Néhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata

PANNON EGYETEM

Néhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS

Készítette: Kripli Balázs okleveles vegyész Témavezető: Dr. Speier Gábor egyetemi tanár

PANNON EGYETEM KÉMIAI ÉS KÖRNYEZETTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA

Veszprém 2011

Néhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Kripli Balázs Készült a Pannon Egyetem Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskolájának keretében.

Témavezető: Dr. Speier Gábor Elfogadásra javaslom (igen/nem) ................................................ (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton ........... %-ot ért el. Veszprém, .......................................... ................................................ Szigorlati Bizottság elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: ..........................................

igen/nem ................................................ (aláírás)

Bíráló neve: ..........................................

igen/nem ................................................ (aláírás)

A jelölt az értekezés nyilvános vitáján ........... %-ot ért el. Veszprém, .......................................... ................................................ Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minősítése: ...................... ................................................ EDT elnöke

Kivonat Néhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata Készítette: Kripli Balázs Mérnöki Kar, Kémia Intézet, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Témavezető: Dr. Speier Gábor A természetes szuperoxid dizmutáz (SOD)-enzimek hiányos működését, ennek következtében a szuperoxid gyök-anion kumulálódását, számos betegség (pl. AIDS, rák, gyulladásos betegségek stb.) egyik kiváltó okaként tartják számon. Ennek eredményeképpen az utóbbi évtizedben jelentős érdeklődés irányult mesterséges helyettesítők előállítására és vizsgálatára. A természetes SOD-enzimek mintájára Fe, Mn, Cu/Zn és Ni átmenetifém-tartalmú modelleket egyaránt előállítottak és teszteltek. Az eredmények alapján úgy tűnik, hogy a SOD-katalízis során a fém redoxi átmenete fontos szerepet játszik. Az ismeretek alapján azok a vegyületek mutatnak SOD utánzó aktivitást, melyeknek redoxi potenciálja a O2/O2·– és O2·– /H2O2 átmeneteknek megfelelő -0,16 V < E1/2 (vs. NHE) < +0,89 V határértékek közé esik pH = 7 esetén (1a). [SOD] 2 O2 + 2 H+

H2O2 + O2

(1a)

Az alkalmazott izoindolin-tartalmú ligandumokkal (HL1-HL7) előállított Mn(II)- Fe(II)Ni(II)- és Cu(II)-komplexeket spektroszkópiai módszerekkel jellemeztük. A SOD-utánzó méréseket kompetitív kinetikai módszerrel NBT (nitroblue tetrazolium) és citokróm c(III) reagens jelenlétében is elvégeztük. Az élő szervezetekben felhalmozódó hidrogén-peroxid bomlási folyamatai a sejtfalra nézve káros, reaktív oxigén származékokhoz (szuperoxid, hidroxilgyök stb.) vezethetnek. Ennek kiküszöbölésére az élő szervezetekben ún. kataláz enzimek szolgálnak, amelyek a hidrogén-peroxid vízzé és dioxigénné történő reakcióját katalizálják (1b).

2H2O2

kataláz

2H2O + O2

(1b)

II

Kataláz modellként előállítottuk a [Mn (HL1)]Cl2 összetételű komplexet. Szerkezetét spektroszkópiai (IR, UV-Vis, ESR) mérésekkel, illetve röntgendiffrakciós méréssel igazoltuk. Vizsgáltuk az előállított komplex kataláz aktivitását és megállapítottuk, hogy az előállított komplex katalizálja a H2O2 vízzé, illetve dioxigénné való dizmutációját, tehát reakciói funkcionális kataláz modellnek tekinthetők.

Abstract

Examination of some models for superoxide dismutase and catalase enzymes By: Balázs Kripli Faculty of Engineering, Institute of Chemistry, Department of Organic Chemistry Supervisor: Dr. Gábor Speier Malfunction of superoxide dismutase (SOD) enzymes may lead to cumulation of superoxide radical anion that is held as the reason for several diseases (AIDS, cancer, inflammations). This commonality provides the opportunity to control the diseases by using synthetic SOD mimics that can suppress the superoxide concentration to a safe level. Artificial scavengers with various metal ions (Mn, Fe, Ni, Cu) have been prepared and tested. Based on the current knowledge, those transition metal complexes show SOD scavenger activity that have a metal-associated redox potential between the redox potentials of the two steps of the spontaneous superoxide dismutation process: the O 2/O2·– at -0.16 V and the O2·–/H2O2 at +0.89 V vs. NHE at pH = 7 value (1a). 2 O2 + 2 H+

[SOD] H2O2 + O2

(1a)

With the syntetized isoindoline-based ligands (HL1-HL7) the Fe(II),- Mn(II),- Ni(II)-, Co(II)- and Cu(II)-complexes have been prepared and characterized by various spectroscopic methods. SOD-like activity tests have been made with competitive kinetic methods in aqueous HEPES buffer using NBT (nitroblue tetrazolium) or cytochrome c(III) reagents according to the standard McCord–Fridovich method. Catalases are enzymes that protect cells from deleterious effects of hydrogen peroxide, a by product of respiration, by disproportionating H 2O2 into water and dioxygen (1b).

2H2O2

Catalase

2H2O + O2

(1b)

As a catalase model compound we prepared the [MnII(HL1)]Cl2 complex, which has been fully characterized by (IR, UV-Vis, ESR and X-ray diffraction analyses). The complex is an active catalyst in the dismutation of H2O2 to water and dioxygen therefore we are can consider the eximaned reaction to be the functional model of catalase.

Zusammenfassung Untersuchungen über Superoxide Dismutase und Katalase Models Von: Balázs Kripli Fakultät von Ingenierwesen, Institute für Chemie Doktorvater: Dr. Gábor Speier Die fehlhafte Wirksamkeit der Superoxid Dismutase Enzyme erhöht die Konzentration der Superoxide wird erhöht und nach allgemeinen Meinungen ist das die Ursache für verschieden Krankheiten wie z.B. AIDS, Krebs und Entzündungen. Aus diesem Grund wurden Fe(II)-, Mn(II)- und Ni(II)-haltige Modelle als künstliche Enzyme hergestellt und getestet. Diese Untersuchungen ergaben, dass die Redox-Eigenschaften von den entsprechenden Metallen eine wichtige Rolle spielt. Es scheint so, dass diese SOD-Modelle zeigen gute Aktivität, die die Halbpotentiale zwischen den von O2/O2·– und O2·–/H2O2 fallen -0,16 V < E1/2 (vs. NHE) < +0,89 V bei pH = 7 (1a).

2 O2 + 2 H+

[SOD] H2O2 + O2

(1a)

Wir haben verschiedene isoindolinhaltige Fe(II)-, Mn(II)-, Co(II)-, Ni(II)- und Cu(II)-Komplexe mit den Liganden (HL1-HL7) hergestellt und ihre Struktur spektroskopisch festgestellt. Die SOD-Aktivität Messungen wurden mit der Hilfe Von kompetitiven kinetischen Methoden in der Anwesenheit von NBT (Nitroblau tetrazolium) und citokrom c(III) Reagent ausgeführt.

2H2O2

Katalase

2H2O + O2

(1b)

Die Ansammlung von Hydrogen-Peroxide in den lebenden Organizmen führt infolge seiner Zersetzung zu reaktiven Derivaten (Superoxide, Hydroxyl-Radikal, usw.) die die Zellwand beschädigen. Um das zu verhindern wird Hydrogen-Peroxide durch den Enzym Katalase zu Wasser und Sauerstoff umgewandelt (1b). [MnII(HL1)]Cl2 wurde hergestellt, seine Struktur bestimmt und seine Katalase-Aktivität untersucht. Es hat sich ausgestellt, dass der Komplex H2O2 zersetzt und dabei entstehen Wasser und Sauerstoff.

Tartalomjegyzék Bevezetés

1

1. Irodalmi áttekintés

2

1.1. Enzimek, mint biokatalizátorok

2

1.2. Enzimmodellek

4

1.3. Szuperoxid dizmutáz enzimek

5

1.4. Mangántartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

8

1.5. Vastartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

10

1.6. Kobalttartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

12

1.7. Nikkeltartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

13

1.8. Réztartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

14

1.9. SOD-utánzó vegyületek

16

1.9.1. Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD-utánzó vegyületekkel NBT reagens jelenlétében

19

1.9.2. Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD-utánzó vegyületekkel citokróm c(III) reagens jelenlétében

22

2.0. Kataláz enzimek

24

2.1. Mangántartalmú kataláz enzimek

25

2.2. Ligandumszintézis

28

2. Célkitűzések

30

3. Eredmények és értékelésük

31

3.1. A ligandumok szintézise és szerkezetük azonosítása

31

3.2. Mn (Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

36

3.3. Fe (Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

39

3.4. CoII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

44

3.5. NiII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

47

3.6. Cu (Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

51

3.7. Cu (HLn)Cl2 és Cu (Ln)Cl SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése

56

3.8. MnII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata

62

3.9. FeII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata

68

II

II

II II

II

4.0. Co (Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak II

vizsgálata

72

4.1. NiII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata

75

4.2. Cu (Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak II

vizsgálata

76

4.3. CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata 4.4. Kataláz modellek II

78

79

4.5. A [Mn (HL1)]Cl2 összetételű modellvegyület előállítása és jellemzése

80

4.6. A [MnII(HL1)]Cl2 modellvegyület kataláz aktivitása

82

5. Összefoglalás

87

6. Kísérleti rész

89

7. Irodalomjegyzék

102

A DOLGOZATBAN ELŐFORDULÓ RÖVIDÍTÉSEK DMF

N,N-dimetil-formamid

DMF-d7

deuterált N,N-dimetil-formamid

MeOH

metanol

MeCN

acetonitril

EtCN

propionitril

py

piridin

n-BuOH

normál butil-alkohol

FT-IR

Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia

KBr

kálium-bromid

UV-Vis

ultraibolya-látható spektroszkópia

ANu

nukleofil addíció

Vk

kezdeti sebesség

DMSO

dimetil-szulfoxid

NBT

2,2’-bisz(4-nitrofenil)-5,5’-difenil-3,3’-(3,3’-dimetoxi-4,4’difenilén) ditetrazolium klorid (nitroblue tetrazolium)

ε

moláris abszorpciós együttható (M-1cm-1)

HL1

1,3-bisz(2’-benzimidazolil-imino)-izoindolin

HL2

1,3-bisz(N-metil-2’-benzimidazolil-imino)-izoindolin

HL3

1,3-bisz(2’-tiazolil-imino)-izoindolin

HL4

1,3-bisz (2’-piridil-imino)-izoindolin

HL5

1,3-bisz(3’-metil-2’-piridil-imino)-izoindolin

HL6

1,3-bisz(4’-metil-2’-piridil-imino)-izoindolin

HL7

1,3-bisz(2’-benztiazolil-imino)-izoindolin

NMR

mágneses magrezonancia spektroszkópia

Cis

cisztein

Glu

glutaminsav

Asp

aszparaginsav

Arg

arginin

His

hisztidin

Tyr

tirozin

Trp

triptofán

Gln

glutamin

Asn

aszparagin

Lys

lizin

Ser

szerin

ESR

elektron spin rezonancia

EXAFS

finomszerkezetű abszorpciós élközeli spektroszkópia

Et3N

trietil-amin

n-Bu4NClO4

n- tetra-butil-ammónium perklorát

NHE

normál hidrogén elektród

SCE

telített kalomel elektród

Szeretném kifejezni köszönetemet témavezetőmnek, Dr. Speier Gábor egyetemi tanárnak, valamint Dr. Kaizer József egyetemi docensnek az elmúlt évek során nyújtott segítségükért, szakmai tanácsaikért. Köszönöm továbbá kutatócsoportunk minden tagjának ösztönzését, segítőkészségét, közülük is Dr. Pap József Sándor tudományos munkatársnak a a SOD-mérések során nyújtott segítségét. Mindenekelőtt megköszönném Dr. Korecz Lászlónak (MTA Kémiai Kutatóközpont) az ESR-spektrumok elkészítését, Dr. Párkányi Lászlónak (MTA Kémiai Kutatóközpont)és Dr. Michel Giorginak (Spectropole, Université Aix-Marseille) a röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálatok felvételeit és a Radiokémia Tanszéknek (Pannon Egyetem) a ciklikus voltametria mérések lehetőségét.. Továbbá a Szerves Kémia Intézeti Tanszék minden munkatársának bármiféle segítségét, amivel munkámat támogatták. Mindennél jobban köszönöm családom végtelen bíztatását és bizalmát. Veszprém, 2011. október 15.

