Synthesis and Coordination Chemistry of a New N-4-Polydentate Class of Pyridyl-Functionalized Scorpionate Ligands: Complexes of Fe-II, Zn-II, V-IV, Pd-II and Use for Heterobimetallic Systems

The new potentially N-4-multidentate pyridyl-functionalized scorpionates 4-((tris-2,2,2-(pyrazol-1-ypethoxy)methyl)pyridine (TpmPy, (1)) and 4-((tris-2,2,2-(3-phenylpyrazol-1-yl)ethoxy)methyl)pyridine (TpmPy(Ph), (2)) have been synthesized and their coordination behavior toward Fe-II, Ni-II, Zn-II, Cu-II, Pd-II, and V-III centers has been studied. Reaction of (1) with Fe(BF4)(2)center dot 6H(2)O yields [Fe(TpmPy)(2)](BF4)(2) (3), that, in the solid state, shows the sandwich structure with trihapto ligand coordination via the pyrazolyl arms, and is completely low spin (LS) until 400 K. Reactions of 2 equiv of (1) or (2) with Zn-II or Ni-II chlorides give the corresponding metal complexes with general formula [MCl2(TpmPy*)(2)] (M = Zn, Ni; TpmPy* = TpmPy, TpmPy(Ph)) (4-7) where the ligand is able to coordinate through either the pyrazolyl rings (in case of [Ni(TpmPy)(2)Cl-2 (5)) or the pyridyl-side (for [ZnCl2(TpmPy)(2)] (4), [ZnCl2(TpmPy(Ph))(2)] (6) and [NiCl2(TpmPy(Ph))(2)] (7)). The reaction of (1) with VCl3 gives [VOCl2(TpmPy)] (8) that shows the N-3-pyrazolyl coordination-mode. Moreover, (1) and react with cis-[PdCl2(CH3CN)(2)] to give the disubstituted complexes [PdCl2(TprnPy)(2)] (9) and [PdCl2(TpmPy(Ph))(2)] (10), respectively, bearing the scorpionate coordinated via the pyridyl group. Compounds (9) and (10) react with Fe(BF4)(2) to give the heterobimetallic Pd/Fe systems [PdCl2(mu-TpmPy)(2)-Fe](BF4)(2) (11) and [PdCl2(mu-TpmPy(Ph))(2)Fe-2(H2O)(6)]BF4)(4) (13), respectively. Compound (11) can also be formed from reaction of (3) with cis-[PdCl2(CH3CN)(2)], while reaction of (3) with Cu(NO3)(2).2.5H(2)O generates [Fe(mu-TpmPy)(2)-Cu(NO3)(2)](BF4)(2) (12), confirming the multidentate ability of the new chelating ligands. The X-ray diffraction analyses of compounds (1), (3), (4), (5), and (9) are also reported.

Efficient cyclohexane oxidation with hydrogen peroxide catalysed by a C-scorpionate iron(II) complex immobilized on desilicated MOR zeolite

The hydrotris(pyrazol-1-yl)methane iron(II) complex [FeCl2{eta(3)-HC(pz)(3)}] (Fe, pz = pyrazol-1-yl) immobilized on commercial (MOR) or desilicated (MOR-D) zeolite, catalyses the oxidation of cyclohexane with hydrogen peroxide to cyclohexanol and cyclohexanone, under mild conditions. MOR-D/Fe (desilicated zeolite supported [FeCl2{eta(3)-HC(pz)(3)}] complex) provides an outstanding catalytic activity (TON up to 2.90 x 10(3)) with the concomitant overall yield of 38%, and can be easy recovered and reused. The MOR or MOR-D supported hydrotris(pyrazol-1-yl)methane iron(II) complex (MOR/Fe and MOR-D/Fe, respectively) was characterized by X-ray powder diffraction, ICP-AES, and TEM studies as well as by IR spectroscopy and N-2 adsorption at -196 degrees C. The catalytic operational conditions (e.g., reaction time, type and amount of oxidant, presence of acid and type of solvent) were optimized. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Tetranuclear COPPER(II) complexes with macrocyclic and open-chain disiloxane ligands as catalyst precursors for hydrocarboxylation and oxidation of alkanes and 1-phenylethanol

