Novel non phospholipid liposomes with high sterol content : development and characterization

Les liposomes sont des nanovecteurs polyvalents et prometteurs quant à leur utilisation dans plusieurs domaines. Il y a une décennie, un nouveau type de liposome constitué d’amphiphiles monoalkylés et de stérols est né fortuitement dans notre groupe. Ils sont nommés Stérosomes puisqu’ils contiennent une grande proportion de stérols, entre 50 et 70 mol %. Les objectifs de cette thèse sont de développer de nouvelles formulations de Stérosomes ayant des caractéristiques spécifiques et d’acquérir une compréhension plus profonde des règles physicochimiques qui dictent leur comportement de phase. Nous avons spécifiquement examiné le rôle de motifs moléculaires des stérols, de la charge interfaciale et de la capacité à former des liaisons H dans les interactions intermoléculaires menant à l’autoassemblage. Le comportement de phase a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), par spectroscopie infrarouge (IR) et par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du deutérium (²H NMR). Premièrement, nous avons établi certaines corrélations entre la structure des stérols, leur tendance à former des bicouches fluides en présence d'amphiphile monoalkylé et la perméabilité des grandes vésicules unilamellaires (LUV) formées. La nature des stérols module les propriétés de mélange avec de l’acide palmitique (PA). Les stérols portant une chaîne volumineuse en position C17 sont moins aptes à induire des bicouches fluides que ceux qui ont une chaîne plus simple, comme celle du cholestérol. Un grand ordre de la chaîne alkyle de PA est un effet commun à tous les stérols investigués. Il a été démontré que la perméabilité des LUV peut être contrôlée en utilisant des stérols différents. Cependant, ces stérols n’ont aucun impact significatif sur la sensibilité des Stérosomes au pH. Afin de créer des liposomes qui sont sensibles au pH et qui ont une charge positive à la surface, des Stérosomes composés de stéarylamine et de cholestérol (Chol) ont été conçus et caractérisés. Il a été conclu que l’état de protonation de l’amine, dans ce travail, ou du groupe carboxylique, dans un travail précédent, confère une sensibilité au pH et détermine la charge à la surface du liposome. Les premiers Stérosomes complètement neutres ont été fabriqués en utilisant un réseau de fortes liaisons H intermoléculaires. Le groupe sulfoxyde est capable de former de fortes liaisons H avec le cholestérol et les molécules d’eau. Une bicouche fluide métastable a été obtenue, à la température de la pièce, à partir d'un mélange équimolaire d’octadécyl méthyl sulfoxyde (OMSO) et de Chol. Ce comportement distinct a permis d’extruder le mélange pour former des LUV à la température de la pièce. Après 30 h, le temps de vie de la phase métastable, des Stérosomes stables et imperméables existaient toujours sous une forme solide. Un diagramme de température-composition a été proposé afin de résumer le comportement de phase des mélanges d’OMSO/Chol. Finalement, nous avons élaboré des Stérosomes furtifs en incorporant du polyéthylène glycol (PEG) avec une ancre de cholestérol (PEG-Chol) à l’interface de Stérosomes de PA/Chol. Jusqu’à 20 mol % de PEG-Chol peut être introduit sans perturber la structure de la bicouche. La présence du PEG-Chol n’a aucun impact significatif sur la perméabilité de la LUV. L'encapsulation active de la doxorubicine, un médicament contre le cancer, a été réalisée malgré la faible perméabilité de ces LUV et la présence du PEG à l’interface. L’inclusion de PEG a modifié considérablement les propriétés de l’interface et a diminué la libération induite par la variation de pH observée avec des LUV nues de PA/Chol. Cette formulation inédite est potentiellement utile pour l’administration intraveineuse de médicaments.

