Desenvolvimento de sensores eletroquímicos e métodos de extração em fase sólida baseados em sistemas biomiméticos para análise de poluentes ambientais

Pós-graduação em Química - IQ

Electrochemical behaviour of (N-R-4-cyanopyridinium)pentaammineruthenium(II) derivatives in acidic medium. Hydrolysis of coordinated nitriles

The electrochemical behaviour of N-R-4-cyanopyridinium (4-rcp) (R = methyl, decyl, dodecyl, or benzyl) coordinated to pentaammineruthenium(II) in CF3COOH-CF3COONa (μ = 0.1 M, pH 3) aqueous medium was studied by means of cyclic voltammetry and constant potential electrolysis. The electrochemical oxidation of the metallic centre (Ep ca 0.51 V/SCE) can be described as a reversible monoelectronic charge-transfer followed by an irreversible chemical reaction, which is the hydrolysis of N-R-4-cyanopyridiniumpentaammineruthenium(III) (A) to N-R-4-carboxamidepyridiniumruthenium (III) (B) with the kf1 values depending on the type of alkyl group. The E 1 2 values are not significantly influenced by the nature of the alkyl group. At more negative potential (ca -0.5 V/SCE), B undergoes an electrochemical reduction followed by an aquation reaction to produce aquopentaammineruthenium(II) and free N-R-4-carboxamidepyridinium. The amide was identified by comparison of its cyclic voltammogram and UV-vis spectrum with that of a sample prepared by chemical reaction. The results were also discussed by comparison with other systems, and show that nitrile-amide conversion catalysed by pentaammineruthenium(II) complexes is possible. © 1994.

Thermal analysis of coordination compounds. Part 3. Thermal decomposition of platinum complexes containing triphenylphosphine, triphenylarsine and triphenylstibine

Studies by thermogravimetric analysis (TG) and differential thermal analysis (DTA) of the complexes [PtCl2L2] (L is PPh3, AsPh3, SbPh3), [PtLn] (n = 3, L is SbPh3; n = 4, L is PPh3, AsPh3); [(PtL3)2N2]; [(PtL3)2C2] and [Pt(CO)2L2] (L is SbPh3) are described. Analysis of the TG and DTA curves showed that Pt(II) complexes of the type [PtCl2L2] have a higher thermal stability than the corresponding Pt(0) complexes of the type [PtLn], with the exception of [Pt(SbPh3)3], which is more stable than [PtCl2(SbPh3)2]. Thermal stabilities of each of the complexes are compared with those of the others in the series. Mechanisms of thermal decomposition of complexes of the types [PtCl2L2] and [PtLn] are proposed. Residues of the samples were characterized by chemical tests and IR spectroscopy. The residue from the thermal decomposition of [PtCl2L2] (L is PPh3, AsPh3) and [Pt(PPh3)4] is metallic platinum. For [Pt(AsPh3)4] the residue is a mixture of Pt and As, whereas for the complexes containing SbPh3 the residues are mixtures of Pt and Sb. In these cases, the proportional contents of Pt and As or Pt and Sb correspond to the stoichiometry of these elements in the respective complexes. The complexes {[Pt(SbPh3)3]2N2}, {[Pt(SbPh3)3]2C2} lose N2 or the ethynediyl group at 130-150°C and are transformed into [Pt(SbPh3)3]. © 1995.

Modificação de eletrodos de carbono vítreo e nanotubos de Ti/TiO2 com aspirinato de cobre (II) para detecção eletroquímica e redução fotoeletrocatalítica de íons nitrito

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Compostos de Pd(II) contendo ligantes N,S-doadores: síntese, caracterização e estudo da atividade citotóxica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

2-Acetylpyridine- and 2-benzoylpyridine-derived hydrazones and their gallium(III) complexes are highly cytotoxic to glioma cells