Two new tetranuclear complexes [Cu-4(mu-O)(L-1)-Cl-4] and [Cu-4(mu(4)-O)(L-2)(2)Cl-4] (2), where H2L1 is a macrocyclic ligand resulting from [2+2] condensation of 2,6-diformy1-4-methylphanol (DFF) and 1,3-bis(aminopropy1)tetramethyldisiloxane, and HL2 is a 1:2 condensation product: of DFF with trimethylsilyl p-aminobenzoate, have been prepared. The structures of the products were established by Xray diffraction. The complexes have been characterised by FTIR, UV/Vis spectroscopy, ES1 mass-spectrometry and magnetic susceptibility measurements. The latter revealed that the letrftriuclear complexes can be descr bed as two ferromagnetically coupled dinuclear units, in which the two copper(II) ions interact antiferromacinetically. The ccimpi.iunds act as homogeneous catalyst precursors for a number of single-pot reactions, including (I) hydrocarbaxylation, with CO, H2O and K2S2O8, of a variety of linear and cyclic (n = 5-8) alkanes into the corresponding Cn+1 carboxylic acids, (ii) peroxidative oxidation of cyclohexane, and (iii) solvent-free microwave-assisted oxidation of 1-phenyletha.nol.

Baeyer-Villiger oxidation of Keotones catalysed by rhenium complexes bearing N- Or Oxo-Ligands

Rhenium (I, III-V or VII) complexes bearing N-donor or oxo-ligands catalyse the Baeyer-Villiger oxidation of cyclic and linear ketones (e.g. 2-methylcyclohexanone, 2-methylcyclopentanone, cyclohexanone, cyclopentanone, cyclobutanone and 3,3-dimethyl-2-butanone) into the corresponding lactones or esters, in the presence of aqueous H2O2 (30%). The effects of various reaction parameters are studied allowing to achieve yields up to 54%.

The oxidation of apocynin catalyzed by myeloperoxidase: Proposal for NADPH oxidase inhibition

Apocynin has been used as an efficient inhibitor of the NADPH oxidase complex and its mechanism of inhibition is linked to prior activation through the action of peroxidascs. Here we studied the oxidation of apocynin catalyzed by myeloperoxidase (MPO) and activated neutrophils. We found that apocynin is easily oxidized by MPO/H2O2 or activated neutrophils and has as products dimer and trimer derivatives. Since apocynin impedes the migration of the cytosolic component p47phox to the membrane and this effect could be related to its conjugation with essential thiol groups, we studied the reactivity of apocynin and its MPO-catalyzed oxidation products with glutathione (GSH). We found that apocynin and its oxidation products do not react with GSH. However, this thiol compound was efficiently oxidized by the apocynin radical during the MPO-catalyzed oxidation. We suggest that the reactivity of apocynin radical with thiol compounds could be involved in the inhibitory effect of this methoxy-catechol on NADPH oxidase complex. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Isotopic study of ceria-catalyzed soot oxidation in the presence of NOx

The ceria-catalyzed soot oxidation mechanism has been studied by a pulse technique with labeled O2 in the absence and presence of NO, using ceria–soot mixtures prepared in the loose contact mode. In the absence of soot, the ceria-catalyzed oxidation of NO to NO2 takes place with ceria oxygen and not with gas-phase O2. However, the oxygen exchange process between gas-phase O2 and ceria oxygen (to yield back O2, but with oxygen atoms coming from ceria) prevailed with regard to the ceria-catalyzed oxidation of NO to NO2. Gas-phase O2 did not react directly with soot when pulsed to a soot–ceria loose contact mixture. Instead, ceria oxygen is transferred to soot (this step does not require gas-phase molecular oxygen to be present), and gas-phase O2 fills up the vacancies created on the oxide in a further step. The transfer of oxygen between ceria and soot occurred directly in the absence of NO. However, in the presence of NO, NO2 is expected to be additionally generated by ceria oxygen oxidation, which also reacts with soot. The main reaction products of the ceria-catalyzed soot oxidation reaction with NO/O2 were CO2 and NO. Additionally, evidence of the reduction of NOx to N2 was found.