Electrospinning and characterization of supramolecular poly(4-vinyl pyridine)-small molecule complexes

La chimie supramoléculaire est basée sur l'assemblage non covalent de blocs simples, des petites molécules aux polymères, pour synthétiser des matériaux fonctionnels ou complexes. La poly(4-vinylpyridine) (P4VP) est l'une des composantes supramoléculaires les plus utilisées en raison de sa chaîne latérale composée d’une pyridine pouvant interagir avec de nombreuses espèces, telles que les petites molécules monofonctionnelles et bifonctionnelles, grâce à divers types d'interactions. Dans cette thèse, des assemblages supramoléculaires de P4VP interagissant par liaisons hydrogène avec de petites molécules sont étudiés, en ayant comme objectifs de faciliter l'électrofilage de polymères et de mieux comprendre et d'optimiser la photoréponse des matériaux contenant des dérivés d'azobenzène. Une nouvelle approche est proposée afin d'élargir l'applicabilité de l'électrofilage, une technique courante pour produire des nanofibres. À cet effet, un complexe entre la P4VP et un agent de réticulation bifonctionnel capable de former deux liaisons hydrogène, le 4,4'-biphénol (BiOH), a été préparé pour faciliter le processus d’électrofilage des solutions de P4VP. Pour mieux comprendre ce complexe, une nouvelle méthode de spectroscopie infrarouge (IR) a d'abord été développée pour quantifier l'étendue de la complexation. Elle permet de déterminer un paramètre clé, le rapport du coefficient d'absorption d'une paire de bandes attribuées aux groupements pyridines libres et liées par liaisons hydrogène, en utilisant la 4-éthylpyridine comme composé modèle à l’état liquide. Cette méthode a été appliquée à de nombreux complexes de P4VP impliquant des liaisons hydrogène et devrait être généralement applicable à d'autres complexes polymères. La microscopie électronique à balayage (SEM) a révélé l'effet significatif du BiOH sur la facilité du processus d’électrofilage de P4VP de masses molaires élevées et faibles. La concentration minimale pour former des fibres présentant des perles diminue dans le N, N'-diméthylformamide (DMF) et diminue encore plus lorsque le nitrométhane, un mauvais solvant pour la P4VP et un non-solvant pour le BiOH, est ajouté pour diminuer l'effet de rupture des liaisons hydrogène causé par le DMF. Les liaisons hydrogène dans les solutions et les fibres de P4VP-BiOH ont été quantifiées par spectroscopie IR et les résultats de rhéologie ont démontré la capacité de points de réticulation effectifs, analogues aux enchevêtrements physiques, à augmenter la viscoélasticité de solutions de P4VP pour mieux résister à la formation de gouttelettes. Cette réticulation effective fonctionne en raison d'interactions entre le BiOH bifonctionnel et deux chaînes de P4VP, et entre les groupements hydroxyles du BiOH complexé de manière monofonctionnelle. Des études sur d’autres agents de réticulation de faible masse molaire ont montré que la plus forte réticulation effective est introduite par des groupes d’acide carboxylique et des ions de zinc (II) qui facilitent le processus d’électrofilage par rapport aux groupements hydroxyles du BiOH. De plus, la sublimation est efficace pour éliminer le BiOH contenu dans les fibres sans affecter leur morphologie, fournissant ainsi une méthode élégante pour préparer des fibres de polymères purs dont le processus d’électrofilage est habituellement difficile. Deux complexes entre la P4VP et des azobenzènes photoactifs portant le même groupement tête hydroxyle et différents groupes queue, soit cyano (ACN) ou hydrogène (AH), ont été étudiés par spectroscopie infrarouge d’absorbance structurale par modulation de la polarisation (PM-IRSAS) pour évaluer l'impact des groupements queue sur leur performance lors de l'irradiation avec de la lumière polarisée linéairement. Nous avons constaté que ACN mène à la photo-orientation des chaînes latérales de la P4VP et des azobenzènes, tandis que AH mène seulement à une orientation plus faible des chromophores. La photo-orientation des azobenzènes diminue pour les complexes avec une teneur croissante en chromophore, mais l'orientation de la P4VP augmente. D'autre part, l'orientation résiduelle après la relaxation thermique augmente avec la teneur en ACN, à la fois pour le ACN et la P4VP, mais la tendance opposée est constatée pour AH. Ces différences suggèrent que le moment dipolaire a un impact sur la diffusion rotationnelle des chromophores. Ces résultats contribueront à orienter la conception de matériaux polymères contenant des azobenzène efficaces.