Kripli Balázs

Bevezetés

Bevezetés Az élő szervezetekben lezajló biokémiai folyamatok többsége összetett, gyors reakciók sorozata. A reakciók sebességét és specifikusságát az enzimek alakítják. Az élő szervezetek harmonikusan működő összetett rendszerek. A nem megfelelő működésük során kialakuló zavarok betegségeket eredményezhetnek, és ez sok esetben éppen a biokatalizátorok hiányos, vagy túlzott működésének következménye. Felépítésüket tekintve az enzimek nagy része a fehérjéken kívül fémet is tartalmaz, ezeket nevezik metalloenzimeknek. Számos esetben a fémek is részt vesznek az aktív centrum kialakításában, ami teljes mértékben meghatározza az enzim specifikusságát. Működési mechanizmusuk részleteinek tisztázásához azonban összetett – nem csupán egy tudományágat magába foglaló – vizsgálatsorozatra van szükség. Az analitikai technikák, mint például a röntgendiffrakció, ICP, AAS fejlődése, valamint az elektronmikroszkópok felbontásának javulása több lehetőséget biztosít számunkra az anyagok pontos szerkezetének megismerésében. A biológiai ismeretek fontossága a testben lezajló enzimreakciókról és azok körülményeiről, lényeges mindenféle gyógyászattal kapcsolatos tevékenységgel, kutatással kapcsolatban. Az egyes folyamatok pontos megértéséhez azonban többre van szükség. Így alakulhatott ki évtizedekkel ezelőtt egy új, interdiszciplináris tudományterület, a bioszervetlen kémia. Az enzimek nagy méretük és összetettségük révén nehezen kezelhető vegyületek. Tisztításuk, izolálásuk nem kevésbé körülményes munka. Szerkezetüket vagy funkciójukat alapul véve ún. bioutánzó vegyületeket hozhatunk létre, amelyek felépítésükben sokkal egyszerűbbek a megfelelő enzimnél. Enzimutánzó tulajdonságuk abból fakad, hogy azonos folyamatokat katalizálnak, többnyire nagyságrendekkel kisebb sebességgel. Mivel az elsődleges cél a folyamat lépésről-lépésre történő leírása, így az utóbbi jellemző kulcsfontosságú, hiszen a lassú reakciók jobban nyomon követhetőek. A modellvegyületek reakcióinak pontos feltérképezésével tehát, egy lépéssel közelebb kerülhetünk a valós enzimmechanizmus megértéséhez. Az enzimek egyik nagy és jelentős csoportját képezik az oxidoreduktázok, amelyek reakcióiban elektron, vagy oxigénatom transzfer történik a kölcsönhatásba lépő molekulák között. Ebbe a csoportba tartoznak az értekezés témáját képező szuperoxiddizmutázok és katalázok is. Ezek bemutatása, valamint funkciójuknak pontosabb megismerése modellvegyületeik leírásán, jellemzésén keresztül valósítható meg.

1

Irodalmi áttekintés

1. Irodalmi áttekintés 1.1. Enzimek, mint biokatalizátorok A különböző létformák életműködésük során különféle tápanyagokat alakítanak át számukra hasznos termékké, melyekből azután felépítik sejtjeiket (anabolizmus), vagy lebontásukkal (katabolizmus) energiát nyernek. Az átalakulási folyamatok összességét metabolizmusnak, vagy anyagcserének nevezzük (1. ábra).

Energia TERMÉK

TÁPANYAG

Metabolizmus

f elépítés

lebontás

Enzimatikus reakciók SZUBSZTRÁTUM 1. ábra Enzimreakciók szerepe az élő szervezetekben. Enyhe körülmények között az egyes kémiai átalakulások nem, vagy csak csekély mértékben játszódnak le, mivel a reakciók aktiválási energiája általában nagy. Ezzel szemben a tapasztalatok azt mutatják, hogy a metabolizmus részfolyamatai élő szervezetekben gyorsan mennek végbe, ami nagyszámú enzim jelenlétének köszönhető. Ez alapján az enzimek olyan biokatalizátoroknak tekinthetők, amelyek a reakciók aktiválási energiáját lecsökkentve, lehetővé teszik azok gyors lejátszódását a megfelelő biológiai környezetben. Az enzimek aminosavakból épülnek fel, tehát a fehérjék családjába tartoznak. Molekulatömegük 12000-50000 Dalton között lehet [1]. Amennyiben csak aminosavak alkotják, egyszerű fehérjékről beszélünk (proteinek, apoenzimek), ha nem fehérje természetű részt is tartalmaznak (prosztétikus csoport, koenzim), akkor összetett fehérjékről (proteidek, holoenzimek) van szó. Egy, vagy több speciális, ún. aktív helyet tartalmaznak, melyek az enzimfunkcióért felelősek, itt játszódik

2

Irodalmi áttekintés le egy adott reakció katalízise. Jellemző rájuk továbbá, hogy csak egy adott típusú reakciót gyorsítanak [2]. A katalizált reakciók szempontjából 6 fő csoportot különböztetünk meg:

I.

Hidrolázok: Hidrolízis reakciókért felelős fehérjék, peptidek kötésének, poliszacharidok glikozidkötésének, zsírok, foszfátok észterkötésének hasításáért felelnek.

II.

Oxidoreduktázok: Redoxireakciók lejátszódásáért felelős fémtartalmú enzimek, működésük során elektronok vagy oxigénatom kerül át egyik molekuláról a másikra.

III. Transzferázok: Meghatározott atomcsoport átvitelét végzik egyik molekuláról a másikra, pl: -NH2, -CO csoport. IV. Izomerázok: Különböző átrendeződéses reakciók katalízisét elősegítő fehérjék. V.

Liázok: A szubsztrátum adott csoportját távolítják el eliminációs reakciók során.

VI. Ligázok: Két molekula összekapcsolódásáért felelnek ezek alapján lehetnek: C-C, C-N és C-O kötést katalizáló ligázok. Az enzimek az átalakítandó vegyületre nézve is szelektívek. Az adott enzimre nézve változást szenvedő vegyületet szubsztrátumnak nevezzük. A szelektivitást az enzimek (E) aktív helyének sztérikus és elektronikus sajátságai biztosítják. Ezen a helyen kötődik meg és aktiválódik a szubsztrátum (S). A reakció lejátszódását követően a termékek (P) távozik az aktív helyről (2. ábra). Az eddig ismert enzimek közel egyharmada fémionokat tartalmaz, amelyek többféle módon kötődhetnek a fehérjéhez, és többféle funkciót is elláthatnak. Ezeket két csoportra osztjuk: metalloenzimekre és fémionok által aktivált enzimekre. A metalloenzimekben a fémion az enzimmolekulába beépült alkotórész, a fémion és a fehérje sztöchiometrikus aránya meghatározott érték. Amennyiben a fémiont kiszakítjuk a metalloenzimből, az enzim elveszíti aktivitását. A fémionok által aktivált enzimek esetében egyensúly áll fenn a fémion és az enzim, továbbá a fémion aktiválta enzim között. Ennél az enzimcsoportnál a fémet egyszerű kémiai módszerekkel el lehet választani a fehérjétől anélkül, hogy aktivítását teljesen elveszítené.

3

Irodalmi áttekintés

2. ábra Az enzimkatalízis körfolyamata. 1.2. Enzimmodellek A legtöbb enzim nehezen hozzáférhető és kevés vizsgálatra nyújt lehetőséget, mivel tiszta formában való elkülönítésük nehéz feladat. Pontos hatásmechanizmusuk felderítése részletes kinetikai vizsgálatokat igényelne, amelyhez több és pontosabb mérésre lenne szükség. Az enzimek vizsgálata során a szerkezet és a működés a két legfontosabb paraméter, amelyek segítik a megismerésüket. Ezek szorosan összefüggő sajátságok, hiszen az enzim funkcióját elsősorban az aktív centrum szerkezete, elektronikus és sztérikus viszonyai befolyásolják. A szerkezet és a funkció megismerésének érdekében kettős

célú

enzimmodellek

(3.

ábra)

megalkotása

szükséges,

enzimvizsgálatok nehézségei kiküszöbölhetők.

Szerkezet

Metalloenzim

Fémkomplex

Funkció

Szerkezeti modellek

Stabilis köztitermék

Reakció mechanizmus

Funkcionális modellek

Instabilis köztitermék

Katalitikus reakció

3. ábra Enzimmodellek és szerepük. 4

melyekkel

az

Irodalmi áttekintés A szerkezeti modellek: A legfontosabb elvárás velük szemben az, hogy geometriai és elektronikus tulajdonságaikban minél jobban hasonlítsanak az enzim aktív helyéhez. Metalloenzimek esetében, a nagyméretű fehérjemolekulát szerves ligandumokkal helyettesítik, ebből kifolyólag standard körülmények között spektroszkópiailag vizsgálhatók. A kialakuló komplex általában túl stabilis, hogy az enzimatikushoz hasonló reakciót katalizálja. A funkcionális modellek: Esetükben a leglényegesebb, hogy minél nagyobb szelektivitás mellett képezzék az enzimreakció termékeit, tehát az enzim funkcióját utánozzák. Ez lehetséges úgy, hogy csak a modellkomplexet visszük reakcióba, máskor a modellt katalizátorként alkalmazzuk a szubsztrátum megfelelő reakciójában. Ezek után a mechanizmus felderíthető kinetikai vizsgálatok alkalmazásával. A SOD-, és kataláz-utánzó modellek esetében a funkcionális modellek előállítása volt a cél. 1.3. Szuperoxid dizmutáz enzimek Az anyagcsere során az élő szervezetben reaktív oxigén származékok (ROS) képződnek, ezek a következők: hidroxil gyök (OH•), szuperoxid gyök-anion (O2•-), nitrogén-monoxid (NO•) és peroxil (RO2•) gyökök. A peroxinitrit (ONOO-), a hipoklórossav (HOCl), a hidrogén-peroxid (H2O2), valamint a szingulett dioxigén (1O2) és az ózon (O3) nem szabad gyökök, de könnyen szabad gyökös reakcióhoz vezetnek a szervezetben [3]. Az oxidatív stressz az egyensúly megbomlását jelenti a reaktív oxigén vegyületek és az antioxidánsok hatása között. Ez a folyamat a sejtek károsodását és pusztulását okozhatja, ami betegségekhez vezet [4]. A szuperoxid gyök-anion a dioxigén molekula egyelektronos redukált formája viszonylag szelektív reaktivitással. Enzimrendszerek okozzák létrejöttét autooxidációs reakciókban, azonban nem enzimatikus elektron transzferrel is kialakulhat, miközben a molekuláris oxigén redukálódik. Vizes oldatokban, a szuperoxid gyök-anion oxidálhatja az aszkorbinsavat, továbbá képes redukálni vaskomplexeket, mint a citokróm c(III)-t és a Fe3+ EDTA-t [5]. Oxidációval, redukcióval és diszproporcióval azonban semlegesíthető. A szuperoxid dizmutáz (SOD) a szuperoxid gyök-anion vízzé és hidrogén-peroxiddá való átalakulását katalizálja (1-3) [6]. A szuperoxid gyök-anion önmagában is képes diszproporcionálódásra, ennek sebessége (k ~ 104 M-1 s-1, pH = 7,4) azonban nem elegendő ahhoz, hogy a termelődő gyök károsító

5

Irodalmi áttekintés hatását megelőzze, mivel szuperoxidra nézve a reakció másodrendű. A SOD enzimek a diffúziós kontroll határát elérő sebességgel (k = 2×109 M-1 s-1, pH = 7,4) reagálnak a szuperoxid gyök-anionnal, így ezek az enzimek jelentik az elsődleges védelmet a szervezet számára az oxidatív stressz ellen (1-3) [7].