Biscarboxy-Functionalized Imidazole and Palladium as Highly Active Catalytic System in Protic Solvents: Methanol and Water

The coupling reaction between aryl bromides and boron reagents is efficiently catalyzed by an in situ generated palladium complex obtained from palladium(II) acetate (0.1 mol%) and 1,3-bis(carboxymethyl)imidazole (0.2 mol%). The catalytic system is very active in protic solvents, especially in methanol. Biaryl derivatives have been prepared in good isolated yields (up to >99%), and additionally styrene and stilbene derivatives have also been prepared by means of this protocol.

Emprego de compostos organometálicos mononucleares de paládio(II) na ativação de macrófagos peritoneais de camundongos

The immune responses are mediated by a variety of cells that, when activated, produce a number of molecules. Macrophages are the first cells to take part in the immune response releasing many compounds in the extracellular environment such as H2O2. Taking into account this aspect we evaluated the activation of an immunological system, in vitro, by determining the H2O2 released in cultures of peritoneal macrophage cells from Swiss mice in the presence of organopalladated compounds of the type [Pd(dmba)(X)(dppp)], dmba = N,N-dimethylbenzylamine, dppp = 1,3-bis(diphenylphosphine)propane, X = Cl, N3, NCO, NCS. An excellent activation of macrophages by the [Pd(dmba)(X)(dppp)] compounds was observed and the influence of the X ligand on the immune response could be verified.

Études spectroscopiques expérimentales et théoriques de complexes de métaux de transition