(E)-2-(4-Benzyloxy-2-hydroxybenzylidene)- N-phenylhydrazinecarbothioamide

The title compound, C21H19N3O2S, exists in the thione form. The configuration about the C N bond is E. The hydrazinecarbothioamide unit adopts an almost planar arrangement, with maximum deviations of 0.016 (3) and 0.016 (2) A ° for the two thiourea N atoms. An intramolecular O—H N hydrogen bond occurs. Weak intermolecular N— H S, C—H O and C—H interactions are observed in the crystal structure

(Z)-N,N-Dimethyl-2-[phenyl(pyridin-2- yl)methylidene]hydrazinecarbothioamide

The title compound, C15H16N4S, exists in the Z conformation with the thionyl S atom lying cis to the azomethine N atom. The shortening of the N—N distance [1.3697 (17) A ° ] is due to extensive delocalization with the pyridine ring. The hydrazine– carbothioamide unit is almost planar, with a maximum deviation of 0.013 (2) A ° for the amide N atom. The stability of this conformation is favoured by the formation of an intramolecular N—H N hydrogen bond. The packing of the molecules involves no classical intermolecular hydrogenbonding interactions; however, a C—H interaction occurs

N0-[(E)-Furan-2-ylmethylidene]pyridine- 3-carbohydrazide

The title compound, C11H9N3O2, exists in the E conformation with respect to the azomethane C N bond, and has the keto form. There are two independent molecules in the asymmetric unit and each of these features a slight slanting of the pyridine and furan rings, which form a dihedral angle of 14.96 (10) in one of the molecules and 5.53 (10) in the other. The crystal structure is stabilized by N—H O and N—H N hydrogen bonds, weak C—H O and C—H N hydrogen bonds and C—H interactions and – interactions [shortest centroid–centroid distance = 3.7864 (15) A ° ].

Synthesis and Aggregation Behavior of Pluronic F87/Poly(acrylic acid) Block Copolymer with Doxorubicin

Poly(acrylic acid) (PAA) was grafted onto both termini of Pluronic F87 (PEO₆₇-PPO₃₉-PEO₆₇) via atom transfer radical polymerization to produce a novel muco-adhesive block copolymer PAA₈₀-b-F₈₇-b-PAA₈₀. It was observed that PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀ forms stable complexes with weakly basic anti-cancer drug, Doxorubicin. Thermodynamic changes due to the drug binding to the copolymer were assessed at different pH by isothermal titration calorimetry (ITC). The formation of the polymer/drug complexes was studied by turbidimetric titration and dynamic light scattering. Doxorubicin and PAA-b-F87-b-PAA block copolymer are found to interact strongly in aqueous solution via non-covalent interactions over a wide pH range. At pH>4.35, drug binding is due to electrostatic interactions. Hydrogen-bond also plays a role in the stabilization of the PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀/DOX complex. At pH 7.4 (α=0.8), the size and stability of polymer/drug complex depend strongly on the doxorubicin concentration. When CDOX <0.13mM, the PAA₈₀-F₈₇-PAA₈₀ copolymer forms stable inter-chain complexes with DOX (110 ~ 150 nm). When CDOX >0.13mM, as suggested by the light scattering result, the reorganization of the polymer/drug complex is believed to occur. With further addition of DOX (CDOX >0.34mM), sharp increase in the turbidity indicates the formation of large aggregates, followed by phase separation. The onset of a sharp enthalpy increase corresponds to the formation of a stoichiometric complex.