M(n+1)+ +

O2

M(n+1)+ + 2 H+ + O2 2 O2 + 2 H+

Mn+ + O2

(1)

M(n+1) + H2O2

(2)

H2O2 + O2

(3)

Elsőként McCord és Fridovich számolt be a SOD enzimek enzimatikus aktivitásának felfedezéséről 1968-ban [6,8]. Mann és Keilin [9] 30 évvel korábban már izoláltak egy proteint szarvasmarhák véréből és májából mint ismeretlen funkcióval bíró réztartalmú proteint. A protein több nevet is kapott: eritrokuprein, hepatokuprein, citokuprein. A szuperoxidot, a SOD enzimek szubsztrátumát Linus Pauling fedezte fel az 1930-as években [10]. Pauling nem tudta, hogy a gyök biológiailag is képes keletkezni, és hogy számos betegség okozója. Knowles kimutatta 1969-ben [11], hogy a xantin oxidáz nevű enzim képes szuperoxidot produkálni. McCord és Fridovich pedig bebizonyította, hogy a Mann és Keilin által izolált réz-protein képes katalitikusan megszüntetni Pauling szabad gyökét. Huber [12] az 1960-as években izolálta ugyanezt a proteint szarvasmarhák májából. Ezt a proteint Orgoteinnek nevezték el. Hogy hogyan kapcsolódik ez a felfedezés a SOD aktivitáshoz, az már Bernard Babior [13] felfedezése volt 1973-ban, aki megállapította, hogy a fagocitáló neutrofilek nagy mennyiségű szuperoxid gyököt produkálnak, amit ő bakteriális folyamatnak tartott. Később kiderült, hogy a szuperoxid gyulladásos betegséget okozhat. A további kutatások pedig elvezettek ahhoz a felismeréshez, hogy számos betegség kialakulása is ezzel a gyökkel hozható összefüggésbe

(iszkémia,

reperfúzió,

cukorbetegség,

metasztázis,

angiogenézis,

Parkinson-kór és a rák). Ez onnan eredeztethető, hogy a gyök túltermelődése lipid peroxilációhoz, protein oxidációhoz és a DNS károsodásához vezethet [14,15]. A megelőzésben kulcsfontosságú szerep jut a SOD enzimeknek. A szuperoxid dizmutáz enzimek gyógyszerként való alkalmazása során felmerült a kérdés, vajon hatásuk pozitív vagy negatív-e a szervezetre nézve. A TBARS-kísérletek azt bizonyították (TBARS = Thiobarbituric Acid Reactive Substances; Tiobarbitursav reaktív szubsztanciák. Ezek

6

Irodalmi áttekintés olyan kísérletileg meghatározott értékek, amelyek az oxidatív stressz folyamatát jellemzik. Az orvosi diagnosztikában gyakran alkalmazott kísérletek, például a lipid peroxiláció vizsgálata során is. Alkalmazásuk egy pontig nagyon hatékony, ezen a ponton túl azonban súlyosbítja a betegséget a növekvő lipid peroxilációval együtt [16]. Az optimális SOD koncentráció és a káros koncentráció közti különbség hatszoros (4. ábra). A szuperoxid gyök kezdeményezni és megszüntetni is képes a lipid peroxilációt. A

% Funkció helyreállítása O

TBARS (nmol/mg protein) ■

maximális gyógyulás akkor érhető el, ha a lipid peroxiláció minimális.

[SOD] (mg/l) 4. ábra A SOD enzim működésének optimuma a lipid peroxiláció során [16]. A SOD enzimek többfajta szerkezetét különböztették meg a fém kofaktortól függően. A réz- és cinktartalmú SOD enzimek (Cu/Zn-SOD) általánosságban az eukarióta sejtek citoplazmájában és néhány növény kloroplasztiszában találhatók meg, de az emberi szervezetben is számos képviselőjük ismert, mint a későbbiekben ismertetendő Cu/Zntartalmú analóg is. A nikkeltartalmú SOD enzimeket (Ni-SOD) néhány baktériumban találták meg először. A vas és mangántartalmú SOD enzimek (Fe-, Mn-SOD) pedig gyakoriak a prokariótákban és az eukarióta sejtek mitokondriumában, azaz az alacsonyabb szerveződésű élőlények szervezetében. Az utóbbi osztály vas- vagy mangániont tartalmaz fém kofaktorként és nagyon hasonló szekvenciával és szerkezettel rendelkeznek, míg a réz/cink- és a nikkeltartalmú enzimek szerkezete ettől jelentősen eltér, ezért ezeket a következő fejezetekben külön tárgyaljuk.

7

Irodalmi áttekintés 1.4. Mangántartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A vas- és mangántartalmú szuperoxid dizmutázok mintegy 200 aminosavból álló egységeket tartalmaznak és előfordulhatnak dimer formában a prokariótákban vagy tetramer formában az emberi szervezetben is megtalálhatók (5. ábra) [17].

5. ábra A tetramer szerkezetű Mn-SOD enzim (balra) és a mangán ionok elhelyezkedése a dimer szerkezetű szuperoxid dizmutázban (jobbra). A Mn-SOD szerkezetét tekintve alegységekből épül fel, minden alegységet két domén képez: egy túlnyomórészt α-helikális, N-terminális domén és egy kevert α/β-szerkezeteket tartalmazó C-terminális domén. A fémet megkötő hely a két domén érintkezési helyén található a fehérje belső részében, valamint az N-terminális (His26, His81) és a Cterminális (Asp167, His171) régiók ligandumaiból jön létre. A homodimer szerkezet tengelyes szimmetriával rendelkezik és egy kiterjedt hidrofób felülettel stabilizálódik az alegységek érintkezésénél. Az alegységek közti kapcsolat 2 csoporton keresztül jön létre (Glu170, Tyr174), melyek egy ‘dupla híd’ alakú motívumot képeznek hidrogén kötések révén a komplementer alegységgel. A homotetramer szerkezet esetében az alegységek közti kölcsönhatások sokkal bonyolultabbak [5,6].

8

Irodalmi áttekintés

6. ábra Az Escherichia coli-ban található Mn-SOD aktív helyének szerkezete [7]. A fémkötő helyet tekintve jól látható, hogy a fémion 4 aminosavhoz és egy oldószer molekulához (H2O vagy HO- a fémion oxidációs állapotától függően) koordinálódik létrehozva egy torzult trigonális bipiramisos szerkezetet (6. ábra). Az aktív hely tulajdonságait döntően a belső koordinációs szféra határozza meg [6,8], de a külső koordinációs szférának is nagy szerepe van a komplex felépítésében és katalitikus funkciójában. A koordinált oldószer molekula hidrogénkötést létesít egy külsőszférás csoporttal (Gln146 az E. coli Mn-SOD-ban), így megváltoztatja a fémcentrum reaktivitását. Ez a csoport a legfontosabb szerkezeti determináns a fém specificitás szempontjából [9-11]. Azokban az enzimekben, ahol a mangán felelős az aktivitásért, ez a csoport a C-terminális doménből ered [12,13]. A szuperoxid egy elektrosztatikus tölcséren keresztül éri el az aktív centrumot, melynek szűk bejárata van, csupán a kis méretű ionok számára biztosítva a bejutást [18]. A működésük mechanizmusát a következő (4-7) egyenletekben tüntettem fel, ahol a SOD a fehérjerészt reprezentálja [19]:

Mn3+(OH-)SOD + O2 + H+

k1

Mn2+(H2O)SOD + O2 + H+

k2

Mn2+(H2O)SOD + O2 Mn3+(O22-)SOD + H+ + H2O

k3 k4

9

Mn2+(H2O)SOD + O2

(4)

Mn3+(OH-)SOD + H2O2

(5)

Mn3+(O22-)SOD + H2O

(6)

Mn3+(OH-)SOD + H2O2

(7)

Irodalmi áttekintés 1.5. Vastartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A mangántartalmú képviselőkön keresztül már részletesen bemutattam a SOD enzimek működését és főbb jellemzőit. Ahogy a Mn-SOD-ok esetében, úgy itt is egy példán keresztül mutatnám be az analóg vastartalmú enzimek szerkezetét és főbb vonásaikat. A működési mechanizmusukat a 9. ábrán tüntettem fel. Természetesen ne felejtsük el, hogy ennek a csoportnak is számos képviselője létezik. A vastartalmú szuperoxid dizmutázok hasonlóan a Mn-SOD-okhoz dimer és tetramer szerkezetben is előfordulhatnak, mind az alacsonyabb, mind pedig a magasabb sejtes szerveződésű élőlényekben. Az Escherichia coli-ban található dimer Fe-SOD monomer egységei 22 kDa molekulatömegűek, amelyeknek dimer és monomer háromdimenziós röntgendiffrakciós felvételeit a 7. ábrán tüntettem fel [20, 21, 22-24, 26-31]. A monomer részeket két domén alkotja, mindegyikhez kapcsolódik még két ligandum és egy aktív centrum, amely a fémiont tartalmazza. Az N-terminális domén két hosszú hélixre különül el, egy rövidebbre és egy könnyebben variálhatóra, mint a másik rész (1-80 terjedő részek). Az első hélix tartalmaz egy hurkot amely behatárolja a Tyr34, His30 és a His26 aktív centrum körüli orientációját. A His73 ligandum a második hosszú hélixből kapcsolódik az első doménhez [27]. A linker megközelítőleg 10 módosítható aminosavból áll a két doménben és a C-terminális egységben (90-190 részek), továbbá α/β-szerkezeteket tartalmaz 3-3 βlemezes és 4-4 α-hélixet mindkét oldalon. Az Asp156 és a His160 a C-terminális domén ligandumai, amelyek egy hurokkal kapcsolódnak az aktív centrumhoz. Az ötödik ligandum az oldószer molekula, amely oxidációs állapottól függően OH- (Fe3+) vagy H2O (Fe2+ esetén) [31]. A domének közötti térrész túlnyomóan hidrofób [27]. Az alegységek közötti

rész

nagyon

rögzített

és

szimmetriafüggő

elektrosztatikus

csatornák

gondoskodnak a szubsztrátum aktív centrumhoz jutásához. A nagyobb méretű oldószermolekulák hozzáférhetetlenek az aktív hely számára, ugyanis a kapcsolódó külső aminosav-egységek, mint Trp77, Tyr34 és His30 megakadályozzák ezt (8. ábra). Ezek az egységek a másodlagos koordinációs szférát képezik a monomer egységben. Tehát ezen a tölcséren keresztül tudnak csak a szubsztrátum molekulák (amelyek méretüknél fogva képesek odajutni) az aktív helyhez érkezni [27]. Most az iménti szerkezet működésének leírásával lehetőségünk nyílott a metalloenzimek általános bemutatására is. A kapcsolódó domének, alegységek, és a köztük lévő térrész, továbbá az őket összetartó erők, mind az enzimekre jellemző igen nagy szelektivítást és nagy katalitikus hatást szolgálják. A fémionok körüli geometriák hozzávetőleg trigonális bipiramisos szerkezettel jelle-

10

Irodalmi áttekintés mezhetőek, ahol axiális pozícióban a His26 aminosav és a koordinált oldószermolekula találhatók. Ekvatoriális pozícióban pedig a His73, His160 és Asp156 aminosav egységek kapcsolódnak. A koordinált oldószermolekula biztosítja a tartós kiterjedt kapcsolatot hidrogénkötések révén a Gln69, Tyr34, Trp122, Asn72, és Asp156 továbbá a His30 és Tyr163B aminosav-részletek között [27,32]. Ez az aktív helyhez közeli térrész túlnyomóan aromás szerkezetű aminosavakból áll. Ezek elegendő védelmet nyújtanak a relatíve hosszú életű szabad gyökök ellen az aktív centrum számára.

7. ábra Az Escherichia coli-ban található dimer Fe-SOD háromdimenziós szerkezete és egyik monomer egységének szerkezete.

8. ábra Az Escherichia coli -ban található dimer Fe-SOD aktív centrumának és másodlagos koordinációs szférájának szerkezete. 9. ábra A Fe-SOD-ok működési mechanizmusának általános egyenlete (8-9). 11

Irodalmi áttekintés

SOD(Fe3+) + O2 SOD(Fe2+) + 2 H+ + O2

k1 k2

SOD(Fe2+) + O2

(8)

SOD(Fe3+) + H2O2

(9)

1.6. Kobalttartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A kobalttartalmú szuperoxid dizmutázokkal kapcsolatban annyit mindenképpen meg kell említenünk, hogy csak és kizárólag kobalt központi ionnal rendelkező SOD-enzimek nem léteznek. A Cu/Zn-SOD-okban a cinket helyettesítve fordulhat elő, mint azt a 10. ábra is szemlélteti [33]. Az aktív centrumról a 10. ábra alapján elmondható, hogy azonos koordinációs szférával jellemezhető, mint a következő fejezetben részletesebben tárgyalandó réz-cink szuperoxid dizmutázok. Vizsgálataink során arra kerestük a választ, hogy a szintetikusan előállított Co(II)-komplexeink, mint enzimmodellek, rendelkeznek-e önállóan, réz(II)-ion jelenléte nélkül is SOD-utánzó aktivitással, ami azért lényeges, mert később látni fogjuk, hogy a réz-centrum lesz a felelős a katalitikus funkciók ellátásáért a Cu/Zn-SOD enzimben. A kobalt-tartalmú modellvegyületeink vizsgálatával kívántunk hozzájárulni a szuperoxid dizmutázok már amúgy sem csekély kutatási területének bővítéséhez. A működésük bővebb kifejtése a réz-tartalmú szuperoxid dizmutázok fejezetben történik majd, amely azonos az ebbe a csoportba tartozó vegyületekével.

