Synthesis and characterization of [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)X][PF6] (X = Cl, Br, I, SnF3) compounds: The X-ray structure of [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl][SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2)

The arene-ruthenium complex [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl]PF6 (1) was used as a precursor for the syntheses of the [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Br]PF6 (2), [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)I]PF6 (3). [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)SnF3]PF6 (4) and [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl][SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2) (5) complexes by its reactions with KBr, Kl, SnF2 and SnCl2. respectively. All of the compounds were characterized by NMR, IR, Fe-57 and Sn-119-Mossbauer spectroscopy, and cyclic voltammetry. The single-crystal X-ray structure analysis of the [Ru(eta(6)-C10H14)(dppf)Cl] [SnCl3]center dot 0.45CH(2)Cl(2) complex revealed the expected piano-stool geometry. Cyclic voltammograms of the complexes showed only one quasi-reversible electrochemical process, involving the oxidation of Fe(II) and Ru(II) at the same potential, which was confirmed by exhaustive electrolysis experiments. Fe-57-Mossbauer parameters obtained for the complexes (1-5) were fitted with one doublet corresponding to a site of one iron(II). The Sn-119-Mossbauer parameters of the complex (4) indicate that tin is tetra covalent. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

N-Heterocyclic carbene complexes of silver, rhodium and iron: structures, dynamics and catalysis

The research performed in the framework of this Master Thesis has been directly inspired by the recent work of an organometallic research group led by Professor Maria Cristina Cassani on a topic related to the structures, dynamics and catalytic activity of N-heterocyclic carbene-amide rhodium(I) complexes1. A series of [BocNHCH2CH2ImR]X (R = Me, X = I, 1a’; R = Bz, X = Br, 1b’; R = trityl, X = Cl, 1c’) amide-functionalized imidazolium salts bearing increasingly bulky N-alkyl substituents were synthetized and characterized. Subsequently, these organic precursors were employed in the synthesis of silver(I) complexes as intermediate compounds on a way to rhodium(I) complexes [Rh(NBD)X(NHC)] (NHC = 1-(2-NHBoc-ethyl)-3-R-imidazolin-2-ylidene; X = Cl, R = Me (3a’), R = Bz (3b’), R = trityl (3c’); X = I, R = Me (4a’)). VT NMR studies of these complexes revealed a restricted rotation barriers about the metal-carbene bond. However, while the rotation barriers calculated for the complexes in which R = Me, Bz (3a’,b’ and 4a) matched the experimental values, this was not true in the trityl case 3c’, where the experimental value was very similar to that obtained for compound 3b’ and much smaller with respect to the calculated one. In addition, the energy barrier derived for 3c’ from line shape simulation showed a strong dependence on the temperature, while the barriers measured for 3a’,b’ did not show this effect. In view of these results and in order to establish the reasons for the previously found inconsistency between calculated and experimental thermodynamic data, the first objective of this master thesis was the preparation of a series of rhodium(I) complexes [Rh(NBD)X(NHC)] (NHC = 1-benzyl-3-R-imidazolin-2-ylidene; X = Cl, R = Me, Bz, trityl, tBu), containing the benzyl substituent as a chiral probe, followed by full characterization. The second objective of this work was to investigate the catalytic activity of the new rhodium compounds in the hydrosilylation of terminal alkynes for comparison purposes with the reported complexes. Another purpose of this work was to employ the prepared N-heterocyclic ligands in the synthesis of iron(II)-NHC complexes.