New Ruthenium complexes containing N, P and S-donor type of ligands: coordination chemistry, characterization and application to asymetric and non-asymetric catalysis

Síntesi de nous complexos de Ruteni amb lligands no quirals que tenen per fórmula [Ru(phen)([9]aneS3)X] (on X = H2O, py i MeCN). Caracterització espectroscòpica electroquímica i estructural d'aquesta família de complexos. Estudi de les seves propietats catalítiques en front a l'oxidació de substrats orgànics com l'alcohol benzílic en reaccions d'electrocatàlisi. Avaluació cinètica dels mecanismes de substitució entre els complexos Ru-py i Ru-MeCN. Generació d'un interruptor molecular foto-induït. Síntesi de nous complexos quirals de Ru atropoisomèricament purs amb lligands oxazolínics que tenen per fórmula [Ru(trpy)(Ph-box-R)X] on (X = Cl, H2O, py, MeCN, 2-OH-py). Caracterització estructural exhaustiva en estat sòlid (Raig-X) en solució (RMN) i en fase gas (càlculs DFT). Avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'epoxidació de substrats proquirals. Síntesi de nous lligands polipiridílics quirals amb simetria C3. Estudi de la seva química de coordinació i avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'oxidació i reducció.

Síntesi, caracterització química i estudi de l'activitat biològica de nous complexos de Pt(II) amb lligands de tipus diaminocarboxílic i els respectius ésters i derivats peptídics

