Développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications dans le domaine de la conversion d’énergie solaire

Dans un contexte où l’approvisionnement énergétique mondial du 21e siècle est un enjeu majeur, le développement de sources d’énergie renouvelables suscite l’attention croissante de la communauté scientifique et industrielle. L’énergie solaire est définitivement l’une des meilleures alternatives aux combustibles fossiles en tant que source d’énergie du monde de demain. Ce mémoire traite donc du développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications de photorécoltage d’énergie en photovoltaïque et en production d’hydrogène. Le premier chapitre présente la synthèse assistée par microondes de quatre nouveaux complexes de Co(II), Ni(II), Cu(II) et Zn(II) basés sur le ligand tétra-p-méthoxyphényl-azadipyrrométhène (ADPM) avec des rendements variant de 89% à quantitatif. Ces complexes sont mis en relation avec d’autres complexes homoleptiques connus portant le tétraphényl-ADPM comme ligand ainsi qu’avec leurs chélates de BF2+ pour une meilleure compréhension des tendances engendrées par la substitution de l’agent coordonnant et/ou des substituants p-méthoxy. Pour ce faire, le comportement électrochimique et photophysique est présenté. De façon générale, la présence des quatre groupements p-méthoxy semble rendre les dérivés de cet ADPM plus susceptibles à la dégradation électrochimique en conditions d’oxydation et induire un déplacement bathochromique des propriétés optiques d’absorption et d’émission. Les structures rayons X du ligand tétra-p-méthoxyphényl-ADPM et de son complexe homoleptique de Co(II) sont aussi discutées. Cette étude a été effectuée dans l’espoir de fournir des informations utiles sur la stabilité des ADPM aux chercheurs du domaine photovoltaïque en quête de nouveaux chromophores dans le proche infrarouge (NIR). Le deuxième chapitre présente quant à lui les propriétés de senseur envers les anions F-, OAc- et H2PO4- de deux nouveaux complexes neutres de Re(I) de type mono- et dinucléaire basés sur une phénanthroline substituée en position 5 contenant un récepteur thio-urée. Ces composés ont été obtenus dans des rendements de 81% et 60%, respectivement. L’effet de la formation de ponts hydrogène lors de l’ajout d’anions versus la déprotonation du récepteur a été évalué par des titrations UV/Vis et RMN 1H et semble indiquer que la formation de la base conjuguée du récepteur est favorisée pour ce type de système. De plus, la structure rayons X d’un des précurseurs est présentée et permet une discussion sur la chiralité des complexes mono- et dinucléaire obtenus. L’obtention d’un complexe bimétallique par autoassemblage ouvre la voie à la préparation d’antennes moléculaires pour des systèmes de photosynthèse artificielle.

Polystyrene Anchored Vanillin Schiff Base—Complexation and Ion Removal Studies

A set of six new polystyrene anchored metal complexes have been synthesized by the reaction of the metal salt with the polystyrene anchored Schiff base of vanillin. These complexes were characterized by elemental analyses, Fourier transform infrared spectroscopy, diffuse reflectance studies, thermal studies, and magnetic susceptibility measurements. The elemental analyses suggest a metal : ligand ratio of 1 : 2. The ligand is unidentate and coordinates through the azomethine nitrogen. The Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), and Cu(II) complexes are all paramagnetic while Zn(II) is diamagnetic. The Cu(II) complex is assigned a square planar structure, while Zn(II) is assigned a tetrahedral structure and Mn(II), Fe(III), Co(II), and Ni(II) are all assigned octahedral geometry. The thermal analyses were done on the ligand and its complexes to reveal their stability. Further, the application of the Schiff base as a chelating resin in ion removal studies was investigated. The polystyrene anchored Schiff base gave 96% efficiency in the removal of Ni(II) from a 20-ppm solution in 15 min, without any interference from ions such as Mn(II), Co(II), Fe(III), Cu(II), Zn(II), U(VI), Na , K , NH4 , Ca2 , Cl , Br , NO3 , NO2 ,and CH3CO2 . The major advantage is that the removal is achieved without altering the pH.