2-Acetylpyridine-phenylhydrazone (H2AcPh), its para-chlorophenylhydrazone (H2AcpClPh) and para-nitrophenylhydrazone (H2AcpNO(2)Ph) analogues, the corresponding 2-benzoylpyridine-derived hydrazones (H2BzPh, H2BzpClPh and H2BzpNO(2)Ph) and their gallium(III) complexes were assayed for their cytotoxic activity against U87 (expressing wild-type p53 protein) and T98 (expressing mutant p53 protein) glioma cells. IC50 values against both glioma cells and against the MRC5 (human fetal lung fibroblast) lineage were obtained for the hydrazones, but not for their gallium(III) complexes, due to their low solubility. Hydrazones were highly cytotoxic at nanomolar doses against U87 and T98 cells. The therapeutic indexes (TI = IC50MRC5/IC50glioma) were 2-660 for T98 cells and 28-5000 for U87 cells, indicating that the studied hydrazones could be good antitumor drug candidates to treat brain tumors. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Spectroscopic characterization and crystal structure of cis-Bis(N-(2-benzoyl)-N ',N '-diphenylthioureato-k O-2,S)nickel(II)

The title compound [Ni(C20H15N2OS)(2)] is prepared by the reaction of metal acetate with the corresponding acylthiourea derivative. The complex is characterized by elemental analysis, IR, H-1 and C-13 NMR, and its structure is determined by single crystal X-ray diffraction. The Ni(II) ion is coordinated by the S and O atoms of two N-benzoyl-N',N'-diphenylthiourea ligands in a slightly distorted square-planar coordination geometry. The two O and two S atoms are mutually cis to each other. The substance crystallizes triclinic (P-1 space group) with cell dimensions a = 10.7262(9) , b = 12.938(3) , c = 14.2085(12) , alpha = 74.650(4)A degrees, beta = 78.398(4)A degrees, gamma = 68.200(5)A degrees, and two formula units in the unit cell. The structure is very close to the related N-(2-furoyl) Ni complex reported previously.

First- and second-row transition metal oxa-aza macrocyclic complexes: a DFT study of an octahedral conformation

A theoretical study of structures of the 1,7,1 l,17-tetraoxa-2,6,12,16-tetraaza-cycloeicosane ligand ([20]AneN(4)O(4)) coordinated to Fe2+, Co2+, Ni2+, Ru2+, Rh2+, and Pd2+ transition metals ions was carried out with the DFT/B3LYP method. Complexes were fully optimized in C-s symmetry with the metal ions coordinated either to nitrogen (1a) or oxygen atoms (1b). For all the cases performed in this work, 1a was always more stable than 1b. Considering each row it is possible to see that the binding energy increases with the atomic number. The M2+ cation binding energies increase in the following order: Fe2+ < Ru2+ < Co2+ < Ni2+ < Rh2+ < Pd2+. In addition, it was observed the preference of Pd2+ and Rh2+ complexes for a tetrahedral arrangement, while Fe2+, Ru2+, Co2+, Ni2+ complexes had a preference for the octahedral arrangement. From the orbital representation results, it was seen that 1b unsymmetrical orbitals may influence the susceptibility over metal ions orientation toward heteroatoms orbitals.

Mixed-valence state of symmetric diruthenium complexes: synthesis, characterization, and electron transfer investigation

Complexes of the type {[(pyS)Ru(NH3)(4)](2)-mu-L}(n), where pyS = 4-mercaptopyridine, L = 4,4'-dithiodipyridine (pySSpy), pyrazine (pz) and 1,4-dicyanobenzene (DCB), and n = +4 and +5 for fully reduced and mixed-valence complexes, respectively, were synthesized and characterized. Electrochemical data showed that there is electron communication between the metal centers with comproportionation constants of 33.2, 1.30 x 10(8) and 5.56 x 10(5) for L = pySSpy, pz and DCB, respectively. It was also observed that the electronic coupling between the metal centers is affected by the p-back-bonding interaction toward the pyS ligand. Raman spectroscopy showed a dependence of the intensity of the vibrational modes on the exciting radiations giving support to the assignments of the electronic transitions. The degree of electron communication between the metal centers through the bridging ligands suggests that these systems can be molecular wire materials.