El cisplatí, PtCl2(NH3)2, ha estat una de les drogues més utilitzades en la quimioteràpia del càncer des del descobriment de la seva activitat. Però degut a la seva alta toxicitat i greus efectes secundaris, s'han sintetitzat nous compostos amb la finalitat de reduir aquests inconvenients. En aquest sentit, el treball desenvolupat en aquesta tesi doctoral ha estat la síntesi i caracterització de tretze complexos de Pt(II) amb la finalitat d'estudiar llur activitat antitumoral. Aquests complexos presenten unes característiques estructurals comunes: geometria cis, dos lligands làbils de tipus clorur i un lligand diaminoquelatant derivat dels àcids d,l-2,3-diaminopropiònic (Hdap) i d,l-2,4-diaminobutíric (Hdab). S'han dissenyat unes estratègies sintètiques a partir de les quals els lligands han estat funcionalitzats amb diferents grups de tipus éster, aminoàcid i peptídic: Etdap·2HCl, Etdab·2HCl, [(dap-Metala)·2CF3COOH], [(dab-Metala)·2CF3COOH], [(dap-phe)·2CF3COOH], [(dab-phe)·2CF3COOH], [(dap-Mettrp)·2CF3COOH], [(dab-Mettrp)·2CF3COOH], [(dap-ASTTTNYT-NH2)·2CF3COOH], essent Metala= éster metílic de L-alanina, phe= L-fenilalanina, Mettrp= éster metílic del L-triptofà. Aquests lligands diaminoquelatants s'han utilitzat per sintetitzar els corresponents complexos de Pt(II): PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dab-phe), PtCl2(dap-Mettrp), PtCl2(dab-Mettrp), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2). A través de diferents tècniques i assaigs biològics (dicroisme circular, electroforesi en gel d'agarosa, microscopia de forces atòmiques, citometria de flux, assaigs de proliferació cel·lular) s'ha pogut demostrar l'activitat antitumoral d'aquests compostos. A través de la tècnica de dicroisme circular (DC) s'ha pogut demostrar que els lligands lliures no interaccionen covalentment amb el DNA de Calf Thymus i no modifiquen l'estructura secundària de la doble hèlix. En canvi, els respectius complexos han demostrat tenir capacitat per interaccionar amb el DNA i modificar la seva estructura secundària. Els complexos PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab) i PtCl2(dab-phe) mostren un comportament similar al cisplatí, generant adductes cis-bifuncionals que distorcionen la doble hèlix de forma no desnaturalitzant amb obertura de la doble cadena. Els complexos PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) quan interaccionen amb el DNA generen un canvi en la conformació del DNA de la forma B a la forma C, produint-se un augment de la curvatura de l'hèlix per rotació de les bases nitrogenades. En aquests estudis s'ha comprovat que l'estructura del complex influeix en l'efecte generat sobre l'estructura secundària de l'àcid nucleic. En primer lloc, existeix una diferència en el comportament en funció del tamany del lligand diaminoquelatant, de manera que els complexos amb el lligand (dab) provoquen un efecte més remarcable. També s'observa aquest canvi de comportament al passar dels complexos que tenen el grup funcional esterificat als que el tenen protonat. D'aquesta manera, s'observa un major efecte sobre l'estructura secundària del DNA en aquells complexos que tenen el lligand diaminoquelatant de tres metilens (dab) i amb el grup carboxilat terminal protonat. Per tal de modelitzar la interacció d'aquests complexos amb el DNA, s'ha estudiat la interacció d'aquests compostos de Pt(II) amb 5'-GMP a través de RMN-1H, observant la variació dels senyals corresponents al H8 de 5'-GMP. Així s'ha pogut demostrar que aquests compostos interaccionen amb la 5'-GMP a través d'un enllaç covalent Pt-N7, de la mateixa manera a com interacciona el cisplatí. A través d'electroforesi en gel d'agarosa i microscopia de forces atòmiques (AFM) s'ha pogut determinar l'efecte que generen els lligands lliures i els respectius complexos de Pt(II) sobre l'estructura terciària del plasmidi pBR322. Els lligands provoquen un augment de l'agregació de les molècules de DNA i un lleuger augment de la compactació de l'estructura terciària. Aquests resultats s'atribueixen a la capacitat d'aquests compostos a interaccionar per pont d'hidrogen amb el DNA. Els corresponents complexos de Pt(II) provoquen un augment de l'agregació i una important compactació, degut per una banda a la capacitat de l'àtom de Pt a interaccionar covalentment amb el DNA, i per altra banda, a la capacitat del lligand a interaccionar per pont d'hidrogen amb l'àcid nucleic. Finalment s'ha estudiat l'activitat citotòxica d'aquests complexos de Pt(II) en diferents línies cel·lulars: A431 (línia de carcinoma epidermoide), HeLa (línia de carcinoma de coll d'úter) i HL-60 (línia promielocítica de leucèmia). Els complexos moderadament solubles en aigua, PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe) i PtCl2(dab-phe), han demostrat ser actius. L'activitat depèn de la concentració de complex, del temps d'incubació i de la línia cel·lular. Per temps d'incubació alts i concentracions de complex elevades s'observa la màxima activitat. Els complexos de l'alanina, PtCl2(dap-ala) i PtCl2(dab-ala), són els que mostren més activitat, mentre que els compostos de la fenilalanina són els menys actius, degut probablement a la voluminositat del lligand, la qual pot impedir o dificultar el transport del compost a través de la membrana cel·lular. L'activitat citotòxica dels complexos insolubles en aigua, PtCl2(Etdap) i PtCl2(Etdab), queda bloquejada per l'elevada concentració de DMSO (12%) necessària per solubilitzar els compostos. Aquests resultats permeten deduir que la presència d'un 12% de DMSO anul·la l'activitat d'aquests complexos, ja que el DMSO pot coordinar-se amb el Pt ocupant les posicions làbils del complex i evitant que es pugui coordinar amb el DNA. Els assaigs de proliferació cel·lular del complex PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) i del pèptid lliure ASTTTNYT-NH2 han demostrat que ambdós compostos són actius. Tot i això, l'activitat del complex és superior a la del pèptid lliure, ja que el Pt pot interaccionar covalentment amb el DNA i augmentar l'efecte citotòxic. Per tant, el complex presenta un lligand portador biològicament actiu que pot transportar el metall a través de la membrana cel·lular i facilitar així la seva interacció amb el DNA. A través de la tècnica de citometria de flux s'ha comprovat que en tots els casos la mort cel·lular produïda pels complexos ha estat per apoptosi. Per últim, s'ha sintetitzat i caracteritzat un complex trinuclear de Pt(II), {[Pt(Me2Bpy)2][PtCl2(Me2Bpy)]2}, essent Me2Bpy= 4,4'-dimetil-2,2'-dipiridil. La resolució de la seva estructura per difracció de Raig-X ha permès determinar l'existència d'una interacció intramolecular Pt-Pt de 3.474 Å.

