-crystal structures and magnetic studies

Two polymeric azido bridged complexes [Ni2L2(N-3)(3)](n)(ClO4). (1) and [Cu(bpdS)(2)(N-3)],(ClO4),(H2O)(2.5n) (2) [L = Schiff base, obtained from the condensation of pyridine-2-aldehyde with N,N,2,2-tetramethyl-1,3-propanediamine; bpds = 4,4'-bipyridyl disulfide] have been synthesized and their crystal structures have been determined. Complex 1, C26H42ClN15Ni2O4, crystallizes in a triclinic system, space group P1 with a 8.089(13), b = 9.392(14), c = 12.267(18) angstrom, a = 107.28(l), b 95.95(1), gamma = 96.92(1)degrees and Z = 2; complex 2, C20H21ClCuN7O6.5S4, crystallizes in an orthorhombic system, space group Pnna with a = 10.839(14), b = 13.208(17), c = 19.75(2) angstrom and Z = 4. The crystal structure of I consists of 1D polymers of nickel(L) units, alternatively connected by single and double bridging mu-(1,3-N-3) ligand with isolated perchlorate anions. Variable temperature magnetic susceptibility data of the complex have been measured and the fitting,of magnetic data was carried out applying the Borris-Almenar formula for such types of alternating one-dimensional S = 1 systems, based on the Hamiltonian H = -J Sigma(S2iS2i-1 + aS(2i)S(2i+1)). The best-fit parameters obtained are J = -106.7 +/- 2 cm(-1); a = 0.82 +/- 0.02; g = 2.21 +/- 0.02. Complex 2 is a 2D network of 4,4 topology with the nodes occupied by the Cu-II ions, and the edges formed by single azide and double bpds connectors. The perchlorate anions are located between pairs of bpds. The magnetic data have been fitted considering the complex as a pseudo-one-dimensional system, with all copper((II)) atoms linked by [mu(1,3-azido) bridging ligands at axial positions (long Cu...N-3 distances) since the coupling through long bpds is almost nil. The best-fit parameters obtained with this model are J = -1.21 +/- 0.2 cm(-1), g 2.14 +/- 0.02. (c) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2005).

Incorporation of a sodium ion guest in the host of copper(II)-Schiff-base complexes: Structural characterization and magnetic study

Three copper(II) complexes, [CuL1], [CuL2] and [CuL3] where L-1, L-2 and L-3 are the tetradentate di-Schiff-base ligands prepared by the condensation of acetylacetone and appropriate diamines (e.g. 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane and 1,3-diaminopropane, respectively) in 2:1 ratios, have been prepared. These complexes act as host molecules and include a guest sodium ion by coordinating through the oxygen atoms to result in corresponding new trinuclear complexes, [(CuL1)(2)Na(ClO4)(H2O)][CuL1], [(CuL2)(2)Na(ClO4)(H2O)] (2) and [(CuL3)(2)Na(ClO4)(H2O)] (3) when crystallized from methanol solution containing sodium perchlorate. All three complexes have been characterized by single crystal X-ray crystallography. In all the complexes, the sodium cation has a six-coordinate distorted octahedral environment being bonded to four oxygen atoms from two Schiff-base complexes of Cu(II) in addition to a perchlorate anion and a water molecule. The copper atoms are four coordinate in a square planar environment being bonded to two oxygen atoms and two nitrogen atoms of the Schiff-base ligand. The variable temperature susceptibilities for complexes 1-3 were measured over the range 2-300 K. The isotropic Hamiltonian, H = g(1)beta HS1 + g(2)beta HS2 + J(12)S(1)S(2) + g(3)beta HS3 for complex 1 and H = g(1)beta HS1 + g2 beta HS2 +J(12)S(1)S(2) for complexes 2 and 3 has been used to interpret the magnetic data. The best fit parameters obtained are: g(1) = g(2) = 2.07(0), J = - 1.09(1) cm(-1) for complex 1, g(1) = g(2) = 2.06(0), J = -0.55(1) cm(-1) for complex 2 and g1 = g2 = 2.07(0).J = -0.80(1) cm(-1) for 3. Electrochemical studies displayed an irreversible Cu(II)/Cu(I) one-electron reduction process. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Copper(II) complexes of tetradentate N2S2 donor sets: synthesis, crystal structure characterization and reactivity

Two mononuclear and one dinuclear copper(II) complexes, containing neutral tetradentate NSSN type ligands, of formulation [Cu-II(L-1)Cl]ClO4 (1), [Cu-II(L-2)Cl]ClO4 (2) and [Cu-2(II)(L-3)(2)Cl-2](ClO4)(2) (3) were synthesized and isolated in pure form [where L-1 = 1,2-bis(2-pyridylmethylthio)ethane, L-2 = 1,3-bis(2-pyridylmethylthio)propane and L-3 = 1,4-bis(2-pyridylmethylthio)butane]. All these green colored copper(II) complexes were characterized by physicochemical and spectroscopic methods. The dinuclear copper(II) complex 3 changed to a colorless dinuclear copper(I) species of formula [Cu-2(1)(L-3)(2)](ClO4)(2),0.5H(2)O (4) in dimethylformamide even in the presence of air at ambient temperature, while complexes I and 2 showed no change under similar conditions. The solid-state structures of complexes 1, 2 and 4 were established by X-ray crystallography. The geometry about the copper in complexes 1 and 2 is trigonal bipyramidal whereas the coordination environment about the copper(I) in dinuclear complex 4 is distorted tetrahedral. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mixed ligand binuclear copper(I) complexes containing (Cu2N8)-N-I chromophores. Observation of emissions from MLCT excited states involving two different ligands