Complexation and ion removal studies of a polystyrene anchored Schiff base

This paper reports the synthesis of a series of six new polystyrene anchored metal complexes of Co(II), Fe(III), Ni(II), Cu(II), Zn(II), and dioxouanium(VI) using the polystyrene anchored Schiff base of 2-nitrobenzaldehyde and the corresponding metal salts. The metal salts used were anhydrous FeCl3, CoCl2 Æ 6H2O, Ni(CH3COO)2 Æ 4H2O, Cu(CH3- COO)2 Æ H2O, Zn(CH3COO)2 Æ 2H2O, and UO2(CH3COO) Æ 2H2O. Physico chemical characterizations have been made from diffuse reflectance and vibrational spectra, elemental analysis, magnetic measurements, and TG studies. The elemental analysis suggest a 1:2 metal:ligand ratio when the complexation has carried out at 70 C for about 12 h reflux. The ligand is monodentate and coordinates through the azomethine nitrogen. The Fe(III), Co(II), Ni(II), and Cu(II) complexes are all paramagnetic whereas Zn(II) and U(VI) are diamagnetic. Zn(II) is assigned a tetrahedral structure, Cu(II) and Co(II) are assigned a square planar structure and Fe(III), Ni(II), and U(VI) are all assigned an octahedral structure. The polystyrene anchored ligand has been developed as an excellent reagent for the removal of Cu(II). Optimum conditions have been developed for the removal of metal ion from solutions by studying the effect of change of concentration of metal ion, ligand, effect of pH, time of reflux, and interference effect of other ions. It was found that within a span of 20 min it is possible to remove 90% of the metal ion from a 30 ppm metal ion solution in the pH range 4–5.5.

Electrochemical Reduction and Voltammetric Determination of Metronidazole Benzoate at Modified Carbon Paste Electrode

A metalloporphyrin incorporated carbon paste sensor has been developed for the determination of metronidazole benzoate (MTZB). Zn(II) complex of 5,10,15,20-tetrakis (3-methoxy-4-hydroxy phenyl) porphyrin (TMHPP) was used as the active material. The MTZB gave a well-defined reduction peak at - 0.713V in 0.1 mol l -1 phosphate buffer solution of pH around 7. Compared with bare carbon paste electrode (CPE), the TMHPP Zn(II) modified electrode significantly enhanced the reduction peak current of MTZB as well as lowered its reduction potential. Under optimum conditions the reduction peak current was proportional to MTZB concentration over the range 1×10-3 mol1-1 to 1×10-5mol1-1. The detection limit was found to be 4.36×10-6mol1-1 . This sensor has been successfully applied for the determination of MTZB in pharmaceutical formulations and urine samples.

Transition metal complexes of some N4-phenylsemicarbazones: crystal structures and spectral studies

The unusual coordination modes of semicarbazones when bound to metals, the wide applications and structural diversity of metal complexes of semicarbazones provoked us to synthesize and characterize the tridentate ONO and NNO-donor semicarbazones and their transition metal complexes. This work is focused on the studies on complexes of three N4-phenylsemicarbazones synthesized by changing the carbonyl compounds. This work is concerned with the studies of two new semicarbazones, 2- formylpyridine-N4-phenylsemicarbazone (HL1) and 3-ethoxysalicylaldehyde- N4-phenylsemicarbazone (H2L2) and a reported semicarbazone 2-benzoylpyridine-N4-phenylsemicarbazone (HL3) [29]. The compositions of these semicarbazones were determined by the CHN analyses and IR, UV and NMR spectral studies were used for the characterization of these compounds. The molecular structure of 3-ethoxysalicylaldehyde-N4-phenylsemicarbazone (H2L2) was obtained by single crystal X-ray diffraction studies. Also, we have synthesized Cu(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) complexes of these three semicarbazones. The complexes were characterized by various spectroscopic techniques, magnetic and conductivity studies. We could isolate single crystals of some complexes of all metals suitable for X-ray diffraction studies. This thesis is divided into six chapters.

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.