Cette thèse présente une série d'études qui visent la compréhension de la structure électronique de complexes de métaux de transition en employant diverses méthodes de spectroscopie. L'information sur la structure électronique aide à comprendre et développer des nouveaux matériaux, des nouvelles voies de synthèses, ainsi que des nouveaux modèles théoriques. Habituellement, afin d'explorer la structure électronique d'un système qui comporte en son centre un métal de transition, l'information fournie par les spectres d'un seul composé n'est pas suffisante. On étudie une série de composés similaires, qui ont le même métal de transition à un degré d'oxydation donné, ainsi que des ligands qui forment des liaisons de différentes forces et caractéristiques avec le métal. Cependant, ces changements, bien qu'on les désire de faible impact, créent une grande perturbation de la structure électronique visée par les études. Afin d'étudier en profondeur une seule structure électronique, nous employons une stratégie d'analyse moins perturbante. Nous appliquons une pression hydrostatique sur les complexes de métaux de transition. Cette pression perturbe le système suffisamment pour nous livrer davantage d'informations sur la structure électronique, sans la « dénaturer ». Afin d'étudier précisément ces systèmes perturbés, la technique d'application de pression est conjuguée, dans la littérature, aux diverses techniques de spectroscopie d'absorption UV-visible, de luminescence, ainsi que de diffusion Raman. Pour extraire un maximum d'informations de ces expériences, on emploie des techniques de calculs de structure électronique ainsi que de dynamique des noyaux. Dans cette thèse, on tente de mettre en lumière la structure électronique de composés de molybdène(IV), de platine(II) et palladium(II) à l'aide de la technique de pression couplée aux spectroscopies de luminescence et de diffusion Raman. Dans le chapitre 3, on observe un déplacement de la bande de luminescence de +12 cm-1/kbar entre la pression ambiante et 25 kbar pour le complexe trans-[MoOCl(CN-t-Bu)4]BPh4, dont le centre métallique molybdène(IV)est de configuration électronique 4d2. Il s'agit de la première variation positive observée pour un complexe de type métal-oxo. À des pressions plus élevées, la tendance s'inverse. Le maximum d'énergie de la bande de luminescence se déplace de -8 cm-1/kbar. Ce changement de variation présage d'une compétition interne entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. À l'aide de calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, on propose un mécanisme pour expliquer ce phénomène. Au cours du chapitre 4, on étudie des complexes de palladium(II) et de platine(II) qui ont les mêmes ligands. Un de ces ligands est le 1,4,7-trithiacyclononane (ttcn). On constate qu'à basse pression le ligand est bidentate. Par contre, lorsque la pression augmente, on constate, par exemple à l'aide du complexe [Pt(ttcn)Cl2], qu'une interaction anti-liante supplémentaire se produit entre le ligand ttcn et le métal, ce qui change la nature de l'orbitale HOMO. On observe un déplacement de la bande de luminescence de -19 cm-1/kbar. Tel que pour le complexe de molybdène(IV), le déplacement de la bande de luminescence dépend de la compétition entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. L'interaction liante entre l'ion platine(II) et l'atome de soufre axial est l'effet le plus plausible qui peut induire un déplacement de la bande de luminescence vers les basses énergies. Ceci nous indique que cette interaction domine. Par contre, pour ce qui est du complexe palladium(II), la compétition est remportée par d'autres effets, car le déplacement de la bande de luminescence est de +6 cm-1/kbar. Encore une fois, des calculs, basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, aident à explorer les causes de ces observations en suggérant des explications corroborées simultanément par les diverses expériences de spectroscopie. Lors du chapitre 5, une étude plus exacte de la structure électronique ainsi que de la dynamique des noyaux de complexes de métaux de transition est présentée. En effet, les complexes de palladium(II) et de platine(II), de type [M(X)4]2-, ont une structure simple, très symétrique. Le premier état excité de ces molécules subit la distorsion Jahn-Teller. On veut établir un protocole de travail pour les expérimentateurs afin d'analyser des spectres de molécules pour lesquelles l'approximation de Born-Oppenheimer n'est pas valide. On utilise la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps ainsi que le modèle de Heidelberg afin de décrire des effets non adiabatique. On tente d'établir l'influence des effets non adiabatiques sur les spectres de ce type de complexe.

Synthèse stéréosélective de dérivés cyclopropaniques di-accepteurs par catalyse avec des complexes de rhodium(II)

Les dérivés cyclopropaniques di-accepteurs représentent des intermédiaires synthétiques précieux dans l’élaboration de structures moléculaires complexes, ayant des applications dans plusieurs domaines de la chimie. Au cours de cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à la synthèse de ces unités sous forme énantioenrichie en utilisant la cyclopropanation d’alcènes par catalyse avec des complexes de Rh(II) utilisant des composés diazoïques di-accepteurs comme substrats. Suite au développement initial d’une méthode de cyclopropanation d’alcènes catalytique asymétrique utilisant des nitro diazocétones, de multiples études expérimentales quant au mécanisme de stéréoinduction dans ce type de réaction ont été effectuées. Nous avons alors pu identifier le groupement p-méthoxyphénylcétone du substrat et le catalyseur Rh2(S-TCPTTL)4 comme étant une combinaison clé pour l’atteinte de diastéréosélectivités et d’excès énantiomères élevés. Ceci a mené au développement de deux autres méthodes de cyclopropanation stéréosélectives distinctes, utilisant soit une cyano diazocétone ou un céto diazoester. Nous avons démontré l’utilité des dérivés cyclopropaniques énantioenrichis obtenus par ces trois méthodes dans une panoplie de manipulations synthétiques, dont l’addition nucléophile d’amines et de cuprates, la cycloaddition formelle avec un aldéhyde, et la synthèse de dérivés cyclopropaniques importants en chimie médicinale. Une étude structurelle approfondie des complexes de Rh(II) chiraux nous a permis de déterminer les facteurs responsables de leur pouvoir d’énantioinduction dans notre système réactionnel, ce qui a d’énormes implications dans d’autres méthodologies utilisant ces mêmes catalyseurs. Le dévoilement d’une conformation inattendue dite ‘All-up’, ainsi que de la présence d’interactions stabilisantes régissant la rigidité de cet arrangement se sont avérés cruciaux dans notre compréhension du mécanisme. Dans le cadre de cette investigation, nous avons développé une méthode générale pour la synthèse de complexes de Rh(II) hétéroleptiques, multipliant ainsi le nombre de catalyseurs accessibles dans l’élaboration éventuelle de nouvelles réactions stéréosélectives, et nous permettant d’effectuer une étude structurelle plus détaillée. De plus, nous avons développé une méthode particulièrement efficace pour la synthèse d’un autre type de dérivé cyclopropanique di-accepteur par catalyse avec des complexes de Rh(II), les cyano-cyclopropylphosphonates. Les produits de cette transformation sont obtenus avec des énantiosélectivités élevées, et sont des substrats intéressants pour des réactions tandem d’ouverture de cycle par addition nucléophile / oléfination de composés carbonylés. De plus, ces composés sont des précurseurs de molécules utiles en chimie médicinale tels que les acides aminocyclopropylphosphoniques.