Using the 1:2 condensate (L) of diethylenetriamine and benzaldehyde as the main ligand, binuclear copper(l) complexes [Cu2L2(4,4'-bipyridine)](CIO4)(2).0.5H(2)O (1a) and [Cu2L2(1,2-bis(4-pyridyl)ethane)](CIO4)(2) (1b) are synthesised. The two metal ions in la are bridged by 4,4'-bipyridine and those in 1b by 1,2-bis(4-pyridyl)ethane, From the X-ray crystal structure of la, each metal ion is found to be bound to three N atoms of L and one of the two N atoms of the bridging ligand in a distorted tetrahedral fashion. The Cu(I)-N bond lengths in la lie in the range of 1.998(5)-2.229(6) Angstrom. Electrochemical studies in dichloromethane (DCM) show that the (Cu2N8)-N-I moieties in la and 1b are composed of two essentially non-interacting (CuN4)-N-I cores with Cu-II/I potential of 0.44 V vs. SCE. While la displays metal induced quenching of the inherent emission of 4,4'-bipyridine in DCM solution, 1b exhibits two weak emission bands in DCM solution at 425 and 477 nm (total quantum yield = 3.59 x 10(-5)) originating from MLCT excited states. With the help of Extended Huckel calculations it is established that the higher energy emission in 1b is from Cu(I) --> bridging-ligand charge transfer excited state and the lower energy one in 1b from Cu(I) --> L charge transfer excited state.

Metal-directed assembly of large dinuclear copper(II) dithiocarbamate macrocyclic complexes

The synthesis of a range of dinuclear Cu(II) dithiocarbamate (dtc)-based macrocycles and their characterisation are described. By carefully tuning the size of the aromatic spacer, cavities of different dimensions can be designed. The length and flexibility of the chosen spacer group dictates the intermetallic distance and hence the degree of communication between the two metal centres as evidenced by electrochemical and EPR experiments. This is illustrated by crystallographic evidence that show the macrocycles can host guests (such as CH2Cl2) or can fold and form unexpected Cu(I) dtc clusters.

Two macrocyclic pentaaza compounds containing pyridine evaluated as novel chelating agents in copper(II) and nickel(II) overload

Two pentaaza macrocycles containing pyridine in the backbone, namely 3,6,9,12,18-pentaazabicyclo[12.3.1] octadeca-1(18),14,16-triene ([15]pyN(5)), and 3,6,10,13,19-pentaazabicyclo[13.3.1]nonadeca-1(19),15,17-triene ([16]pyN(5)), were synthesized in good yields. The acid-base behaviour of these compounds was studied by potentiometry at 298.2 K in aqueous solution and ionic strength 0.10 M in KNO3. The protonation sequence of [15]pyN(5) was investigated by H-1 NMR titration that also allowed the determination of protonation constants in D2O. Binding studies of the two ligands with Ca2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, and Pb2+ metal ions were performed under the same experimental conditions. The results showed that all the complexes formed with the 15-membered ligand, particularly those of Cu2+ and especially Ni2+, are thermodynamically more stable than with the larger macrocycle. Cyclic voltammetric data showed that the copper(II) complexes of the two macrocycles exhibited analogous behaviour, with a single quasi-reversible one-electron transfer reduction process assigned to the Cu(II)/Cu(I) couple. The UV-visible-near IR spectroscopic and magnetic moment data of the nickel(II) complexes in solution indicated a tetragonal distorted coordination geometry for the metal centre. X-band EPR spectra of the copper(II) complexes are consistent with distorted square pyramidal geometries. The crystal structure of [Cu([15]pyN(5))](2+) determined by X-ray diffraction showed the copper(II) centre coordinated to all five macrocyclic nitrogen donors in a distorted square pyramidal environment.

Effect of an ancillary ligand on single helix-double helix interconversion in copper complexes. Copper(I)-water bond

Reaction of Cu(ClO(4))(2)center dot 6H(2)O with the 1:2 condensate of benzildihydrazone and 2-acetylpyridine, in methanol in equimolar ratio yields a green compound which upon recrystallisation from 1:1 CH(2)Cl(2)-C(6)H(6) mixture affords [CuL(H(2)O)](ClO(4))(2)center dot 1/2C(6)H(6). The complex crystallises in the space group P-1 with a = 8.028(11) angstrom, b = 12.316(17) angstrom, c = 18.14(3) angstrom, alpha = 97.191(10)degrees, beta = 94.657(10)degrees and gamma = 108.039(10)degrees. It is single helical with the metal having a distorted trigonal bipyramidal N(4)O coordination sphere. The acid dissociation constant of the Cu(I) complex in CH(3)CN is 3.34 +/- 0.19. The X band EPR spectrum of the compound is rhombic with g(1) = 2.43, g(2) = 2.10 g(3) = 2.02 and A(1) = 79.3 x 10(-4) cm(-1). The Cu(II/I) potential of the complex in CH(2)Cl(2) at a glassy carbon electrode is 0.43 V vs SCE. It is argued that the copper-water bond persists in the corresponding copper(I) species. Its implications on the single helix-double helix interconversion in copper helicates are discussed. DFT calculations at the B3LYP/6-311G** level shows that the binding energy of water in the single helicol live-coordinate copper(I) species [CuL(H(2)O)](+) is similar to 40 kJ mol(-1).