Speziation von Plutonium bei der Sorption und Diffusion in Opalinuston

Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des BMWi-Verbundprojektes Wechselwirkung und Transport von Aktiniden im natürlichen Tongestein unter Berücksichtigung von Huminstoffen und Tonorganika – Wechselwirkung von Neptunium und Plutonium mit natürlichem Tongestein“ durchgeführt. Um die langfristige Sicherheit der nuklearen Endlager beurteilen zu können, muss eine mögliche Migration der radiotoxischen Abfälle in die Umwelt betrachtet werden. Wegen seiner langen Halbwertszeit (24000 a) leistet Pu-239 einen wesentlichen Beitrag zur Radiotoxizität abgebrannter Kernbrennstoffe in einem Endlager. Das redox-sensitive Pu tritt in Lösung unter umweltrelevanten Bedingungen in den Oxidationsstufen +III bis +VI auf und kann nebeneinander in bis zu vier Oxidationsstufen vorliegen. Tonsteinformationen werden als mögliches Wirtsgestein für Endlager hoch-radioaktiver Abfälle betrachtet. Deshalb sind ausführliche Informationen zur Mobilisierung und Immobilisierung des Pu durch/in das Grundwasser aus einem Endlager von besonderer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung zwischen Pu und dem natürlichen Tongestein Opalinuston (OPA, Mont Terri, Schweiz) mit Hinblick auf die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in einem geologischen Tiefenlager gewonnen.rnDer Fokus der Arbeit lag dabei auf der Bestimmung der Speziation von Pu an der Mineraloberfläche nach Sorptions- und Diffusionsprozessen mittels verschiedener synchrotronbasierter Methoden (µ-XRF, µ-XANES/EXAFS, µ-XRD, XANES/EXAFS). rnDie Wechselwirkung zwischen Pu und OPA wurde zunächst in Batch- und Diffusionsexperimenten in Abhängigkeit verschiedener experimenteller Parameter (u.a. pH, Pu-Oxidationsstufe) untersucht. In Sorptionsexperimenten konnte gezeigt werden, dass einige Parameter (z.B. Temperatur, Huminsäure) einen deutlichen Einfluss auf die Sorption von Pu haben.rnDie Speziationsuntersuchungen wurden zum einen an Pulverproben aus Batchexperimenten und zum anderen an OPA-Dünnschliffen bzw. Diffusionsproben in Abhängigkeit verschiedener experimenteller Parameter durchgeführt. Die EXAFS-Messungen an der Pu LIII-Kante der Pulverproben ergaben, dass eine innersphäriche Sorption von Pu(IV) an Tongestein unabhängig von dem Ausgangsoxidationszustand des Plutoniums in Lösung stattgefunden hat. Durch die Kombination der ortsaufgelösten Methoden wurde erstmalig mittels μ-XRF die Verteilung von Pu und anderen in OPA enthaltenen Elementen bestimmt. µ-XANES-Spektren an Pu-Anreicherungen auf OPA-Dünnschliffen und in Diffusionsproben bestätigen, dass das weniger mobile Pu(IV) die dominierende Spezies nach den Sorptions- und Diffusionsprozessen ist. Darüber hinaus wurde zum ersten Mal ein Diffusionsprofil von Pu in OPA mittels µ-XRF gemessen. Die Speziationsuntersuchungen mittels μ-XANES zeigten, dass das eingesetzte Pu(V) entlang seines Diffusionspfades zunehmend zu Pu(IV) reduziert wird. Mit µ-XRD wurde Illit als dominierende Umgebung, in der Pu angereichert wurde, identifiziert und Siderit als eine redoxaktive Phase auftreten kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Sicherheit von OPA als Wirtsgestein eines Endlagers hoch-radioaktiver Abfälle positiv zu bewerten ist. 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.

Iron and manganese in bottom sediments and interstitial waters sampled in the White Sea on August 21-30, 2003

Iron and manganese in bottom sediments studied along the sublatitudinal transect from Kandalaksha to Arkhangelsk are characterized by various contents and speciations depending on sedimentation environment, grain size of sediments, and diagenetic processes. The latter include redistribution of reactive forms leading to enrichment in Fe and Mn of surface sediments, formation of films, incrustations, and ferromanganese nodules. Variations in total Fe content (2-8%) are accompanied by changes in concentration of its reactive forms (acid extraction) and concentration of dissolved Fe in interstitial waters (1-14 µM). Variations in Mn content in bottom sediments (0.03-3.7%) and interstitial waters (up to 500 µM) correspond to high diagenetic mobility of this element. Changes in oxidation degree of chemical elements result in redox stratification of sediment strata with maximum concentrations of Fe, Mn, and sulfides. Organic matter of bottom sediments with considerable terrestrial constituent is oxidized by bottom water oxygen mainly at the sediment surface or in anaerobic conditions within the sediment strata. The role of inorganic components in organic matter oxidation changes from surface layer bottom sediments (where manganese oxyhydroxide dominates among oxidants) to deeper layers (where sulfate of interstitial water serves as the main oxidant). Differences in river runoff and hydrodynamics are responsible for geochemical asymmetry of the transect. The deep Kandalaksha Bay serves as a sediment trap for manganese (Mn content in sediments varies within 0.5-0.7%), whereas the sedimentary environment in the Dvina Bay promotes its removal from bottom sediments (Mn 0.05%).