Progrès vers la synthèse totale de l'hodgsonox

Ce mémoire présente une poursuite de l’étude vers la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpénoïde naturel possédant des propriétés insecticides contre la mouche verte d’Australie, Lucilia cuprina. L’hodgsonox comporte six centres stéréogènes et trois cycles : un époxyde fusionné à un cycle à cinq chaînons et une fonction éther cyclique à six chaînons doublement allylique. La stratégie de synthèse de l’hodgsonox proposée comporte dix-neuf étapes linéaires. Elle s’appuie sur les travaux préliminaires de Lise Bréthous, étudiante au doctorat, de Nicolas Lévaray, étudiant à la maîtrise, ainsi que du Dr. Ying Dong Lu et de la Dr. Sonia Diab, qui ont tous travaillé précédemment dans le groupe de la Pr. Lebel. La première étape de cette synthèse consiste en une hydrogénation cinétique dynamique de Noyori permettant d’obtenir un seul diastéréoisomère à partir de l’α-acétylbutyrolactone. Une séquence de six étapes linéaires supplémentaires, comprenant l’ouverture de la lactone ainsi qu’une métathèse d’oléfine, permet d’obtenir le cycle à cinq chaînons avec un rendement global de 37%. L’unité isopropyle est par la suite installée par une addition conjuguée pour former un éther d’énol silylé, qui est directement oxydé en la cétone correspondante avec l’acétate de palladium(II). Une réaction d’hydrosilylation subséquente permet d’obtenir la stéréochimie syn attendue de l’unité isopropyle. Par la suite, la carbonylation d’un intermédiaire triflate permet d’obtenir le squelette de base pour la formation de l’éther cyclique. Enfin, le cycle à six chaînons est formé par insertion O−H intramoléculaire d’un diazo avec un rendement global de 2% sur 17 étapes. Les travaux spécifiques de l’auteure comprennent l’évaluation de conditions catalytiques pour l’oxydation de Saegusa de l’éther d’énol silylé. Les trois dernières étapes ont également été explorées par l’auteure. Il s’agit de l’époxydation de la double liaison endocyclique, de l’insertion dans un lien O−H catalysée par un dimère de rhodium, et de la méthylénation. Enfin, l’exploration d’une voie alternative a été entamée. Cette nouvelle voie consiste à former l’éther cyclique par une substitution nucléophile sur un époxyde. La double liaison exo-cyclique serait installée par une simple réaction de déshydratation.