Analysing the ability to retain sidechain hydrogen-bonds in mutant proteins

Motivation: Hydrogen bonds are one of the most important inter-atomic interactions in biology. Previous experimental, theoretical and bioinformatics analyses have shown that the hydrogen bonding potential of amino acids is generally satisfied and that buried unsatisfied hydrogen-bond-capable residues are destabilizing. When studying mutant proteins, or introducing mutations to residues involved in hydrogen bonding, one needs to know whether a hydrogen bond can be maintained. Our aim, therefore, was to develop a rapid method to evaluate whether a sidechain can form a hydrogen-bond. Results: A novel knowledge-based approach was developed in which the conformations accessible to the residues involved are taken into account. Residues involved in hydrogen bonds in a set of high resolution crystal structures were analyzed and this analysis is then applied to a given protein. The program was applied to assess mutations in the tumour-suppressor protein, p53. This raised the number of distinct mutations identified as disrupting sidechain-sidechain hydrogen bonding from 181 in our previous analysis to 202 in this analysis.

An amyloid-like fibril forming antiparallel supramolecular beta-sheet from a synthetic tripeptide: a crystallographic signature

Single crystal X-ray diffraction studies of a terminally blocked tripeptide Boc-Leu(1)-Aib(2)-Leu(3)-OMe 1 demonstrates that it adopts a bend structure without any intramolecular hydrogen bond. Peptide 1 self-assembles to form a supramolecular antiparallel beta-sheet structure by various non-covalent interactions including intermolecular hydrogen bonds in the crystal and it exhibits amyloid-like fibrillar morphology in the solid state. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Infrared study of intercomponent interactions in a switchable hydrogen-bonded rotaxane

The macrocycle in rotaxane 1 is preferentially hydrogen bonded to the succinamide station in the neutral form, but can be moved to the naphthalimide station by one-electron reduction of the latter. The hydrogen bonding between the amide NH groups of the macrocycle and the C=O groups in the binding stations in the thread was studied with IR spectroscopy in different solvents in both states. In addition, the solvent effect on the vibrational frequencies was analyzed; a correlation with the solvent acceptor number (AN) was observed. The conformational switching upon reduction could be detected by monitoring the hydrogen-bond-induced shifts of the v(CO) frequencies of the C=O groups of the succinamide and the reduced naphthalimide stations. The macrocycle was found to shield the encapsulated station from the solvent: wavenumbers of v(CO) bands of the C=O groups residing inside the macrocycle cavity remain unaffected by the solvent polarity.

Metallo-organic domino reactions: C-H versus C-C bond breaking

HL and MeL are prepared by condensing benzil dihydrazone with 2-formylpyridine and 2-acetylpyridine, respectively, in 1:2 molar proportions. While in a reaction with [Ru-(C6H6)Cl-2](2), HL yields the cation [Ru(C6H6){5,6-diphenyl-3-(pyridin-2-yl)- 1,2,4-triazine}Cl](+), MeL gives the cation [Ru(C6H6)(MeL)Cl](+). Both the cations are isolated as their hexafluorophosphate salts and characterised by X-ray crystallography. In the case of HL, double domino electrocyclic/elimination reactions are found to occur. The electrocyclic reaction occurs in a C=N-N=C-C=N fragment of HL and the elimination reaction involves breaking of a C-H bond of HL. Density functional calculations on model complexes indicate that the identified electrocyclic reaction is thermochemically as well as kinetically feasible for both HL and MeL in the gas phase. For a double domino reaction, similar to that operative in HL, to occur for MeL, breaking of a C-C bond would be required in the elimination step. Our model calculations show the energy barrier for this elimination step to be much higher (329.1 kJ mol(-1)) for MeL than that for HL (96.3 kJ mol(-1)). Thus, the domino reaction takes place for HL and not for MeL. This accounts for the observed stability of [Ru(C6H6)-(MeL)Cl](+) under the reaction conditions employed.