Síntesi i estructura de lligands hexaazamacrocíclics i dels seus complexos de Zn. Estudis de catàlisi i de fenòmens de reconeixement molecular amb substrats aniònics

Es realitza una breu introducció a la Química Supramolecular, la qual estudia les estructures i funcions de les associacions que resulten de la unió d'espècies moleculars a través d'enllaços intermoleculars, no covalents. El reconeixement molecular, reactivitat i transport són les funcions bàsiques de les espècies supramoleculars. El present treball tracta de la química supramolecular d'anions i del potential efecte catalític de complexos de Zinc amb lligands hexaazamacrocilics en reaccions de hidròlisis d'esters de fosfat. Els lligands descrits en aquest treball són lligands macrocíclics hexadentats formats per amines secundàries o terciàries enllaçades a cadenes alquíliques de dos o tres àtoms de carbonis formant dos braços, que estan unides per un espaiador, El conjunt de lligands que s'estudien permeten estudiar els diferents factors, geomètrics, electrònics i estèrics que controlen els fenòmens de reconeixement molecular. El treball descriu en detall els procediments de síntesi i la caracterització d'aquest conjunt de lligands. S'ha realitzat un estudi sistemàtic dels diferents factors que afecten als fenòmens de reconeixement molecular entre lligands macrocíclics (L), descrits anteriorment i substrats aniònics (S): fosfats, polifosfats i dicarboxilats. Els estudis s'han realitzat tant en dissolució aquosa, a partir de mesures potenciomètriques, com en estat sòlid per difracció de Raig-X a partir de la obtenció de les estructures cristal·lines dels complexos. La força de l'enllaç en els complexos ternaris H:L:S es racionalitza en termes d'enllaç per pont d'hidrogen, interaccions electrostàtiques i interaccions per -Stacking. Així mateix es racionalitza la importància de les dimensions i forma de la cavitat en el grau d'interacció. Actualment hi ha un gran interès en l'estudi del paper que juguen els ions metàl·lics en el centre actiu dels metal·loenzims hidrolítics tal com la carboxipeptidasa, que catalitza la hidròlisi d'aminoàcids C-terminals de substrats polipeptídics, l'anhidrasa carbònica, que catalitza la reacció d'hidratació del CO2 per donar hidrogencarbonat, la fosfatasa alcalina, que actua catalitzant la hidròlisi no específica de monoesters de fosfats a pH alcalí. El Zn(II) és un metall que es troba sovint formant part dels centres actius dels metal·loenzims i és el segon element de transició més abundant en els organismes vius. Per aquest motiu són útils els models sintètics que puguin actuar com a mimetitzadors de reaccions bioinorgàniques en les que els metal·loenzims juguen un paper com a catalitzadors. Els models sintètics són complexos de metalls de transició formats per un lligand o lligands en el seu entorn de coordinació més immediat que tinguin efectes electrònics i estèrics els més similar possible als que es produeixen en el centre actiu dels enzims. Donat la importància dels complexos de Zn(II) com a models biomimètics de metal·loenzims hidrolítics, s'han sintetitzat i caracteritzat complexos dinuclears de Zn(II) amb lligands hexaazamacrocíclics descrits anteriorment. S'ha realitzat un estudi de la seva activitat catalítica en la hidròlisi d'un ester activat, l'acetat de p-nitrofenil, un substrat característic que s'utilitza per analitzar l'activitat catalítica dels models biomimètics.

Copper(II) complexes of mono-anionic glutamate: anionic influence in the variations of molecular and supramolecular structures

Three new polynuclear copper(II) complexes of singly deprotonated L-glutamic acid (L-glu), {[Cu(bipy)(2)][Cu(bipy)(L-glu)H2O](2)(BF4)(4)center dot(H2O)(3)}(n) (1), {[Cu(bipy)(L-glu)H2O][Cu(bipy)(L-glu)(ClO4)]( ClO4)center dot(H2O)(2)}(n) ((2)) and [Cu(phen)(L-glu)H2O](2)(NO3)(2)center dot(H2O)(4) (3) (bipy = 2,2-bipyridine, phen = 1,10-phenanthroline), were synthesized in acidic pH (ca. 2.5) and characterized structurally. In all the complexes, L-glutamic acid acts as a bidentate chelating ligand, leaving the protonated carboxylic acid free. Both in 1 and 2, two different types of species [Cu(bipy)(2)](BF4)(2) and [Cu(bipy)(L-glu)H2O] BF4 for 1 and [Cu(bipy)(L-glu)H2O]ClO4 and [Cu(bipy)(L-glu)(ClO4)] for 2 coexist in the solid state. In complex 1, the [C( bipy)(L-glu)H2O]+ units are joined together by syn-anti carboxylate bridges to form an enantiopure (M) helical chain and the [Cu(bipy)(2)](2+) presents a very rare example of the four-coordinate distorted tetrahedral geometry of Cu(II). In complex 2, the [Cu(bipy)(L gluClO(4))] units are joined together by weakly coordinating perchlorate ions to form a 1D polymeric chain while the [Cu(bipy)(L-glu)H2O]+ units remain as mononuclear species. The different coordinating ability of the two counter anions along with their involvement in the H-bonding network seems likely to be responsible for the difference in the final polymeric structures in the two compounds. Variable-temperature (2-300 K) magnetic susceptibility measurements show negligible coupling for both the complexes. The structure of 3 consists of two independent monomeric [Cu(phen)(L-glu)H2O]+ cations, two nitrate anions and four water molecules. The copper atom occupies a five-coordinate square pyramidal environment with a water molecule in the axial position.