Activation chimiosélective et dérivatisation d’amides et d'alcools : synthèse de plusieurs groupements fonctionnels et hétérocycles

Un objectif majeur en chimie organique est le développement de méthodes de synthèses générales, simples et peu coûteuses permettant la modification efficace des ressources naturelles en différents produits d’intérêt public. En particulier, la recherche de méthodes chimiosélectives et de méthodes dites « vertes » représente un intérêt croissant pour le secteur industriel (dont le domaine pharmaceutique). En fait, l’application en synthèse sur grande échelle de procédés catalytiques, sélectifs et utilisant des conditions douces permet de réduire le volume de déchets et la demande énergétique, minimisant ainsi les coûts de production et les effets néfastes sur l’environnement. Dans ce contexte, le groupe de recherche du Professeur André B. Charette de l’Université de Montréal s’intéresse au développement de méthodes générales et chimiosélectives permettant la transformation de fonctionnalités aisément accessibles tels que les amides et les alcools. La fonction amide, aussi appelée liaison peptidique dans les protéines, est présente dans diverses familles de molécules naturelles et est couramment employée comme intermédiaire synthétique dans la synthèse de produits d’intérêt pharmaceutique. Le groupement alcool est, quant à lui, l’une des fonctionnalités les plus abondantes dans la nature, intrinsèquement et largement utilisé en chimie de synthèse. Dans le cadre de cette thèse, des transformations simples, générales et chimiosélectives ont été réalisées sur des amides secondaires et tertiaires, ainsi que sur des alcools primaires et secondaires. La première partie de ce manuscrit se penche sur l’activation de la fonction amide par l’anhydride triflique (Tf2O), suivie de l’addition nucléophile de différents réactifs permettant ainsi la formation de plusieurs groupements fonctionnels versatiles, parfois indispensables, couramment employés en chimie organique tels que les aldimines, les aldéhydes, les amines, les cétones, les cétimines et des dérivés de la fonction amidrazone. Cette dernière fonctionnalité a également été utilisée dans des réactions successives vers la formation d’hétérocycles. De ce fait, des 1,2,4-triazoles ont été formés suite à une cyclodéshydratation initiée en conditions thermiques et faiblement acides. D’autre part, des 3-aminoindazoles ont été synthétisés par une fonctionnalisation C–H catalysée par un sel de palladium (II). La deuxième partie de la thèse est consacrée à la réaction de Mitsunobu en conditions acides, permettant ainsi la substitution nucléophile d’alcools en présence de carbamines (ou amines ne possédant pas de groupement électro-attracteurs). Ce type de nucléophile, basique lorsqu’utilisé comme base libre (avec un pKa se situant au-dessus de 13 dans le DMSO), n’est intrinsèquement pas compatible dans les conditions standards de la réaction de Mitsunobu. Contrairement aux conditions usuelles multi-étapes employant la réaction de Mitsunobu, la méthode développée au cours de cette étude permet la formation d’amines substituées en une seule étape et ne requiert pas l’emploi de groupements protecteurs.

Mononuclear Pt(II) and Pd(II) 1,4-dithiolato complexes. Crystal structures of [Pt((−) DIOS) (PPh3)2] and [Pd(S(CH2) 4S)(Ph2P(CH2) 3PPh2)]. Application in styrene hydroformylation

Addition of 1,4-dithiols to dichloromethane solutions of [PtCl2(P-P)] (P-P = (PPh3)2, Ph2P(CH2)3PPh2, Phd2P(CH2)4PPh2; 1,4-dithiols = HS(CH2)4SH, (−)DIOSH2 (2,3-O-isopropylidene-1,4-dithiol-l-threitol), BINASH2 (1,1′-dinaphthalene-2,2′-dithiol)) in the presence of NEt3 yielded the mononuclear complexes [Pt(1,4-dithiolato)(P-P)]. Related palladium(II) complexes [Pd(dithiolato)(P-P)] (P-P=Ph2P(CH2)3PPh2, Ph2P(CH2)4PPh2; dithiolato = −S(CH2)4S−, (−)-DIOS) were prepared by the same method. The structure of [Pt((−)DIOS)(PPh3)2] and [Pd(S(CH2)4S)(Ph2P(CH2)3PPh2)] complexes was determined by X-ray diffraction methods. Pt—dithiolato—SnC12 systems are active in the hydroformylation of styrene. At 100 atm and 125°C [Pt(dithiolate)(P-P)]/SnCl2 (Pt:Sn = 20) systems provided aldehyde conversion up to 80%.