10. ábra A Cu/Co-SOD-ok aktív centruma és működése [33].

1.7. Nikkeltartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek

12

Irodalmi áttekintés A mangán- és vastartalmú analógokon keresztül már részletesen bemutattam a SODenzimek működését és főbb jellemzőit. Történt ez azon megfontolás alapján, mert ez a két csoport a legtöbbet tanulmányozott a szuperoxid dizmutázok közül. Itt is egy baktériumból a Streptomyces seoulensis-ból elkülönített példán keresztül mutatnám be a nikkeltartalmú SOD-enzimek szerkezetét és fontosabb tulajdonságaikat (11. ábra) [34]. A működési mechanizmusukat a (10-11) egyenletekkel tüntettem fel. Ennek a csoportnak a tagjait csak nemrégiben sikerült azonosítani.

A

B

C

11. ábra A Streptomyces seoulensis baktériumból elkülönített hexamer szerkezetű, négy α-hélix alegységgel rendelkező Ni-SOD röntgendiffrakciós felvétele és aktív centruma. Az oldószer számára megközelíthető Ni-SOD felületét látjuk térben a három szimmetriatengely feltüntetésével. A protein külső részét feketével tüntettük fel, a belső szférát naranccsal, az egyes alegységeket különböző színekkel, a Ni(II)-ionok pedig rózsazsínnel láthatóak az (A) ábrán. A nyilak a 3 db digir szimmetriatengelyt mutatják és a csatornák bejáratát, amelyeken keresztül az oldószer molekulák bejuthatnak a belső szférába. Az átmenetifémet tartalmazó alegységet a (B) ábrán láthatjuk. Az N-terminális doménben a Ni(II)-ion kissé kinyúlik a négy α-hélix által övezett egységből. Az aktív centrumot a (C) ábrán tüntettem fel. Az összekötő egységek között (az A ábrán sárgával jelölt alegység) másodrendű kölcsönhatások lépnek fel, amelyek az egész komplexumot összetartják. A His1, a Glu17 és az Arg47 háromszög hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz és az C-hélixhez (az ábrán pirossal jelölve). Az A lánc (sárga rész) oxigén atomjai az Asp3 és a Leu4 hidrogén atomjaival az Arg39 oldalláncán keresztül 13

Irodalmi áttekintés kapcsolódnak a C-hélixhez. Végül pedig az oldallánc oxigén atomjai az Asp3 esetében hidrogénkötéssel kapcsolódnak a Lys52, Ser86, és a Lys89-hez az F alegységben (zöld lánc). A Ni-SOD-ok működési mechanizmusának általános egyenletei mutatják, hogy a fém kettes és hármas oxidációs állapotú formái vesznek részt a katalitikus ciklusban (1011).

Ni3+-SOD + O2 Ni2+-SOD + 2 H+ + O2

k1

Ni2+-SOD + O2

(10)

k2

Ni3+-SOD + H2O2

(11)

1.8. Réztartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek Ahogy az eddigi szuperoxid dizmutázok esetében, úgy itt is egy példán keresztül mutatnám be az analóg réztartalmú enzimek szerkezetét és főbb vonásaikat. A működési mechanizmusukat a (12-13) egyenletekben tüntettem fel [35], amely megegyezik a fentebb tárgyalt kobalttartalmú rendszer esetében leírtakkal. A réztartalmú szuperoxid dizmutázok hasonlóan az eddig tárgyalt enzimekhez dimer és tetramer szerkezetben is előfordulhatnak. Ami megkülönbözteti a többi rendszertől őket, az hogy az aktív centrumuk két központi iont is tartalmaznak és hogy az emberi szervezetben is gyakoribbak, mint korábban ismertetett társaik, ezért felépítésüket is a humán SOD3 tetramer enzimen keresztül fogom bemutatni [36]. Bár a cink szerepe még nem tisztázott, az egyértelműen kiderül az irodalomból, hogy a katalitikus funkciók ellátásáért a rézcentrum a felelős. A cinket helyettesítheti más átmenetifém is. Ha a röntgenfelvételeket szemléljük, akkor láthatjuk hogy a 12. és 13. ábrán az előbbi állításunk igazolódik, a két különböző központ jól megkülönböztethető. Antonyuk és munkatársai azt is megállapították, hogy az aktív centrumban His113, His121, His124 és Asp127 egységek találhatók. Egy 8 Å széles csatorna vezet a réz(II)-ion oldali proteinegységek felületéhez. Az egyik alegység mindegyik dimer esetében (ezek a B és C alegységek), tiocianát-aniont tartalmaz. A másik alegységek pedig koordinált vízmolekulát tartalmaznak a Cu-oldali övezetben. A His113 aminosav-egység imidazolgyűrűje hídligandumként funkcionál a réz- és cink-ionok között. A különálló dimer egységekben a réz(II)-ion ötös koordinációs számmal jellemezhető. Ha a SCN--ion kénatomján keresztül koordinálódik a rézhez, akkor azt redukálja, a hídligandum felhasad, az így kialakuló Cu(I)-ion már csak hármas koordinációs számú lesz. A csekély redukált állapotú réz(I)-ion jelenlétét az aktív centrumban a röntgenvizsgálat is bizonyítja. A réz-His113 kötéstávolság is bizonyítja a redukált állapot kialakulását, mert a kezdeti ~ 3,1 Å érték megváltozik, és lecsökken 2,3

14

Irodalmi áttekintés Å-re, amely szintén igazolja a Cu(I)-SOD létrejöttét [37-39,40]. Tehát ez bizonyíték a rézcentrum kettős oxidációs állapotára, attól függően, hogy a tiocianát-ion koordinált vagy nem koordinált állapotban van a fémközpontot tekintve.

12. ábra A tetramer szerkezettel rendelkező emberi SOD3 Cu/Zn-SOD röntgendiffrakciós felvétele és a dimerizáció folyamata [36].

13. ábra Az emberi SOD3 tetramer Cu/Zn-SOD monomer egységeinek aktív centruma. bal oldalon az A és D, jobb oldalon a C és D alegység felépítése látható. A Cu-SOD-ok működési mechanizmusának általános egyenlete (12-13).

15

Irodalmi áttekintés

.Cu2+(SOD) + O2

k1

Cu+(SOD) + O2

(12)

. Cu+(SOD) + O2- + 2 H+

k2

Cu2+(SOD) + H2O2

(13)

1.9. SOD-utánzó vegyületek Számos betegség jellemezhető azzal, hogy a test nem képes arra, hogy megfelelően fékezze a nem kívánt melléktermékek túltermelődését, például kontrollálni és korlátozni az ártalmas anyagok koncentrációját. A szervezetben a dioxigén tetemes része az egyelektronos redukciójával képződő szuperoxid gyök-anionon keresztül metabolizálódik. Normális körülmények között az egészséges egyedekben a gyökök feldúsulását a SOD enzimek fékezik, melyek a mitokondriumban, sejtplazmában és a sejten kívüli térben vannak. Ez a káros, dioxigéntől származó szabad gyök bizonyítottan a reperfúziós betegségek közvetítője, valamint az azt követő akut miokardiális infarktusé és a sztróké, továbbá kimutatták, hogy társítható a gyulladást okozó folyamatok fejlődésével, mint például az artritisz és fő szerepet játszik számos neurológiai zavar megjelenésében, mint például a Parkinson-kór [41]. A kis molekulatömegű katalizátorok, melyek utánozzák a természetes enzimek funkcióját, használhatók számos betegség megelőzésére és gyógyítására, ahol az eredeti enzimek nem működnek. A szintetikus enzimek sok olyan betegség esetében használhatók, ahol a nem kívánt, toxikus, metabolikus melléktermékek túltermelése szerepet játszik a betegség kialakulásában és folytatásában. A SOD-utánzó vegyületeknek több előnyük is van a természetes enzimekkel szemben, például a sejtek közötti tér megközelítésének képessége, nagyobb áthatolóképesség a membránokon, hosszabb élettartam a vérben (az emberi enzimek rövid ideig stabilisak). Számos fém ismeretes, melyek komplexei katalizálják a szuperoxid gyök-anion bomlási folyamatát hidrogén-peroxiddá és dioxigénné (Cu, Mn, Fe, Ni). Az eddigi tanulmányok főként mangán- és vaskomplexekre irányultak, amelyek alacsony molekulatömegű SOD-utánzó enzimmodellekként hasznosíthatók [42], ugyanis a vegyületekben alkalmazott fém tulajdonságai nagyon fontosak, hiszen a katalizátor lebomlásával szabad fémion keletkezik, amely pedig toxikus hatású lehet. Gyógyszerként főként a mangán központú SOD-utánzókat alkalmazzák, mivel kevésbé mérgező hatásúak. A réz- és vasionok toxikusabbak, és elősegítik a Fenton-reakciót hidrogén-peroxiddal, amiből hidroxil gyökök keletkeznek. Fontos tehát, hogy az alkalmazott vegyület megfelelő stabilitású legyen, hogy az esetleges toxikus fémion ne tudjon felszabadulni. A megoldást olyan ligandumokkal képzett komplexek jelentik, melyek elősegítik a redox reakciót, 16

Irodalmi áttekintés ugyanakkor elegendő stabilitással rendelkeznek a SOD-utánzó reakciók vizsgálatához. A helyettesített penta-aza-ciklusokkal [43] és a salen-származékokkal [44] képzett vegyületek eljutottak a klinikai tesztekig. A ligandumokat és az ezekkel képzett SODutánzó aktivitást mutató komplex vegyületeket a 14. ábrán összegeztük. Az ábrán feltüntettük az egyes komplexek IC50 értékeit, melyek a komplexek azon koncentrációját jelölik, amely 50 %-kal csökkenti a közvetett módszer [45] során alkalmazott indikátor vegyület és a szuperoxid gyök-anion között végbemenő redoxi reakció sebességét. Több esetben bizonyították, hogy egy vegyület akkor rendelkezik megfelelő SOD utánzó aktivitással, ha redoxi átmenetének féllépcső potenciálja az O2/O2·– és a O2·–/H2O2 átmeneteknek megfelelő -0,16 V < E1/2 (vs. NHE) < 0,89 V értékek közé esik pH = 7 esetén [46].

Ligandum X

NH OH

Redoxi átmenet

Ref.

5,50

Mn(III)/Mn(II) vagy Mn(IV)/Mn(III)

[47]

0,75

Mn(III)/Mn(II)

[48]

4,30

Mn(III)/Mn(II)

[49]

X

N H HO

NH

IC50

OH X

N N HB N N

N N

NH

N

NH

N HN

N

N

17

Irodalmi áttekintés

MeO2C N H N

OOH N

0,05

Mn(III)/Mn(IV)

[50]

2,93

Mn(III)/Mn(II)

[51]

H N MeO 2C

O

O N

N

N N

14. ábra Mn-SOD-utánzó vegyületek. A salenH2 (bisz(szalicilidén-etilén-diamin)) és a makrociklusos SOD utánzó vegyületeken kívül említést érdemelnek a metalloporfirin vegyületek is [51]. Ezek közül néhány SODutánzó vegyületként alkalmazott képviselőt a 15. ábrán tüntettünk fel a funkciós csoportjaikkal együtt.