Synthesis, structural analysis, and magnetic behaviour of three fumarate bridged coordination polymers: five-fold interpenetrated diamond-like net of Ni-II, sheets of Ni-II and Co-II

The hydrothermal reactions of Ni(NO3)(2).6H(2)O, disodium fumarate (fum) and 1,2-bis(4-pyridyl)ethane (bpe)/1,3-bis(4-pyridyl) propane (bpp) in aqueous-methanol medium yield one 3-D and one 2-D metal-organic hybrid material, [Ni(fum)(bpe)] (1) and [Ni(fum)(bpp)(H2O)] (2), respectively. Complex 1 possesses a novel unprecedented structure, the first example of an "unusual mode" of a five-fold distorted interpenetrated network with metal-ligand linkages where the four six-membered windows in each adamantane-type cage are different. The structural characterization of complex 2 evidences a buckled sheet where nickel ions are in a distorted octahedral geometry, with two carboxylic groups, one acting as a bis-chelate, the other as a bis-monodentate ligand. The metal ion completes the coordination sphere through one water molecule and two bpp nitrogens in cis position. Variable-temperature magnetic measurements of complexes 1 and 2 reveal the existence of very weak antiferromagnetic intramolecular interactions and/or the presence of single-ion zero field splitting (D) of isolated Ni-II ions in both the compounds. Experimentally, both the J parameters are close, comparable and very small. Considering zero-field splitting of Ni-II, the calculated D values are in agreement with values reported in the literature for Ni-II ions. Complex 3, [{Co(phen)}(2)(fum)(2)] (phen=1,10-phenanthroline) is obtained by diffusing methanolic solution of 1,10-phenanthroline on an aqueous layer of disodium fumarate and Co(NO3)(2).6H(2)O. It consists of dimeric Co-II(phen) units, doubly bridged by carboxylate groups in a distorted syn-syn fashion. These fumarate anions act as bis-chelates to form corrugated sheets. The 2D layer has a (4,4) topology, with the nodes represented by the centres of the dimers. The magnetic data were fitted ignoring the very weak coupling through the fumarate pathway and using a dimer model.

Anion-directed template synthesis and hydrolysis of mono-condensed Schiff base of 1,3-pentanediamine and o-hydroxyacetophenone in Ni-II and Cu-II complexes