Oxidation of Copper(I) in seawater at nanomolar levels

The oxidation and reduction of copper in air-saturated seawater and NaCl solutions has been measured as a function of pH (7.17-8.49), temperature (5-35ºC) and ionic strength (0.1-0.7 M). The oxidation rate was fitted to an equation for sodium chloride and seawater valid at different pH and media conditions: k . . pH- . /T- . I . I k . . pH- . /T- . I . I (sw) (NaCl) log 5 036 0 514 1764 915 1101 0 233 log 5 221 0 609 1915 433 1818 0 408 = + + = + + The reduction of Cu(II) was studied in both media for different initial concentration of copper(II). When the initial Cu(II) concentration was 200 nM, the copper(I) produced was 20% and 9% for NaCl and seawater, respectively. Considering the copper(I) reduced from Cu(II), the speciation and the contribution of these species to the kinetic process was studied. The Cu(I) speciation is dominated by the CuCl2 - species. On the other hand, the neutral chloride CuCl species dominates the Cu(I) oxidation in the range 0.1 M to 0.7 M chloride concentrations.

Crystal Engineering of bright luminescent copper iodide clusters with phosphorus and nitrogen-based ligands

Copper(I) halide clusters are recently considered as good candidate for optoelectronic devices such as OLEDs . Although the copper halide clusters, in particular copper iodide, are very well known since the beginning of the 20th century, only in the late ‘70s the interest on these compounds grew dramatically due their particular photophysical behaviour. These complexes are characterized by a dual triplet emission bands, named Cluster Centred (3CC) and Halogen-to-Ligand charge transfer (3XLCT), the intensities of which are strictly related with the temperature. The CC transition, due to the presence of a metallophylic interactions, is prevalent at ambient temperature while the XLCT transition, located preferentially on the ligand part, became more prominent at low temperature. Since these pioneering works, it was easy to understand the photophysical properties of this compounds became more interesting in solid-state respect to solution with an improvement in emission efficiency. In this work we aim to characterize in SS organocopper(I)iodide compounds to valuate the correlation between the molecular crystal structure and the photophysical properties. It is also considered to hike new strategies to synthesize CuI complexes from the wet reactions to the more green solvent free methods. The advantages in using these strategies are evident but, obtain a single crystal suitable for SCXRD analysis from these batches is quite impossible. The structure solution still remains the key point in this research so we tackle this problem solving the structure by X-ray powder diffraction data. When the sample was fully characterized we moved to design and development of the associated OLED-device. Since copper iodide complexes are often insoluble in organic solvents, the high vacuum deposition technique is preferred. A new non-conventional deposition process have also been proposed to avoid the low complex stability in this practice with an in-situ complex formation in a layer-by layer deposition route.