15. ábra Mezo-porfirin SOD-utánzó vegyületek szerkezete (TBAP = tetrakisz(4-benzoesav)porfirin, TM-4-PyP = tetrakisz-(N-metil-4-piridil)porfirin, OBTM-4-PyP = βoktabromo-tetrakisz(N-metil-4-piridil)porfirin és TM-2-Pyp = tetrakisz(N-metil-2-piridil)porfirin) [52]. 18

Irodalmi áttekintés

16. ábra Mangántartalmú salen komplex (felül) és oligo(etilén-glikol) származékainak (alul) szerkezete. A közelmúltban végzett kísérletek eredményeképpen elkészítették a mangántartalmú bisz(3-metoxiszalicilidén)-1,2-etiléndiammin-klorid

komplex

oligo(etilén-glikol)

(OEG)

származékait (16. ábra), melyek hasonló, vagy akár két-, háromszor nagyobb SOD-utánzó aktivitást mutattak a standard salen komplexekhez képest [53]. 1.9.1. Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD utánzó vegyületekkel NBT (nitroblue tetrazolium) reagens jelenlétében [37,45]

A szuperoxid dizmutáz enzimek és modelljeik aktivitásának mérése közvetlen és közvetett módszerekkel valósítható meg. A közvetlen mérések azonban csak költséges és nagy időfelbontású technikákkal valósítható meg, mint a stopped-flow és az impulzus radiolízis. Helyettük szélesebb körben közvetett módszereket alkalmaznak amelyet mi is választottunk méréseink kivitelezéséhez ahol a relatív sebességi állandókat határozzák meg egy vagy több referencia reagenssel szemben. A szuperoxid gyök-anion forrásaként egy enzimatikus reakciót választottunk, melynek során xantin oxidáz jelenlétében a xantin uronsavvá alakul (17. ábra). E reakció eredményeképpen szabadul fel a szuperoxid gyök-anion. A NBT egy sárga színű tetrazolium-só, melyet a szuperoxid gyök-anion kékeslila színű mono-, illetve diformazánná redukál. A reakció megfelelő mennyiségű xantin oxidáz hozzáadására indul. A keletkező diformazán 560 nm-en követhető, ahol ΔA560 = 0,024-0,028 min-1 ~1 μmol/perc szuperoxid keletkezésének feleltethető meg. A reakció sebességi egyenlete (14):

19

Irodalmi áttekintés

d O2 dt

k SOD SOD O 2

(14)

ahol a kSOD értéke pH = 7,4-7,8 között nitroblue tetrazolium esetében kNBT = 5,94×104 M1 -1

s

54]. A szuperoxid-gyökanion spontán dizmutációja elhanyagolható, ezért a

szuperoxid gyök-anion és a SOD utánzó komplexek reakciójának sebességi egyenlete a következőképpen írható fel (15): d O2 dt

k SOD SOD O 2

k NBT [ NBT ] O 2

(15)

Az alkalmazott módszer lényege, hogy mérjük a NBT redukciója során keletkezett diformazán abszorbanciaváltozását 560 nm-en különböző SOD utánzó komplex koncentrációk mellett. Az abszorbanciaváltozás (ΔA560), arányos a szuperoxid gyökanion koncentráció-változásával, amennyiben SOD-utánzó vegyület nincs jelen (16)

d O2 dt

d NBT dt

d

A 560 ε 560 l dt

(16)

ahol ε560 = a diformazán moláris elnyelési együtthatója, l = pedig az alkalmazott küvetta úthossza. Ha a rendszerben nincs SOD utánzó vegyület, akkor a (14) sebességi egyenlet érvényes, ha azonban SOD-utánzó vegyület is jelen van, akkor megindul a kompetitív reakció, ami szintén a szuperoxid gyök-anion koncentrációjának csökkenését okozza, így a sebességi egyenlet módosul, ahol a harmadik tag elhanyagolhatóan kicsi (17): d O2 dt

k NBT NBT O 2

k SOD SOD O 2

(17)

Ha a kompetitív reakciók azonos mennyiségű szuperoxidotfogyasztanak, akkor a (18) egyenlet érvényes: k SOD

k NBT NBT IC50

(18)

ahol az IC50 érték az a SOD utánzó komplex koncentráció, amely a NBT redukciójának 50%-os inhibícióját okozza. Az inhibíció értékét a következő két módszerrel számolhatjuk ki: ΔA o ΔA x .100 ΔA o ΔA 0 ΔA x I ΔA x

I(%)

20

(19) (20)

Irodalmi áttekintés A (19) és (20) egyenletekben ΔA0 a komplexet nem tartalmazó rendszer abszorbancia növekménye, a ΔAx érték pedig az x koncentrációban hozzáadott komplex jelenlétében mért abszorbancia különbség. O2 NO2

NO2 N N

H N N

N N

N N

H3CO

H3CO

2

λ = 560 nm diformazán

NBT

2 O2 + H2O

kataláz O2

H N N

xantin oxidáz

O

N H xantin

O2 SOD-utánzó komplex

NH

H N

O

O2 + H2O2

O NH

N H

N O H uronsav

O

17. ábra A SOD-utánzó aktivitás mérése NBT reagens jelenlétében. A gyakorlatban az abszorbancia változását mérjük növekvő [MnII(Ln)2] komplex koncentrációt alkalmazva, az IC50 értékeket leolvassuk az I(%) vs. komplex koncentráció görbéről. Az 1 komplexre vonatkozó mérési eredményeket tüntettük fel az alább látható ábrákon és táblázatokban. Az összes többi komplex esetében is hasonlóképpen történt az IC50 értékek meghatározása. Egy alternatív megoldás lehet, ha nem a 18/a. ábrán bemutatott exponenciális telítési görbét ábrázoljuk, hanem a

Ao A x vs. [Mn] függvény Ax

szerinti egyenest. Ekkor y = 1 értéknél olvasható le az [Mn] = IC 50 (18/b. ábra). A 29. táblázat tartalmazza a MnII(Ln)2 komplexek mért IC50 értékeit és az ezekhez tartozó, ezekből a (27) egyenlet alapján számított kSOD sebességi állandókat.

21

Irodalmi áttekintés

IC50

18/a. ábra Az 1 komplex IC50 értékének meghatározása NBT reagens jelenlétében az I(%) vs. [1] görbe alapján.

IC50

18/b. ábra Az 1 komplex IC50 értékének meghatározása NBT reagens jelenlétében az Ao A x vs. [1] egyenes alapján. Ax 1.9.2. Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD utánzó vegyületekkel citokróm c(III) reagens jelenlétében [39,40] A mérést a 1.9.1. pontban leírtak szerint végeztük el oly módon, hogy a NBT reagens helyett citokróm c(III) reagenst alkalmaztunk referenciaként. A xantin uronsavvá való átalakulása során felszabaduló szuperoxid gyök-anion redukálja a vas(III)-tartalmú citokróm c vegyületet vas(II)-tartalmú citokróm c vegyületté (19. ábra). A reakcióban

22

Irodalmi áttekintés keletkező redukált forma fényelnyelését követjük UV-látható spektrofotométerrel 550 nm-en. A citokróm c(III) mérhető abszorbancia-változásának a ΔA550 = 0,024-0,028 min-1 tartományban kell lennie. A referencia reakció sebességi állandója ebben az esetben: kcit = 2,6×105 M-1 s-1, ha pH = 7,4-7,8 [40]. A SOD-utánzó vegyületek sebességi állandóit a (21) egyenlet szerint határoztuk meg a (14) egyenlethez hasonlóan az NBT helyett a citokróm c(III) reagens adatait figyelembe véve: k SOD

kcit cit c(III) IC50

(21)

kcit[cit c(III)] Az abszorbancia változását mértük növekvő [MnII(Ln)2] komplex koncentrációt alkalmazva, az IC50 értékeket leolvastuk a 20/a. ábrán és 20/b. ábrán feltüntetett függvények alapján, (az ábrán az 1 komplexre vonatkozó adatokat ábrázoltuk). A 30. táblázat tartalmazza a MnII(Ln)2 komplexek mért IC50 értékeit és az ezekhez tartozó, ezekből a (30) egyenlet alapján számított kSOD sebességi állandókat.

O2

citokróm c( III) ox

citokróm c( II) red λ = 550 nm

O2 + H2O

kataláz O2

H N N

xantin oxidáz

O NH N H xantin

O2

O

SOD-utánzó komplex

O

H N

NH

O N H

O2 + H2O2

N O H uronsav

19. ábra A SOD-utánzó aktivitás mérése citokróm c(III) reagens jelenlétében.

23

Irodalmi áttekintés

IC50

20/a. ábra Az 1 komplex IC50 értékének meghatározása az I(%) vs. [1] görbe alapján citokróm c(III) reagens jelenlétében.

IC50

20/b. ábra Az 1 komplex IC50 értékének meghatározása citokróm c(III) reagens A Ax jelenlétében az o vs. [1] egyenes alapján. Ax Elméletileg lehetőség van mellékreakciók kialakulására is a rendszerben, mint például az indikátor reagens NBT és a SOD-utánzó komplex, továbbá a SOD-utánzó komplex és a xantin oxidáz között. Ezért végeztük el citokróm c(III) jelenlétében is a vizsgálatokat, ahol hasonló eredményeket kaptunk (IC50), mint az NBT-s kísérleteknél. Bizonyítottuk, hogy a komplexek a xantin oxidázt nem gátolják, ugyanis az uronsav-képződés a λ =296

24

Irodalmi áttekintés nm-es hullámhosszon követhető, a komplexeink tehát minden esetben csakis a szuperoxid gyök-anionnal lépnek reakcióba.

2.0. Kataláz enzimek A kataláz enzimek az egyik legfontosabb védelmi funkciót ellátó enzimek (21. ábra). A különböző biológiai folyamatok melléktermékeként keletkező hidrogén-peroxidot dioxigénné és vízzé alakítják át a katalizátorfehérjék közül a legnagyobb hatásfokkal (22). Ezek a vegyületek a vas- vagy mangántartalmú metalloenzimek csoportjába sorolhatók.

21. ábra Az emberi kataláz enzim [55].

2H2O2

kataláz

2H2O + O2

(22)

2.1. Mangántartalmú kataláz enzimek A Mn-tartalmú kataláz enzimeket a Thermus thermophilus [56], a Lactobacillus plantarum [57] és a Thermoleophilum album [58] baktériumokból izolálták először. Ezen enzimek röntgenszerkezete alapján megállapítást nyert, hogy az aktív centrum két egymástól 3,03 Å távolságra lévő mangániont tartalmaz a Lactobacillus plantarum esetében, melyek karboxiláthídon keresztül kapcsolódnak (22. ábra).

25

Irodalmi áttekintés

22. ábra A Lactobacillus plantarum-ból elkülönített kataláz enzim szerkezete és aktív centruma [59]. A Mn-katalázoknak négy oxidációs állapottal rendelkező formáját jellemezték eddig. Ezek a következők: (II,II), (II,III), (III,III), (III,IV). Csak a (II,II) és (III,III) oxidációs állapotú formák mutattak nagymértékű katalitikus aktivitást a H2O2 bomlási folyamatában. A Mn-katalázokban a két mangán magot először ESR-spektroszkópiával mutatták ki. Ezzel a technikával jellemezték a hármas és négyes oxidációs állapotokat is [60-62]. A meghatározott antiferromágneses csatolási állandók alapján szerkezeti modellekkel összehasonlítva már a röntgenszerkezetek ismerete előtt sejtették, hogy az aktív helyen a mangánionok (μ-OH) (μ-karboxilát) híddal vannak összekapcsolva [63]. Az ESR-rel a Mn(II,II) katalázban található mangánionok antiferromágneses csatolását is sikerült igazolni. EXAFS spektroszkópiával vizsgálva az egyes oxidációs állapotokat a Mn-Mn távolság észrevehetően lerövidül 2,7 Å-re a katalitikusan inaktív Mn(III,IV) formában az eredeti 3,03 Å helyett. Ez az alak valószínűleg bisz(μ-oxo)-hidat tartalmaz [64]. A Mn-katalázok fiziológiai aktivitását kizárólag csak a (II,II) és (III,III) oxidációs állapotoknak lehet tulajdonítani. A ping-pong ciklusú mechanizmus a két egymásba könnyen átalakítható oxidációs állapotnak köszönhető (23. ábra) [65,66].