Iron and carbon geochemistry of sediment core GeoB1401-4

Iron speciation was determined in hemiplegic sediments from a high productivity area to investigate systematically the early diagenetic reactivity of Fe. A combination of various leaching agents (1 M HCI, dithionite buffered in citrate/acetic acid, HF/H2SO4, acetic Cr(II)) was applied to sediment and extracted more than 80% of total Fe. Subsequent Fe species determination defined specific mineral fractions that are available for Fe reduction and fractions formed as products of Fe diagenesis. To determine the Fe speciation of (sheet) silicates we explored an extraction procedure (HF/H2SO4) and verified the procedure by application to standard rocks. Variations of Fe speciation of (sheet) silicates reflect the possible formation of Fe-bearing silicates in near surface sediments. The same fraction indicates a change in the primary input at greater depth, which is supported by other parameters. The Fe(II)/ Fe(III) -ratio of total sediment determined by extractions was compared with Mössbauer-spectroscopy ] at room temperature and showed agreement within 10%. M6ssbauer-spectroscopy indicates the occurrence of siderite in the presence of free sulfide and pyrite, supporting the importance of microenvironments during mineral formation. The occurrence of other Fe(II) bearing minerals such as ankerite (Ca-, Fe-, Mg-carbonate) can be presumed but remains speculative.

Iron chelates bind nitric oxide and decrease mortality in an experimental model of septic shock.

The hydroxamic acid siderophore ferrioxamine B [FeIII(HDFB)+] and the iron complex of diethylenetri-aminepentaacetic acid [FeIII(DTPA)2-] protected mice against death by septic shock induced by Corynebacterium parvum + lipopolysaccharide. Although FeIII(DTPA)2- was somewhat more effective than FeIII(HDFB)+, the iron-free ligand H4DFB+ was significantly more effective than DTPA. The hydroxamic acid chelator has a much higher iron affinity than the amine carboxylate, allowing for more efficient formation of the FeIII(HDFB)+ complex upon administration of the iron-free ligand. Electrochemical studies show that FeIII(DTPA)2- binds NO stoichiometrically upon reduction to iron(II) at biologically relevant potentials to form a stable NO adduct. In contrast, FeIII(HDFB)+ is a stable and efficient electrocatalyst for the reduction of NO to N2O at biologically relevant potentials. These results suggest that the mechanism of protection against death by septic shock involves NO scavenging and that particularly effective drugs that operate a low dosages may be designed based on the principle of redox catalysis. These complexes constitute a new family of drugs that rely on the special ability of transition metals to activate small molecules. In addition, the wealth of information available on siderophore chemistry and biology provides an intellectual platform for further development.

Macrocycles and medicine - facile synthesis of a bis(macrocycle) with pendent functionality

The crystal structure of the Cu(II) perchlorate complex of a functionalised bis(rnacrocycle) ligand, where the individual macrocycle units are of the cyclam type and adopt the trans-III configuration, is analysed in terms of its possible relationship to those of bis(macrocycle) complexes possessing anti-viral activity. To cite this article: P V Bernhardt et al., C. R. Chimie 8 (2005). (C) 2004 Academie des sciences. Published by Elsevier SAS. All rights reserved.

Inositol polyphosphate-mediated iron transport in Pseudomonas aeruginosa

It has previously been shown that myo-inositol hexakisphosphate (myo- InsP6) mediates iron transport into Pseudomonas aeruginosa and overcomes iron-dependent growth inhibition. In this study, the iron transport properties of myo-inositol trisphosphate and tetrakisphosphate regio-isomers were studied. Pseudomonas aeruginosa accumulated iron (III) at similar rates whether complexed with myo-Ins(1,2,3)P3 or myo-InsP6. Iron accumulation from other compounds, notably D/L myo-Ins(1,2,4,5)P4 and another inositol trisphosphate regio-isomer, D-myo-Ins(1,4,5)P3, was dramatically increased. Iron transport profiles from myo-InsP6 into mutants lacking the outer membrane porins oprF, oprD and oprP were similar to the wild-type, indicating that these porins are not involved in the transport process. The rates of reduction of iron (III) to iron (II) complexed to any of the compounds by a Ps. aeruginosa cell lysate were similar, suggesting that a reductive mechanism is not the rate-determining step.

A 2D [FeII-bistetrazole] coordination polymer exhibiting spin-crossover properties

The reaction of 1,3-bis(tetrazol-1-yl)-2-propanol (btzpol) with Fe(BF4)2 · 6H2O in acetonitrile yields the remarkable 2D coordination polymer [FeII(btzpol)1.8(btzpol-OBF3)1.2](BF4)0.8 · (H2O)0.8(CH3CN) (1). This compound has been structurally characterized using an X-ray single-crystal synchrotron radiation source. The iron(II) centers are bridged by means of double btzpol bridges along the c direction, and by single btzpol bridges along the b direction. The reaction of part of the ligand with the counterion has forced the compound to crystallize in this extended two dimensional structure. The compound shows spin-transition properties, both induced by temperature and light, with T½ = 112 K and T(LIESST) = 46 K, respectively. The relaxation of the metastable high-spin state created by irradiation is exponential, following an Arrhenius type behavior at high temperature, and dominated by a temperature independent tunneling process at lower temperatures.