Ruthenium mediated C–H activation of benzaldehyde thiosemicarbazones: Synthesis, structure and, spectral and electrochemical properties of the resulting complexes

Reaction of five 4R-benzaldehyde thiosemicarbazones (R = OCH3, CH3, H, Cl and NO2) with [ Ru(PPh3)(3)(-CO)(H) Cl] in refluxing methanol in the presence of a base (NEt3) affords complexes of two different types, viz. 1-R and 2-R. In the 1-R complexes the thiosemicarbazone is coordinated to ruthenium as a dianionic tridentate C,N,S-donor via C-H bond activation. Two triphenylphosphines and a carbonyl are also coordinated to ruthenium. The tricoordinated thiosemicarbazone ligand is sharing the same equatorial plane with ruthenium and the carbonyl, and the PPh3 ligands are mutually trans. In the 2-R complexes the thiosemicarbazone ligand is coordinated to ruthenium as a monoanionic bidentate N, S-donor forming a four-membered chelate ring with a bite angle of 63.91(11)degrees. Two triphenylphosphines, a carbonyl and a hydride are also coordinated to ruthenium. The coordinated thiosemicarbazone ligand, carbonyl and hydride constitute one equatorial plane with the metal at the center, where the carbonyl is trans to the coordinated nitrogen of the thiosemicarbazone and the hydride is trans to the sulfur. The two triphenylphosphines are trans. Structures of the 1-CH3 and 2-CH3 complexes have been determined by X-ray crystallography. All the complexes show intense transitions in the visible region, which are assigned, based on DFT calculations, to transitions within orbitals of the thiosemicarbazone ligand. Cyclic voltammetry on the complexes shows two oxidations of the coordinated thiosemicarbazone on the positive side of SCE and a reduction of the same ligand on the negative side.

Thermodynamic Stabillity of Hydrogen-Bonded Systems in Polar and Nonpolar Environments

The thermodynamic properties of a selected set of benchmark hydrogen-bonded systems (acetic acid dimer and the complexes of acetic acid with acetamide and methanol) was studied with the goal of obtaining detailed information on solvent effects on the hydrogen-bonded interactions using water, chloroform, and n-heptane as representatives for a wide range in the dielectric constant. Solvent effects were investigated using both explicit and implicit solvation models. For the explicit description of the solvent, molecular dynamics and Monte Carlo simulations in the isothermal isobaric (NpT) ensemble combined with the free energy perturbation technique were performed to determine solvation free energies. Within the implicit solvation approach, the polarizable continuum model and the conductor-like screening model were applied. Combination of gas phase results with the results obtained from the different solvation models through an appropriate thermodynamic cycle allows estimation of complexation free energies, enthalpies, and the respective entropic contributions in solution. Owing to the strong solvation effects of water the cyclic acetic acid dimer is not stable in aqueous solution. In less polar solvents the double hydrogen bond structure of the acetic acid dimer remains stable. This finding is in agreement with previous theoretical and experimental results. A similar trend as for the acetic acid dimer is also observed for the acetamide complex. The methanol complex was found to be thermodynamically unstable in gas phase as well as in any of the three solvents. (C) 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Comput Chem 31: 2046-2055, 2010

Experimental and theoretical investigation of molecular structure and conformation of the 4-isopropylthioxanthone

In this study, the molecular structure and conformational analyses of the 4-isopropylthioxanthone (4-ITX) are reported according to experimental and theoretical results. The compound crystallizes in the centrosymmetric P (1) over bar space group with only one molecule in the asymmetric unit, presenting the most stable conformation, in which the three fused-rings adopt a planar geometry, and the isopropyl group assumes a torsional angle with less sterical hindrance. The structural and conformational analyses were performed using theoretical calculations such as Hartree-Fock (HF), DFT method in combination with 6-311G(d,p) and 6-31++G(d,p) and the results were compared with infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD). The supramolecular assembly of 4-ITX is kept by non-classical C-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds and weak interactions such as pi-pi stacking. 4-ITX was also studied by (1)H and (13)C NMR spectroscopy. UV-Vis absorption spectroscopic properties of the 4-ITX showed the long-wavelength maximum shifts towards high energy when the solvent polarity increases. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.