26

Irodalmi áttekintés O

H2O H OGlu O2

O

A E

O

NHis

OGlu

B

D

H2NHis

C

O O

H2NHis

OH2 MnII O

O H2O

O O O H

OGlu

MnII O O NHis

OH2

O

MnII O

O

Mn O H

O

O

O

HOOH

OGlu

O

H 2O

O NHis HOOH

OH

MnIII O

O H

O

MnII O

OH

O

O H

NHis

HO

H2O

OH O

MnIII

O O H

NHis O

O

OGlu

MnII

O

H2O

H2NHis

H H2O OH

H

MnII O

O O H

O MnII O O NHis

23. ábra A kétmagvú mangántartalmú kataláz enzim által katalizált reakciók mechanizmusa [67]. A mangán-tartalmú katalázokról spektroszkópiai módszerekkel megállapították, hogy az enzimatikus reakció során redukált Mn(II,II), illetve oxidált Mn(III,III) formában vannak jelen. A vegyes oxidatív állapotok az enzimatikus reakcióban nem játszanak szerepet. [68]. A reakció (A-E) első lépésében a szubsztrátum közvetlenül az ún. terminális (szélső) oldali Mn-t támadja meg, leszorítva onnan a vízmolekulát (A→B). Az internális (belső) oldali fehérjerész karboxilát csoportja protonpuffer szerepet tölt be. Deprotonálja a H2O2t, majd később átad egy protont, és ezáltal tud víz képződni. A koordinált peroxid terminális helyzetből (B) elfordul, majd a μ-η2-peroxo híd képződik (C). A szubsztrátum redukálódik, víz lép ki, és a mangán-ionok távolsága lecsökken 3,6 Å-ről 3,1 Å-re (C→D). A továbbiakban μ-oxo híd protonálásával a híd felhasad és újabb szubsztrátum molekula lép be a koordinációs övezetbe (D→E). Ezután intramolekulárisan két elektron kerül a dimangán(III) centrumra a terminálisan koordinált peroxidról, ami dioxigén

27

Irodalmi áttekintés fejlődéséhez és az enzim redukált formájának visszanyeréséhez vezet (E→A). Az enzimatikus reakció spontán lejátszódását biztosító negatív szabadenergia-változás az elektronátadásokat

kísérő,

azokkal

csatolt

protontranszfer-reakciók

kedvező

energiamérlegének tudható be. A protonpufferként jelenlévő nem koordinált karboxilát funkció pKa értéke az elképzelések szerint a ciklust kísérő töltéseloszlás változások miatt megváltozik a két részfolyamatban (A→B→C→D és D→E→A). Egy alternatív mechanizmus egymásba kölcsönösen átalakuló Mn2II(μ-OH2) és Mn2III(μ-O)2 intermedierekre alapozza a katalitikus ciklust [69]. A fenti enzimeknek direkt felhasználása gyógyászati célokra korlátozott, a sejtmembránok alacsony permeabilitása és a nagy molekulatömeg következtében. Az irodalomban számos példa található különféle alacsony molekulatömegű átmenetifém-tartalmú, Mn-tartalmú komplexekre (1. táblázat), amelyeket a kataláz enzimek szerkezeti és/vagy működési modelljeiként vizsgáltak [7080]. 1. táblázat Néhány kataláz enzim és enzimmodell katalitikus aktivitása. Enzim/enzimmodell

kkat (s-1)

KM (mM)

kkat/KM (M-1s-1)

Ref.

T. thermophilus kataláz

2,6 ×105

83

3,1 ×106

[56]

L. plantarum kataláz

2,0 ×105

350

0,6 ×106

[57]

T. album kataláz

2,6 ×104

15

1,7 ×106

[58]

[Mn(bpia)(µ-OAc)]2(ClO4)2

1100

31,5

3,4 ×104

[69]

[Mn (salpn)(µ-O]2

250

250

100

[71]

[MnIII2(2-OH-salpn)]2

10,1

10,2

990

[76][77]

2,10

3,00

700

[78]

(µ-OMe)(MeOH)2]

0,66

36

18

[79]

[MnII(ind)2]

6,00 ×10-2

19

3,2

[80]

[MnII(4’Me2ind)2]

2,60 ×10-1

82

3,2

[80]

IV

[MnIII2(

O)(OH2)

(OAc)benzimpn]+ [MnIII2(salpentO)(µ-OAc)

2.2. Ligandumszintézis Az átmenetifém-tartalmú modellvegyületeink előállítására izoindolin alapvázú ligandumokat használtunk fel, amelyek szintetizálása alapvetően két lehetséges reakcióúton keresztül valósítható meg. A tervezettekhez hasonlóak szintézise során 1,2-diciano-

28

Irodalmi áttekintés benzolból kiinduló olvadékfázisú-, és az 1,3-diimino-izoindolinból kiinduló folyadékfázisú reakciókat alkalmaztak [81]. Az olvadékfázisú folyamatok (24. ábra) magas hőmérsékletet igényelnek, ezáltal a reakcióidő rövidebb, mint a folyadékfázisú szintézis esetében [82]. Az izoindolin oldalkarokkal rendelkező kelátképzők kialakulását a kilépő ammónia képződésének vége jelzi. HN N

N CN

N +

2 H 2N

- NH 3

N H

CN

NH N

N

HN

24. ábra A HL1 ligandum előállítása 1,2-diciano-benzolból. A másik

lehetséges

előállítási

módszer az

1,3-diimino-izoindolinból

kiinduló

folyadékfázisú folyamat, amely mechanizmusát tekintve egy AN típusú lépéssel indul (25. ábra) [83]. A fenti reakciók során oldószerként alkoholokat használnak, a legjobb hozamok elérése végett többnyire n-BuOH-t alkalmaznak. HN N

NH NH NH

+

2 H 2N

N

n-BuOH

N H

-2 NH3

N

NH N

N

HN

25. ábra A HL1 ligandum előállítása 1,3-diimino-izoindolinból.

29

Célkitűzések 2. Célkitűzések Az enzimek felhasználása, tisztítása körülményes és drága feladat. Az enzimmodellezés, a modellvegyületek előállításának célja az olcsóbb és hatékonyabb vegyületek szintézise, amelyek az enzimek szerkezetét és/vagy működését hivatottak a lehető legjobb mértékben reprezentálni. Célunk olyan modellkomplexek preparatív előállítása, amelyekkel lehetőségünk nyílik szerkezetük minél pontosabb megismerése, továbbá működésük azaz reakcióik mechanizmusának felderítésére is. A szuperoxid dizmutázok esetén: Munkánk célja olyan Mn,- Fe-, Ni és Cu/Zn-SOD utánzó vegyületek előállítása, karakterizálása és működési modellként való alkalmazásuk volt, melyek funkciójukat tekintve jól utánozzák az enzim aktív centrumában lezajló reakciókat. A ligandumok kiválasztásánál szem előtt tartottuk, hogy az egyes származékok komplexképződése hasonló legyen, emellett ugyanakkor a komplexben kötött fémion redox sajátságát megváltoztassák. Ezáltal elkülöníthető a felhasznált kelátképzők különböző tulajdonságainak (elektronikus, sztérikus, gyenge kölcsönhatások) hatása a komplex SOD utánzó aktivitását tekintve. A kataláz esetén: Az oxidatív stressz elleni küzdelemben a legnagyobb szerepet a szuperoxiddizmutáz, kataláz és glutation-peroxidáz enzimek kapják. Az utóbbi kettő a hidrogénperoxid dizmutációját katalizálja dioxigénné és vízzé. Számtalan reakciókinetikai vizsgálatot elvégeztek már a mechanizmus felderítése érdekében, azonban még nem sikerült olyan modellt alkotni, amely minden szempontból megfelelt volna az elvárásoknak. Mivel az enzim mérete túl nagy, így nem képes a sejtmembránon áthatolni. Ez kizárja a lehetőséget, hogy terápiás szerként használják különböző betegségek gyógyítása esetén. Mindemellett túl gyorsan végzi feladatát, ami a mechanizmusának megfigyelésénél jelent gondot. A modellek készítésének tehát két fontosabb célja is van. Egyrészt kis és hatékony bioutánzó vegyületek orvosolhatnák a terápiás nehézségeket, valamint a „lassabb” működésű komplexek által jobban megismerhetnénk a mechanizmust. Egy mangán komplex reakciókinetikai vizsgálatával szándékozunk hozzájárulni a kutatásokhoz.

30

Eredmények és értékelésük

3. Eredmények és értékelésük 3.1. A ligandumok szintézise és szerkezetük azonosítása Előállítottunk több izoindolin-tartalmú származékot, mint a modellvegyületek lehetséges ligandumait. Ezek nitrogénatomjaik nemkötő elektronpárjai révén koordinatív kötések létrehozására képesek, háromfogú kelátképzőkként funkcionálnak. A központi fématomhoz kapcsolódva öt- és hattagú kelátgyűrűt is létrehozhatnak. Az előállítást folyadék vagy olvadékfázisban végeztük (23-24 egyenletek). Folyadékfázisban 1,3-diimino-izoindolint és a megfelelő primer amint reagáltattuk, olvadékfázisban 1,2-diciano-benzolt (ftalonitrilt) és primer amint használtunk a kívánt oldalkarokat eredményező izoindolinszármazékaink előállítására (26. ábra). N Ar

NH n-BuOH NH + 2 H 2N-Ar

NH ref lux

+ 2 NH 3

N Ar

NH

N Ar CN

NH

+ NH3

N Ar

N N

NH N

180-220 o C

H3C

HN N

(13) (24)

olvadék + 2 H2 N-Ar

CN

S N

N NH

N

N

HN

N

N NH

N N

N

N S

H3C

HL1

(23)

HL2

31

HL3

Eredmények és értékelésük CH3 H 3C N

N

NH N

S

N

N

N

NH N

N

N

NH N

N

N

N NH

N

N

N S

H 3C CH3

HL4

HL5

HL6

HL7

HL1: 1,3-bisz(2’-benzimidazolil-imino)izoindolin HL2: 1,3-bisz(2’-(N-metil-benzimidazolil-imino)izoindolin HL3: 1,3-bisz(2’-tiazolil-imino)izoindolin HL4: 1,3-bisz(2’-piridil-imino)izoindolin HL5: 1,3-bisz(2’-(3-metil-piridil-imino)izoindolin HL6: 1,3-bisz(2’-(4-metil-piridil-imino)izoindolin HL7: 1,3-bisz(2’-benztiazolil-imino)izoindolin 26. ábra Az előállított ligandumok szerkezete. Az izoindolin-származékok (26. ábra) szerkezetét spektroszkópiai módszerekkel (IR, UVVis) (2. táblázat), összetételüket elemanalízissel és 1H-, valamint

13

C-NMR vizsgálattal

határoztuk meg (ezeket az adatokat a kísérleti részben tüntettem fel, a könnyebb áttekinthetőség miatt) és egy esetben a HL2 összetételű ligandum esetében röntgendiffrakciós vizsgálattal is sikerült igazolnunk. A legfontosabb IR és UV-Vis adatokat a 2. táblázatban tüntettem fel (az összes sáv feltüntetése bővebben a kísérleti részben történik). 2. táblázat A ligandumok jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Ligandum (szín)

IR (cm-1)

UV Vis (DMF) [λmax, nm(log ε)]

HL1 (narancs)

ν(NH)benzimidazol = 3423 ν(NH) = 3203 ν(C=N) = 1652, 1625

412,5 (4,31) 440 (4,30) 470 (4,06)

HL2 (narancs)

ν(NH) = 3111 ν(CH3) = 2924 ν(C=N) = 1642,1621

420 (4,33) 447 (4,35) 478 (4,11)

32

1

H-NMR [δ, ppm] 2,15 (s,1H) 3,50 (s,2H) 7,34 (m,4H) 7,85 (m,6H) 8,09 (m,2H) 4,06 (m,6H) 7,62 (m,4H) 7,90 (m,4H) 8,23 (m,4H)

Eredmények és értékelésük

HL3 (aranysárga)

ν(NH) = 3207 ν(C=N) = 1658,1617

420 (4,05) 448 (3,86) 485 (3,18)

HL4 (zöld)

ν(NH) = 3260 ν(C=N) = 1646,1625

366 (4,25) 385 (4,30) 408 (4,07)

HL5 (sárgászöld)

ν(NH) = 3288 ν(CH3) = 2917 ν(C=N) = 1654, 1622

347 (4,19) 370 (4,18) 388 (4,18)

HL6 (zöld)

ν(NH) = 3215 ν(CH3) = 2917 ν(C=N) = 1641, 1629

366 (4,24) 385 (4,29) 408 (4,08)

HL7 (vörös)

ν(NH) = 3231 ν(C=N) = 1637, 1610

443 (3,95) 473 (3,84) 508 (3,42)

7,18 (d,2H) 7,63 (d,2H) 7,77 (d,2H) 8,00 (d, 2H) 2,07 (s,1H) 7,00 (m,2H) 7,36 (d,2H) 7,53 (q,4H) 7,92 (m,2H) 8,52 (m,2H) 2,06 (s,1H) 2,80 (m,6H) 6,84 (m,2H) 7,53 (m,4H) 7,96 (q,2H) 2,06 (s,1H) 2,99 (m,6H) 6,63 (s,2H) 6,95 (d,2H) 7,29 (m,2H) 7,31 (m,2H) 8,11 (d,2H) 2,72 (s,1H) 7,24 (t,2H) 7,36 (t,2H) 7,53 (d,2H) 7,73 (d,2H) 7,79 (d,2H) 8,00 (d,2H)