Bis(o-hydroxyacetophenone)nickel(II) dihydrate, on reaction with 1,3-pentanediamine, yields a bis-chelate complex [NiL2]center dot 2H(2)O (1) of mono-condensed tridentate Schiff base ligand HL {2-[1-(3-aminopentylimino)ethyl]phenol}. The Schiff base has been freed from the complex by precipitating the Nil, as a dimethylglyoximato complex. HL reacts smoothly with Ni(SCN)(2)center dot 4H(2)O furnishing the complex [NiL(NCS)] (2) and with CuCl2 center dot 2H(2)O in the presence of NaN3 or NH4SCN producing [CuL(N-3)](2) (3) or [CuL(NCS)] (4). On the other hand, upon reaction with Cu(ClO4)(2)center dot 6H(2)O and Cu(NO3)(2)center dot 3H(2)O, the Schiff base undergoes hydrolysis to yield ternary complexes [Cu(hap)(pn)(H2O)]ClO4 (5) and [Cu(hap)(pn)(H2O)]NO3 (6), respectively (Hhap = o-hydroxyacetophenone and pn = 1,3-pentanediamine). The ligand HL undergoes hydrolysis also on reaction with Ni(ClO4)(2)center dot 6H(2)O or Ni(NO3)(2)center dot 6H(2)O to yield [Ni(hap)(2)] (7). The structures of the complexes 2, 3, 5, 6, and 7 have been confirmed by single-crystal X-ray analysis. In complex 2, Ni-II possesses square-planar geometry, being coordinated by the tridentate mono-negative Schiff base, L and the isothiocyanate group. The coordination environment around Cu-II in complex 3 is very similar to that in complex 2 but here two units are joined together by end-on, axial-equatorial azide bridges to result in a dimer in which the geometry around Cu-II is square pyramidal. In both 5 and 6, the Cu-II atoms display the square-pyramidal environment; the equatorial sites being coordinated by the two amine groups of 1,3-pentanediamine and two oxygen atoms of o-hydroxyacetophenone. The axial site is coordinated by a water molecule. Complex 7 is a square-planar complex with the Ni atom bonded to four oxygen atoms from two hap moieties. The mononuclear units of 2 and dinuclear units of 3 are linked by strong hydrogen bonds to form a one-dimensional network. The mononuclear units of 5 and 6 are joined together to form a dimer by very strong hydrogen bonds through the coordinated water molecule. These dimers are further involved in hydrogen bonding with the respective counteranions to form 2-D net-like open frameworks. ((C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2008).

Synthesis, structure and magnetic properties of mono- and di-nuclear nickel(II) thiocyanate complexes with tridentate N3 donor Schiff bases

The 1:1 condensation of N-methyl-1,3-diaminopropane and N,N-diethyl-1,2-diminoethane with 2-acetylpyridine, respectively at high dilution gives the tridentate mono-condensed Schiff bases N-methyl-N'-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)-propane-1,3-diamine (L-1) and N,N-diethyl-N'-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)-ethane-1,2-diamine (L-2). The tridentate ligands were allowed to react with methanol solutions of nickel(II) thiocyanate to prepare the complexes [Ni(L-1)(SCN)(2)(OH2) (1) and [{Ni(L-2)(SCN)}(2)] (2). Single crystal X-ray diffraction was used to confirm the structures of the complexes. The nickel(II) in complex 1 is bonded to three nitrogen donor atoms of the ligand L-1 in a mer orientation, together with two thiocyanates bonded through nitrogen and a water molecule, and it is the first Schiff base complex of nickel(II) containing both thiocyanate and coordinated water. The coordinated water initiates a hydrogen bonded 2D network. In complex 2, the nickel ion occupies a slightly distorted octahedral coordination sphere, being bonded to three nitrogen atoms from the ligand L-2, also in a mer orientation, and two thiocyanate anions through nitrogen. In contrast to 1, the sixth coordination site is occupied by a sulfur atom from a thiocyanate anion in an adjacent molecule, thus creating a centrosymmetric dimer. A variable temperature magnetic study of complex 2 indicates the simultaneous presence of zero-field splitting, weak intramolecular ferromagnetic coupling and intermolecular antiferromagnetic interactions between the nickel(II) centers.

Cloning, expression, and characterization of human cytosolic aminopeptidase P: a single manganese(II)-dependent enzyme