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

Ruthenium-based light harvesting complexes

Polypyridylkomplexe von Ruthenium(II) besitzen eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen und als Photokatalysatoren. [Ru(bpy)3]2+ ist einer der prominentesten Ruthenium(II)-Komplexe und besitzt langlebige angeregte 3MLCT-Zustände mit einer Lebensdauer von 1 µs und einer Lumineszenz-Quantenausbeute von 10%. [Ru(bpy)3]2+ ist chiral und kann Stereoisomere bilden, wenn die Liganden unsymmetrisch substituiert sind oder im Falle von oligonuklearen rac/meso-Komplexen. Bis-tridentate Komplexe wie [Ru(tpy)2]2+ sind achiral und umgehen damit unerwünschte Stereoisomere. [Ru(tpy)2]2+ besitzt jedoch enttäuschende photophysikalische Eigenschaften mit einer 3MLCT-Lebensdauer von nur etwa 0.2 ns und einer Quantenausbeute von ≤ 0.0007%. Die Anbringung von Substituenten an [Ru(tpy)2]2+ sowie die Aufweitung der Liganden-Bisswinkel auf 90° bewirken deutlich verbesserte Eigenschaften der emittierenden 3MLCT-Zustände. rnDieser Strategie folgend wurden in der vorliegenden Arbeit neue bis-tridentate Ruthenium(II)-Komplexe entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Durch Anbringen von Ester-Substituenten und Verwenden von Liganden mit erweiterten Bisswinkeln konnten 3MLCT-Lebensdauern von bis zu 841 ns und Quantenausbeuten von bis zu 1.1% erreicht werden. Die neuen bis-tridentaten Komplexe weisen eine deutlich erhöhte Photostabilität im Vergleich zu tris-bidentatem [Ru(bpy)3]2+ auf. rnDie Komplexe wurden als Emitter in Licht-emittierenden elektrochemischen Zellen eingebaut und zeigen Elektrolumineszenz mit einer tiefroten Farbe, die bis ins NIR reicht. Ebenso wurden die Komplexe als Lichtsammler in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen getestet und erreichen Licht-zu-Energie-Effizienzen von bis zu 0.26%. rnDinukleare, stereochemisch einheitliche Ruthenium(II)-Komplexe wurden oxidiert um die Metall-Metall-Wechselwirkung zwischen Ru(II) und Ru(III) in der einfach oxidierten Spezies zu untersuchen. Die unterschiedlichen Redoxeigenschaften der beiden Rutheniumzentren in den verwendeten dinuklearen Verbindungen führt zu einer valenzlokalisierten Situation in der keine Metall-Metall-Wechselwirkung beobachtet wird. Ebenso wurde die Oxidation eines einkernigen Ruthenium(II)-Komplexes sowie dessen spontane Rückreduktion untersucht.rnEnergietransfersysteme wurden mittels Festphasensynthese hergestellt. Dabei ist ein Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplex als Energie-Akzeptor über eine unterschiedliche Anzahl an Glycineinheiten mit einem Cumarin-Chromophor als Energie-Donor verknüpft. Bei einer kleinen Zahl an Glycineinheiten (0, 1) findet effektiver Energietransfer vom Cumarin- zum Ruthenium-Chromophor statt, wogegen bei zwei Glycineinheiten ein effektiver Energietransfer verhindert ist.rnLicht-induzierte Ladungstrennung wurde erreicht, indem Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplexe als Chromophore in einem Donor-Chromophor-Akzeptor-Nanokomposit eingesetzt wurden. Dabei wurde ein Triphenylamin-enthaltendes Blockcopolymer als Elektronendonor und ZnO-Nanostäbchen als Elektronenakzeptor verwendet. Bei Bestrahlung des Chromophors werden Elektronen in die ZnO-Nanostäbchen injiziert und die Elektronenlöcher wandern in das Triphenylamin-enthaltende Blockcopolymer. rnrn