Az infravörös spektrumon (KBr pasztillával) minden esetben jól láthatóak a protonált ligandumra jellemző (NH)-rezgések 3203 cm-1 illetve 3423 cm-1-nél (a benzimidazoltartalmú származék esetén) [84]. Az 1600 cm-1 és 1660 cm-1 között látható éles sávok a (C=N)-rezgéses jelei, szintén a protonált formákra utalnak. A deprotonált ligandumnak ebben a tartományban egy gyenge, szélesebb sávja van és komplexképződés esetén egy vagy több erős sávja mutatkozik 1500 és 1600 cm-1 között. Az UV-Vis spektrumon 360500 nm között jelentkező három sáv az izoindolin-származékok protonáltságát bizonyítja. Deprotonált esetben a betöltött és betöltetlen, azaz -

MO-k közötti energiakülönbség

valamelyest lecsökken, 10-50 nm-es vöröseltolódást eredményezve. A ligandumok két formája közötti tautomer viszonyt a 27. ábrán láthatjuk. A feltüntetett egyensúly az alsó nyíl irányába van eltolódva, amit a nitrogénekkel képzett hidrogénkötések is stabilizálnak. A pirrol-hidrogén leadásával deprotonálódás is lehetséges, ezért a

33

Eredmények és értékelésük ligandumok a komplexképzésben mind semleges, mind ionos formában is részt vehetnek. Az N-metil-benzimidazol oldalkarokat tartalmazó ligandumról egykristályt is sikerült növesztenünk DMF oldószerből, röntgendiffrakciós szerkezete a 28. ábrán látható. A kristályhoz tartozó legfontosabb röntgenkrisztallográfiai adatokat a 3. és 4. táblázatok tartalmazzák. A felvétel alapján elmondható, hogy az N1, N3, N6 nitrogének és a H1 hidrogén közötti erős kölcsönhatások stabilizálják a szimmetrikus diimin izomer szerkezetet, ezáltal a molekula felvesz egy planáris geometriát kristályos formában. A szén- és nitrogénatomok közötti távolságok, azaz C1-N2 és C8-N5 imines helyzetű atompárok közötti kettős kötések távolsága kis eltéréssel megegyezik (~1,29 Å) a C9-N3 és a C17-N6 benzimidazol heterociklusban található atompárok között mérhetővel (~1,32 Å). A kiterjedt π-delokalizációnak köszönhetően a ligandum UV-Vis spektruma rendkívül sávgazdag a 360 - 470 nm-es tartományban.

H3C

H3C N

N N

N NH N

N

HN N N

N N

N N

H3C

H3C

27. ábra A HL2 ligandum tautomer szerkezetei.

28. ábra A HL2 ligandum röntgenszerkezete [85]. 34

Eredmények és értékelésük 3. táblázat A HL2 ligandum krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg (g/mol) Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] (°) (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff., μ [mm-1] F(000) Kristály mérete [mm] Θ tartomány [°] Index tartományok

Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2ζ(I)]

C24H19N7 narancssárga 405,46 203 Mo-K = 0,71073 Å monoklin P 21/n 8,4949(2) 16,9348(3) 13,9467(3) 90,000 95,758(1) 90,000 1996,24(7) 4 1,349 0,085 848 0,4 × 0,3 × 0,25 1,9 ° 28,72 0 h 11 0 k 22 -18 l 18 5085 3818 R1 = 0,0496 wR2 = 0,1125

4. táblázat A HL2 ligandum fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

C1–N2 C1–N1 C8–N1 C8–N5 C9–N3 C9–N2

1,2906(19) 1,3843(18) 1,3800(19) 1,2939(19) 1,3264(19) 1,3767(19)

N2–C1–N1 N2–C1–C2 N1–C1–C2 N5–C8–N1 N3–C9–N2 N3–C9–N4

128,09(13) 125,69(13) 106,22(12) 128,23(13) 129,00(14) 112,97(13)

35

Eredmények és értékelésük 3.2. MnII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése MnCl2.4H2O metanolos oldatához hozzáadtuk a megfelelő ligandum MeCN-es oldatát argon alatt 2 ekvivalens Et3N jelenlétében, majd refluxáltuk (25). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk.

MnIICl2 4H2O + 2 HLn + 2 Et 3N

MeOH/MeCN -2 Et 3NHCl

MnII(Ln) 2

(25)

n = 1-6 komplex

ligandum L1 L2 L3 L4 L5 L6

1 2 3 4 5 6

A keletkezett vegyületek összetételét elemanalízissel, szerkezetüket IR és UV-Vis spektroszkópiai módszerrel (5. táblázat) is jellemeztük és egy esetben a 3 komplex esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is sikerült igazolnunk a szerkezetet. 5. táblázat A MnII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín)

IR (cm-1)

1 (vörösbarna)

ν(NH)benzimidazol = 3416 ν(C=N) = 1532,1507

2 (téglavörös)

ν(Ar-H) = 3048 ν(CH3) = 2929 ν(C=N) = 1548

3 (narancssárga)

ν(Ar-H) = 3096 ν(C=N) = 1516

4 (barna)

ν(Ar-H) = 3044 ν(C=N) = 1565, 1528

5 (sötétbarna)

ν(Ar-H) = 3044 ν(CH3) = 2954, 2909 ν(C=N) = 1577, 1527

36

UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 382 (4,43) 432 (4,55) 456 (4,60) 487 (4,40) 387 (4,43) 438 (4,62) 464 (4,69) 498 (4,50) 432 (4,49) 454 (4,59) 484 (4,42) 390 (4,36) 425 (4,52) 452 (4,43) 413 (4,59) 436 (4,71) 464 (4,58)

Eredmények és értékelésük 5. táblázat A MnII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. 6 (sötétbarna)

ν(Ar-H) = 3052 ν(CH3) = 2917 ν(C=N) = 1569, 1515

401 (4,53) 424 (4,71) 451 (4,63)

Az 1 komplex esetében az IR spektrumon jól láthatók az 1532 és 1507 cm-1-nél jelentkező erőteljes ν(C=N) sávok (5. táblázat adatai), melyek az HL1 ligandum deprotonált, anionos formájának jelenlétére utalnak, míg a protonált, neutrális HL1 ligandum (szabad ligandum) esetében ezek a sávok 1660-1600 cm-1 tartományban jelentkeznek. A 3416 cm-1-nél megfigyelhető kisebb ν(NH) sáv a benzimidazol szabad NH-csoportjának rezgéséből adódik. A többi komplex IR spektrumán megfigyelhető ν(Ar-H) sávok 3044 és 3096 cm-1 között jelentkeznek. A 2, 5 és 6 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(CH3) sávok figyelhetők meg, melyek a metil csoport jelenlétére utalnak a benzimidazol és piridin gyűrűkön. Az 1 komplexhez hasonlóan, a többi vegyület esetében is azonosíthatók a koordinált indolináto-ligandumok ν(C=N) rezgései az 1600-1500 cm-1 tartományban, melyek a deprotonált formákkal történő komplexképzésre utalnak. A 2 komplex UV-Vis spektrumán a szabad ligandumsávok (HL2, λmax = 478, 447, 420 nm) eltolódása DMF oldószert használva ~15-20 nm a kisebb energiák felé. Ez a vörös eltolódás jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez. Ugyanez a batokróm eltolódás kisebb-nagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 3 komplex szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, amelyekhez a diklórmetánból kivált kristályokat használtuk. A röntgenszerkezetet a 29. ábrán, a legfontosabb adatokat pedig a 6. és 7. táblázatban tüntettem fel. Ezek alapján megállapítható, hogy a komplex egymagvú, torzult oktaéderes szerkezetű. A központi mangánionhoz a háromfogú izoindolináto ligandumok 3-3 nitrogén atomon keresztül kapcsolódnak, egymáshoz képest merőleges síkban. Összehasonlítva a 3-as komplex szerkezetét a korábban publikált 4-esével [86] szembeötlő, hogy az izoindolin heterociklus N-donor atomja (Nind) a 3-ban ~0,06 Å-mal messzebb, míg az oldalkarok Ntia atomjai ~0,08 Å-mal közelebb találhatók a mangánhoz, mint a 4 esetében. Ennek következménye, hogy a 3-as komplex oktaéderes szerkezete kevésbé torzult, mint a 4-esé. A két vegyület kötéstávolságai közötti különbséghez még hozzájárul a tiazol-gyűrű kénatomjának elektronküldő hatása, a kén pozitív mezomer-effektusából következően.

37

Eredmények és értékelésük

29. ábra A 3 komplex röntgenszerkezete. 6. táblázat A 3 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] α (°) β (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff, μ [mm-1] F(000) Kristály mérete [mm] Θ tartomány [°] Index tartományok Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

C29H18Mn1N10S4 narancsszínű 689,71 203(2) Mo-K , = 0,71073 Å triklin P-1 8,8740(3) 11,6030(4) 16,6643(6) 73,252(1) 76,204(2) 77,749(3) 1576,55(9) 2 1,453 0,722 702 0,4 × 0,15 × 0,05 6,14 ° 28,67 0 h 11 -14 k 15 -21 l 22 7691 6077 R1 = 0,0703 wR2 = 0,1358

38

Eredmények és értékelésük 7. táblázat A 3 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Mn1–N1 Mn1–N10 Mn1–N5 Mn1–N6 Mn1–N3 Mn1–N8

Kötéshossz (Å) 2,211(3) 2,216(3) 2,218(3) 2,220(3) 2,220(3) 2,224(3)

Kötés N1–Mn1–N10 N1–Mn1–N5 N1–Mn1–N6 N5–Mn1–N3 N6–Mn1–N3 N10–Mn1–N8

Kötésszög (°) 99,78(12) 82,51(11) 176,41(12) 164,29(12) 101,04(12) 163,47(12)

3.3. FeII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A FeII(CF3SO3)2 és a megfelelő izoindolinszármazék metanolos oldatához hozzáadtunk argon alatt 2 ekvivalens Et3N-t, majd refluxáltuk (26). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. FeII(CF3SO3)2 + 2 HLn + 2 Et3N n = 1-5 ligandum

MeOH, Ar

FeII(Ln)2

(26)

- 2 Et3NHCF3SO3 komplex

L1 L2 L3 L4

7 8 9, 9ox 10 11

L6

A keletkezett vegyületek összetételét elemanalízissel, szerkezetüket pedig infravörös és UV-Vis spektroszkópiai módszerrel (8. táblázat) is jellemeztük, továbbá a 8 és 9ox vegyületek esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is sikerült igazolnunk a szerkezetet. 8. táblázat A FeII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín)

IR (cm-1)

7 (sötétbarna)

ν(NH)benzimidazol = 3419 ν(C=N) = 1533

8 (okkersárga)

ν(Ar-H) = 3056 ν(CH3) = 2933 ν(C=N) = 1552

39

UV Vis (DMF) [λmax, nm(logε)] 367 (4,45) 389 (4,40) 453 (4,49) 493 (4,28) 349 (4,55) 433 (4,60) 454 (4,62) 487 (4,45)

Eredmények és értékelésük 8. táblázat A FeII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. 9ox (sötétzöld)

ν(Ar-H) = 3083 ν(C=N) = 1593,1517 ν(CF3SO3) = 1251,746

9 (zöld)

ν(Ar-H) = 3090 ν(C=N) = 1520

10 (barna)

ν(Ar-H) = 3044 ν(C=N) = 1594,1569

11 halványbarna

ν(Ar-H) = 3052 ν(CH3) = 2917 ν(C=N) = 1569, 1515

345 (4,31) 414 (4,43) 440 (4,50) 480 (4,40) 404 (4,53) 435 (4,50) 463 (4,43) 788 (4,01) 390 (4,75) 410 (4,81) 440 (4,58) 392 (4,57) 410 (4,81) 439 (4,50)

A 7 komplex esetében az IR spektrumon jól látható az 1533 cm-1-nél jelentkező erőteljes ν(C=N) sáv, amely az HL1 ligandum deprotonált, anionos formájának jelenlétére utal, míg a protonált, neutrális HL1 ligandum (szabad ligandum) esetében ezek a sávok 16601600 cm-1 tartományban jelentkeznek. A 3419 cm-1-nél megfigyelhető kisebb ν(NH) sáv a benzimidazol szabad NH-csoportjának rezgéséből adódik. A többi komplex IR spektrumán megfigyelhető ν(Ar-H) sávok 3044 és 3090 cm-1 között jelentkeznek. A 8 és 11 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(CH3) sávok figyelhetők meg 2933 és 2917 cm1