New Pd(II) and Pt(II) complexes with N,S-chelated pyrazolonate ligands: Molecular and supramolecular structure and preliminary study of their in vitro antitumoral activity

New Pd(II) and Pt(II) complexes [ML2] (HL = a substituted 2,5-dihydro-5-oxo-1H-pyrazolone-1-carbothioamide) have been synthesized by reacting K2MCl4 (M = Pd, Pt) or Pd(OAc)(2) with beta-ketoester thiosemicarbazones. The structures of seven of these complexes were determined by X-ray diffraction. Although all exhibit a distorted square-planar coordination with trans- or (in one case) cis-[MN2S2] kernels, their supramolecular arrangements vary widely from isolated molecules to 3D-networks. The in vitro antitumoral assays performed with two HL ligands and their metal complexes showed significant cytostatic activity for the latter, with the most active [ML2] derivative (a palladium complex) being about sixteen times more active than cis-DDP against the cis-platinum-resistant cell line A2780cisR. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Aminoacetone, a putative endogenous source of methylglyoxal, causes oxidative stress and death to insulin-producing RINm5f cells

Aminoacetone (AA), triose phosphates, and acetone are putative endogenous sources of potentially cytotoxic and genotoxic methylglyoxal (MG), which has been reported to be augmented in the plasma of diabetic patients. In these patients, accumulation of MG derived from aminoacetone, a threonine and glycine catabolite, is inferred from the observed concomitant endothelial overexpression of circulating semicarbazide-sensitive amine oxidases. These copper-dependent enzymes catalyze the oxidation of primary amines, such as AA and methylamine, by molecular oxygen, to the corresponding aldehydes, NH4+ ion and H2O2. We recently reported that AA aerobic oxidation to MG also takes place immediately upon addition of catalytic amounts of copper and iron ions. Taking into account that (i) MG and H2O2 are reportedly cytotoxic to insulin-producing cell lineages such as RINm5f and that (ii) the metal-catalyzed oxidation of AA is propagated by O-2(center dot-) radical anion, we decided to investigate the possible pro-oxidant action of AA on these cells taken here as a reliable model system for pancreatic beta-cells. Indeed, we show that AA (0.10-5.0 mM) administration to RINm5f cultures induces cell death. Ferrous (50-300 mu M) and Fe3+ ion (100 mu M) addition to the cell cultures had no effect, whereas Cu2+ (5.0-100 mu M) significantly increased cell death. Supplementation of the AA- and Cu2+-containing culture medium with antioxidants, such as catalase (5.0 mu M), superoxide dismutase (SOD, 50 U/mL), and N-acetylcysteine (NAC, 5.0 mM) led to partial protection. mRNA expression of MnSOD, CuZnSOD, glutathione peroxidase, and glutathione reductase, but not of catalase, is higher in cells treated with AA (0.50-1.0 mM) plus Cu2+ ions (10-50 mu M) relative to control cultures. This may imply higher activity of antioxidant enzymes C, in RINm5f AA-treated cells. In addition, we have found that AA (0.50-1.0 mM) Plus Cu2+ (100 mu M) (i) increase RINm5f cytosolic calcium; (ii) promote DNA fragmentation; and (iii) increase the pro-apoptotic (Bax)/antiapoptotic (Bcl-2) ratio at the level of mRNA expression. In conclusion, although both normal and pathological concentrations of AA are probably much lower than those used here, it is tempting to propose that excess AA in diabetic patients may drive oxidative damage and eventually the death of pancreatic beta-cells.