Oberflächenuntersuchungen von Metalla-Tetraazaporphyrinen

Ziel dieser Arbeit war es, ein System zu entwickeln, in dem ein durch Licht induzierter Elektronentransfer stattfinden kann. Dazu wurden ein Kupfer(II)- und ein Zink(II)Tetraazaporphyrin mit acht 4-tert-Butylphenyl-Substituenten synthetisiert (Cu4Dinit, Zn4Dinit). Die Energielücke von 1,85 eV zwischen HOMO und LUMO von Cu4Dinit in Lösung wurde mit Hilfe von Cyclovoltammetrie und UV/Vis-Messungen bestimmt. Somit ist sie größer als für Cu4Dinit Moleküle, die auf einer Oberfläche (Wolfram(100)) liegen und mit STM-, STS-Messungen untersucht wurden. Hier beträgt die Energielücke 1,35 eV, was durch eine Drehung der Phenylringe in die Ebene der Pyrrolringe des Makrozyklus und somit durch eine bessere Überlappung der Orbitale erklärt werden kann. Um die Wechselwirkung der Moleküle mit der Oberfläche zu untersuchen, wurde Cu4Dinit, wie oben beschrieben, auf Magnetit aufgedampft. Dadurch wurde ausschließlich die Wechselwirkung zwischen den Elektronenspins des Kupfer(II)-ions und den Elektronenspins des Eisens im Magnetit betrachtet. Durch Messungen der Röntgenabsorption und des XMCD-Effektes konnten das Spinmoment, Bahnmoment und das Gesamtmoment des Kupfers berechnet und eine anisotrope Kopplung des Elektronenspins des Kupferions zum Magnetit, in Abhängigkeit der Magnetisierungsrichtung des Magnetits, festgestellt werden. Wenn der Magnetit senkrecht zur Oberfläche (out-of-plane) magnetisiert ist, ist die Kopplung ferromagnetisch, während bei einer Magnetisierungsrichtung parallel zur Ebene (in-plane) des Magnetits der Elektronenspin des Kupfers antiferromagnetisch mit dem des Eisens koppelt. Dadurch muss der Hamiltonian, der die Wechselwirkung zwischen zwei Spins beschreibt, bei einer anisotropen Kopplung um einen ansiotropen Term ergänzt werden. Das Ergebnis, dass der Elektronenspin des Kupferions durch die Richtung der Magnetisierung des Magnetits beeinflusst werden kann, eröffnet neue Wege, um die Spinkonfiguration von auf der Oberfläche liegenden Molekülen mit ungepaarten Elektronen, wie die zentralen Metallionen der Makrozyklen aber auch die Elektronenspins anderer metallorganischer Komplexe oder molekulare Magnete, durch ein externes Magnetfeld zu beeinflussen. rnDurch die stöchiometrische Templatreaktion von Pyrazino[2,3-f][1,10]-phenanthrolin-2,3-di-carbonitril (Dicnq), Bis(4-tert-Butylphenyl)-fumarodinitril (Dinit) und Kupfer(II)-acetat wurde eine Koordinationsmöglichkeit für ein Ruthenium(II)-ion in einem Tetraazaporphyrin hergestellt und so die Makrozyklen Cu3Dinit1Dicnq und Zn3Dinit1Dicnq synthetisiert, mit Rutheniumionen versetzt und ebenfalls mit Hilfe von Röntgenabsorptionsmessungen und XMCD untersucht. Durch die Vergleiche mit Zn3Dinit1Dicnq und den jeweiligen Verbindungen mit koordinierten Rutheniumionen (Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, Zn3Dinit1Dicnq-1Ru) konnte gezeigt werden, dass eine Verschiebung der Elektronendichte des Rutheniumions zu dem zentralen Kupferion des Makrozyklus stattgefunden hat und durch die Koordination eines Rutheniumions in der Peripherie des Tetraazaporphyrins die energetische Lage der Kupferorbitale beeinflusst wird.rnDer Einfluss von vier koordinierten Ruthenium(II)-ionen auf das zentrale Kupferion wurde an Hand des in dieser Arbeit hergestellten Kupfer(II)phenanthralocyanins (Cu4Dicnq) untersucht, das aus vier Dicnq-Liganden und Kupfer(II)-acetat synthetisiert wurde. Auf Grund der schlechten Löslichkeit wurde für die Koordination der Rutheniumionen der Prekursor [Ru(bipy)2Dicnq](PF6)2 hergestellt und daraus der Makrozyklus in einer Templatsynthese mit Kufper(II)-ionen gebildet. Durch diese neue Syntheseroute war es möglich, die Verbindung Cu4Dicnq-4Ru herzustellen und ebenfalls durch Röntgenabsorption und XMCD zu untersuchen und so das Spin- und Bahnmoment zu ermitteln. Ein Teil der Elektronendichte des Rutheniumions in dieser Verbindung wird auf die zusätzlich an das Rutheniumion koordinierten 2,2'-Bipyridine und nicht auf den Makrozyklus, wie in Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, geschoben. Trotzdem konnte die Funktionsweise als Modell des Photosystems II durch eine Oxidation durch die Bestrahlung mit einer Quecksilberlampe mit para-Benzochinon beobachtet werden. Dies bestätigte die Funktionsweise des Kupfer(II)phenanthralocyanins mit koordinierten Rutheniumionen, da ein durch Licht induzierter Elektronenübergang auf das para-Benzochinon stattgefunden hat.rn

Modellkomplexe oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden und Spin-Crossover-Verbindungen als Chemosensoren