The mammalian bradykinin-degrading enzyme aminopeptidase P (AP-P; E. C. 3.4.11.9) is a metal-dependent enzyme and is a member of the peptidase clan MG. AP-P exists as membrane-bound and cytosolic forms, which represent distinct gene products. A partially truncated clone encoding the cytosolic form was obtained from a human pancreatic cDNA library and the 5' region containing the initiating Met was obtained by 5' rapid accumulation of cDNA ends (RACE). The open reading frame encodes a protein of 623 amino acids with a calculated molecular mass of 69,886 Da. The full-length cDNA with a C-terminal hexahistidine tag was expressed in Escherichia coli and COS-1 cells and migrated on SDS-PAGE with a molecular mass of 71 kDa. The expressed cytosolic AP-P hydrolyzed the X-Pro bond of bradykinin and substance P but did not hydrolyze Gly-Pro-hydroxyPro. Hydrolysis of bradykinin was inhibited by 1,10-phenanthroline and by the specific inhibitor of the membrane-bound form of mammalian AP-P, apstatin. Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy of AP-P expressed in E. coli revealed the presence of 1 mol of manganese/mol of protein and insignificant amounts of cobalt, iron, and zinc. The enzymatic activity of AP-P was promoted in the presence of Mn(II), and this activation was increased further by the addition of glutathione. The only other metal ion to cause slight activation of the enzyme was Co(II), with Ca(II), Cu(II), Mg(II), Ni(II), and Zn(II) all being inhibitory. Removal of the metal ion from the protein was achieved by treatment with 1,10-phenanthroline. The metal-free enzyme was reactivated by the addition of Mn(II) and, partially, by Fe(II). Neither Co(II) nor Zn(II) reactivated the metal-free enzyme. On the basis of these data we propose that human cytosolic AP-P is a single metal ion-dependent enzyme and that manganese is most likely the metal ion used in vivo.

Isostructural M(RL)(2)(hfac)(2) complexes with RL=5-(4-[N-tert-butyl-N-aminoxyl]phenyl)pyrimidine

5-(4-(N-tert-Butyl-N-aminoxylphenyl)) pyrimidine (RL, 4PPN) forms crystallographically isostructural and isomorphic pseudo-octahedral M(RL)(2)(hfac)(2) complexes with M(hfac)(2), M = Zn, Cu, Ni, Co, and Mn. Multiple close contacts occur between sites of significant spin density of the organic radical units. Magnetic behavior of the Zn, Cu, Ni, Co complexes appears to involve multiple exchange pathways, with multiple close crystallographic contacts between sites that EPR (of 4PPN) indicates to have observable spin density. Powder EPR spectra at room temperature and low temperature are reported for each complex. Near room temperature, the magnetic moments of the complexes are roughly equal to those expected by a sum of non-interacting moments (two radicals plus ion). As temperature decreases, AFM exchange interactions become evident in all of the complexes. The closest fits to the magnetic data were found for a 1-D Heisenberg AFM chain model in the Zn(II) complex (J/k = (-)7 K), and for three-spin RL-M-RL exchange in the other complexes (J/k = (-)26 K, (-)3 K, (-) 6 K, for Cu(II), Ni(II), and Co(II) complexes, respectively). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Binuclear zinc(II) complexes with the anti-inflammatory compounds salicylaldehyde semicarbazone and salicylaldehyde-4-chlorobenzoyl hydrazone (H(2)LASSBio-1064)

Complexes [Zn(2)(HL(1))(2)(CH(3)COO)(2)] (1) and [Zn(2)(L(2))(2)] (2) were synthesized with salicylaldehyde semicarbazone (H(2)L(1)) and salicylaldehyde-4-chlorobenzoyl hydrazone (H(2)LASSBio-1064, H(2)L(2)), respectively. The crystal structure of (1) was determined. Upon recrystallization of previously prepared [Zn(2)(HL(2))(2)(Cl)(2)] (3) in 1:9 DMSO:acetone crystals of [Zn(2)(L(2))(2)(H(2)O)(2)]center dot[Zn(2)(L(2))(2)(DMSO)(4)] (3a) were obtained. The crystal structure of 3a was also determined. All crystal structures revealed the presence of phenoxo-bridged binuclear zinc(II) complexes. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of some antioxidants on oxidative DNA damage induced by autoxidation of microquantities of sulfite in the presence of Ni(II)/Gly-Gly-L-His

Ni(II)GGH (GGH, glycylglycyl-L-histidine) reacts rapidly with S(IV), in air-saturated solution, to produce Ni(III)GGH. A mechanism is proposed where Ni(III) oxidizes SO(3)(2-) to SO(3)(center dot-), which reacts with dissolved oxygen to produce SO(5)(center dot-), initiating radical chain reactions. DNA strand breaks and 8-oxo-7,8-dihydro-20-deoxyguanosine (8-oxodGuo) formation were observed in air-saturated solutions containing micromolar concentrations of nickel(II) and S(IV). The efficacies of melatonin, (-)-epigallocatechin-gallate (from green tea), resveratrol, tannic, and ascorbic acids in terms of their inhibitory activities of DNA strand breaks and 8-oxodGuo formation were evaluated.