Der erste Teil der hier vorgestellten Arbeit verfolgt die Synthese potentieller Modellverbindungen oligonuklearer Metalloproteine auf Basis von Salen-Liganden. Dazu wurden zwei Ligandensysteme mit unterschiedlich raumerfüllenden Alkyl-Substituenten modifiziert und auf ihre koordinativen Eigenschaften hin untersucht. Für das Ligandensystem auf Basis des Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ols konnten fünf Derivate (H3L1, H3L2A,H3L2B, H3L3, H3L4), für das zweite verwendete Ligandensystem auf Basis des 1H-3,5-Bis-(salicylidenaminomethyl)-pyrazols konnten zwei weitere Derivate (H3L5A, H3L5B) dargestellt und zu Koordinationsverbindungen umgesetzt werden.rnFür den hier verwendeten Bis-(salicylidenamino)-propan-2-ol Liganden H3L1, welcher die geringsten sterischen Anforderungen stellt, konnten mono-, tri- und tetranukleare Koordinationsverbindungen synthetisiert werden. Dabei gelingt es dem Liganden, sich sowohl in planarer als auch in unterschiedlich stark gewinkelter Konformation um ein oder mehrere Metallzentren anzuordnen, wobei der Ligand ein N2O2- seines N2O3-Donorsets zur Koordination nutzt. Die Verbindung {[Ni7(HL1)2(L1)2(OBz)4(OMe)(H2O)]}n zeigt, dass eine Verkettung der so gestalteten dreikernigen Einheiten über das freie Propanol-Sauerstoffatomdes Ligandenrückgrats möglich ist. Mit zunehmendem sterischen Anspruch der angefügten Alkylsubstituenten nimmt die geometrische Flexibilität und somit das Potential des Liganden zur Ausbildung höhernuklearer Strukturen ab. So ist für Liganden mit mittlerem sterischen Anspruch neben mononuklearen Komplexen noch die Gestaltung dinuklearer Systeme möglich. Erhöht man den sterischen Anspruch des Liganden weiter, findet nur noch eine Reaktion zu mononuklearen Verbindungen statt.rnMit den Pyrazol-basierten Ligandensystemen H3L5A und H3L5B konnten dinukleare Kupfer- und Nickelverbindungen synthetisiert werden.rnDer zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von Spin-Crossover Systemen (SCO). Dazu soll ein Spinübergang innerhalb des gestalteten schaltbaren Systems an die Anwesenheit eines Signalstoffs gekoppelt werden, so dass diese SCO-Verbindung als Sensor für den Signalstoff eingesetzt werden kann. Dazu wurden zwei unterschiedliche Ansätze entwickelt und untersucht.rnDie erste Methode beruht auf der Kombination eines zum Spin-Crossover befähigten Metallzentrums, eines Capping-Liganden, eines zur Signalstofferkennung funktionalisierten Co-Liganden sowie eines entsprechenden Signalstoffs. Als Capping-Liganden wurden tetra- und pentadentateLigandensysteme eingesetzt und mit unterschiedlich Picolyl-substituierten Monoaza-[12]-krone-4-Derivaten umgesetzt, wobei die Monoazakrone zur Komplexierung des Signalstoffs,hier in Form eines Alkalimetallions, zur Verfügung steht. Nach dieser ersten Methode konnten im Zeitraum dieser Arbeit noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.rnEine vielversprechende zweite Möglichkeit beruht auf der Verwendung eines mehrzähnigen, etablierten Spin-Crossover Liganden,welcher in seiner Peripherie mit einer Bindungstasche zur Aufnahme des Signalstoffmodifiziert wird.Mit Hilfe des so gestalteten Liganden 4'-(4'''-Benzo-[15]-krone-5)-methyloxy-2,2':6',2''-terpyridin ([b15c5]-tpy) gelang die Umsetzung zu entsprechenden Eisen(II)- und Kobalt(II)komplexen der Zusammensetzung [M([b15c5]-tpy)2]2+. Alle synthetisierten Eisen(II)-Komplexe liegen aufgrund der hohen Ligandenfeldstärke des Terpyridins über einen Temperaturbereich von 300 – 400 K in ihrer diamagnetischen Low Spin Form vor. Die entsprechenden Kobalt(II)-Komplexe zeigen über einen Temperaturbereich von 2 – 350 K ein kontinuierliches, aber unvollständiges Spin-Crossover Verhalten.rnDer Einfluss von Signalstoffen auf das Spin-Crossover Verhalten der Kobalt(II)-Systeme wurde in einem ersten Versuch unter der Verwendung von Natriumionen als Signalstoff untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass Natriumionen für dieses System zwar nicht als Auslöser eines SCO verwendet werden können, sie aber dennoch eine starke Auswirkung auf den Verlauf des Spin-Crossovers haben.