-nél, melyek a metil csoporttól származnak, utalva annak jelenlétére a benzimidazol és

piridin gyűrűkön. A 7 komplexhez hasonlóan, a többi vegyület esetében is azonosíthatók a koordinált indolináto-ligandumok ν(C=N) rezgései az 1600-1500 cm-1 tartományban, melyek a ligandumok deprotonált formáinak jelenlétére utalnak. A 9ox komplex esetében a CF3SO3-ellenion jelenlétére utalnak az 1251 cm-1-nél megjelenő erős és a 746 cm-1-nél megtalálható közepes intenzítású sávok. A komplexek UV-Vis spektrumán az elnyelések szabad ligandumsávokhoz képest DMF oldószerben ~15-40 nm-rel változik a kisebb energiák felé tolódva jelentkeznek. Ez a vörös eltolódás is jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez. Ugyanez a batokróm eltolódás kisebbnagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 9ox komplex szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, ugyanis a DMF-ből éterdiffúzióval nyert kristályok röntgendiffrakciós mérésre alkalmasnak bizonyultak. A röntgenszerkezetet a 30-31. ábrán, a legfontosabb, kristályhoz tartozó adatokat pedig a 9-12. táblázatokban tüntettem fel. A röntgenadatok alapján megállapítható, hogy a 9ox komplex kismértékben torzult oktaéderes geometriával rendelkezik, ahol a Fe(III) centrum a hat szomszédos

40

Eredmények és értékelésük nitrogénatomhoz koordinálódik. A két Nind atom (N1 és N1A) transz pozícióban helyezkedik el egymáshoz képest, de közelebb, mint a tiazol oldalkarokat tartalmazó komplex (9ox) N1 és N1A nitrogénatomjai (~0,05 Å). A koordinált ligandumok síkjai csaknem merőlegesen helyezkednek el egymáshoz viszonyítva. A Fe-N távolságok a fenti vegyületben rövidebbek (1,95 és 2,00 Å), mint a korábban már a csoportban publikált piridin oldalkarokat tartalmazó izoindolin származék esetében (2,07 és 2,27 Å) [87], és az N-metil-benzimidazol ligandummal alkotott komplex esetében (2,05 és 2,15 Å). Az utóbbi vas(II)vegyületnél a két Fe-Nind kötés távolsága (Fe1-N1, 2,057(17) és Fe1-N1A, 2,053(17) közel egyező értéket mutat a 8 komplexével (benzimidazol származék átlag: 2,07 Å). A 10 vegyület erősen torzult oktaéderes szerkezettel rendelkezik a két, előbb már említett származékkal ellentétben. Ez pedig azért következik be, mert a Fe-Nbim kötések közötti távolságok rövidebbek, mint a Fe-Npy kötések esetében mérhetők (a differencia ~ 0,12 Å).

30. ábra A 8 komplex röntgenszerkezete. 9. táblázat A 8 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer

C48H35F3FeN14 zöld 863,75 293(2) Mo-K , = 0,71070 Å triklin

41

Eredmények és értékelésük 9. táblázat A 8 komplex krisztallográfiai adatai. Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] α (°) β (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff, μ [mm-1] F(000) Kristály mérete [mm]

P1 13,0522(19) 14,261(3) 14,691(2) 63,98(6) 74,43(6) 70,72(6) 2994,9(7) 2 1,250 894 1756 0,62 × 0,56 × 0,54

Θ tartomány [°]

3,05

Index tartományok

-16 -18 -18

Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

°

27,10

h 16 k 18 l 18

10065 7964 R1 = 0,0495 wR2 = 0,1377

10.táblázat A 8 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Fe1–N1A Fe1–N1 Fe1–N6 Fe1–N6A Fe1–N4 Fe1–N4A

Kötéshossz (Å) 2,053(17) 2,057(17) 2,129(17) 2,132(17) 2,136(17) 2,147(17)

Kötés N1A–Fe1–N1 N6A–Fe1–N6 N4A–Fe1–N4 N1–Fe1–N6 N1–Fe1–N4 N1–Fe1–N6A

42

Kötésszög (°) 173,68(6) 169,62(6) 168,40(7) 90,77(6) 85,80(6) 99,60(7)

Eredmények és értékelésük

31. ábra A 9ox komplex röntgenszerkezete. 11. táblázat A 9ox komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] α (°) β (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff, μ [mm-1] F(000) Kristály mérete [mm]

C31H19F3FeN11O3S5 sötétzöld 866,77 296(2) Ag-K , = 0,56089 Å monoklin P 21/c 14,0476(14) 20,5817(17) 12,2870(10) 90,00 103,000(2) 90,00 3461,4(5) 4 1,663 0,421 1756 0,65 × 0,25 × 0,24

43

Eredmények és értékelésük 11. táblázat A 9ox komplex krisztallográfiai adatai. Θ tartomány [°]

2,47 ° 21,37 -18 h 18 -26 k 26 -15 l 15 7926 4999 R1 = 0,0478 wR2 = 0,1060

Index tartományok Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

12.táblázat A 9ox komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Fe1–N1 Fe1–N2 Fe1–N3 Fe1–N1A Fe1–N2A Fe1–N3A

Kötéshossz (Å) 1,946(2) 2,003(2) 2,006(2) 1,952(2) 2,005(2) 1,997(2)

Kötés N1–Fe1–N1A N1–Fe1–N3A N1A–Fe1–N3A N1A–Fe1–N2 N1–Fe1–N3 N2–Fe1–N3

Kötésszög (°) 178,70(10) 92,37(10) 88,91(10) 91,05(9) 88,87(9) 175,99(10)

3.4. CoII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A CoIICl2.6H2O-t tartalmazó metanolos oldathoz hozzáadtuk az izoindolinszármazékok acetonitriles oldatát argon atmoszféra alatt, majd ezt követően 2 ekvivalens Et3N-t. Majd a kialakuló csapadékos oldatokat refluxáltuk (27). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. CoIICl 2. 6H2O + 2 HLn + 2 Et3N

MeOH/MeCN, Ar -2 Et 3NHCl

n = 1-6 ligandum L1 L2 L3 L4 L5 L6

CoII(Ln)2

(27)

komplex 12 13 14 15 16 17

Az előállított vegyületek szerkezetét UV-Vis és IR spektroszkópiai módszerrel (13. táblázat), összetételüket elemanalízissel, továbbá egy esetben a 14 komplex esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is igazoltuk.

44

Eredmények és értékelésük 13. táblázat A CoII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín)

IR (cm-1)

12 (vörösbarna)

ν(NH)benzimidazol = 3391 ν(C=N) = 1548

13 (téglavörös)

ν(Ar-H) = 3056 ν(CH3) = 2929 ν(C=N) = 1556

14 (lilásfekete) 15 (sötétvörös) 16 (barnásvörös) 17 (téglavörös)

ν(Ar-H) = 3105 ν(C=N) = 1594,1471 ν(Ar-H) = 3052 ν(C=N) = 1572,1523 ν(Ar-H) = 3073 ν(CH3) = 2950 ν(C=N) = 1575,1540 ν(Ar-H) = 3064 ν(CH3) = 2973 ν(C=N) = 1569, 1520

UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 363 (4,19) 464 (4,11) 539 (3,85) 451 (4,55) 475 (4,56) 513 (4,31) 413 (4,40) 436 (4,19) 463 (4,45) 509 (4,06) 410 (4,51) 433 (4,50) 474 (4,15) 423 (4,34) 447 (4,36) 486 (4,20) 410 (4,55) 433 (4,54) 475 (4,11)

A 14 komplexről egykristály-röntgendiffrakciós felvételt sikerült nyernünk, amelyet a 32. ábrán tüntettem fel. A toluol-diklórmetán elegyből nyert komplex legfontosabb röntgenadatait a 14-15. táblázatban láthatjuk. Az információk alapján elmondható, hogy a vegyület mononukleáris, és oktaéderes szerkezeti geometriával rendelkezik. A hat Co-N kötést tekintve kettő rövidebb (~ 2,07 Å), mint a másik négy (~ 2,14 Å), tehát ez egy ekvatoriálisan megnyúlt oktaéderes szerkezetet mutat. Ehhez a kötéshez hasonló szerkezetet írtak le egy nemrégiben publikált bisz-(kelát) kobalt(II) komplexre, amelyet a HL4 ligandum felhasználásával állítottak elő [88]. Összehasonlítva a röntgenfelvételeket a megfelelő összetételű Mn- és Cu-analógokkal, a M-Nind kötések távolságai összehasonlíthatóak: 2,21, 2,07 és 1,99 Å mangán, kobalt és réz sorrendben (az Nind a negatív töltésű N és a központi ion távolságának középértékét jelenti). Tehát csökken a távolság a kovalens növekedésével, azaz összhangban van ezeknek a fémeknek az atomrádiuszával. A másik fontos jellemző az összehasonlításban, a M-N kötések távolsága a tiazol gyűrűk tekintetében, amelyek 2,13 és 2,23 Å között változnak, ez pedig a torzult oktaéderes szerkezettel van összefüggésben. Ezek ismeretében a hat M-N kötés egyenlő távolságra helyezkedik el a Mn-komplex esetében, csekély mértékű tetragonális torzulást mutat a Co-komplex esetében és rombost a Cu esetében. Az UV-Vis spektrumok tekintetében a deprotonált ligandumokkal történő koordináció a 430-475 nm tartományban észlelhető azaz egy 40-60 nm-es vöröseltolódás tapasztalható. Az MLCT-átmeneteket 474 és 513 45

Eredmények és értékelésük nm között vállként észleltük a vegyületeink vizsgálata során. Az IR-spektrumban a szabad izoindolin ligandumok intenzív ν(C=N) sávjait 1600-1660 cm-1 között találjuk. A depronált származékok esetében itt egy gyenge sávot észlelünk, 1600-1500 cm-1 között pedig egy éleset.

32. ábra A 14 komplex röntgenszerkezete. 14. táblázat A 14 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín

C38H28CoN10S4 sötétvörös

Molekulatömeg (g/mol)

817,88

Hőmérséklet (K)

293(2)

Besugárzási hullámhossz

Mo-K

Kristályrendszer

triklin

Tércsoport

= 0,71073 Å

P1

Elemi cella méretei a [Å]

8,9176(3)

b [Å]

14,6968(5)

c [Å]

15,4269(6)

(°)

95,713(1)

(°)

105,468(2)

γ (°)

101,228(3)

Elemi cella térfogata [Å3]

1886,63(12)

46

Eredmények és értékelésük 14. táblázat A 14 komplex krisztallográfiai adatai. Z

2

Sűrűség (számított) [Mg/m3]

1,440

Abszorpciós koeff., μ [mm-1]

0,720

F(000)

844

Kristály mérete [mm]

0,35

0,20

2,64

o

tartomány [°] Index tartományok

0

h

11 k

19

-20

l

19

8850

Független reflexiók száma

6364

Végső R [I > 2 (I)]

28,22

-19 Gyűjtött reflexiók

0,20

R1 = 0,0724 wR2 = 0,1658

15. táblázat A 14 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

N1–Co1

2,070(3)

N1–Co1–N6

178,45(12)

N3–Co1

2,147(3)

N6 –Co1–N10

85,93(12)

N5–Co1 N6–Co1 N8–Co1

2,132(3) 2,073(3) 2,132(3)

N6–Co1–N8 N6–Co1–N5 N1–Co1–N5

85,78(12) 96,20(12) 85,33(13)

N10–Co1

2,137(3)

N5–Co1–N3

171,66(13)

3.5. NiII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A NiIICl2.2H2O-t tartalmazó metanolos oldathoz hozzáadtuk az izoindolinszármazékok acetonitriles oldatát argon atmoszféra alatt, majd ezt követően 2 ekvivalens Et3N-t. Majd a kialakuló csapadékos oldatokat refluxáltuk (28). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk.

47

Eredmények és értékelésük

Ni IICl 2.2H2O + 2 HLn + 2 Et 3N

MeOH/MeCN, Ar -2 Et3NHCl

n = 1-6 ligandum L1 L2 L3 L4 L5 L6

Ni II(Ln)2

(28)

komplex 18 19 20 21 22 23

A keletkezett vegyületek szerkezetét UV-Vis és IR spektroszkópiai módszerrel (16. táblázat), összetételüket elemanalízissel, továbbá két esetben a 21 és 23 komplexek esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is igazoltuk. 16. táblázat A NiII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín)

IR (cm-1)

12 (barna)

ν(NH)benzimidazol = 3376 ν(C=N) = 1536

13 (narancs)

ν(Ar-H) = 3052 ν(CH3) = 2925 ν(C=N) = 1556

14 (narancs)

ν(Ar-H) = 3101 ν(C=N) = 1594,1523

15 (sötétvörös)

ν(Ar-H) = 3080 ν(C=N) = 1573,1525

16 (barna) 17 (barnásvörös)

ν(Ar-H) = 3080 ν(CH3) = 2939 ν(C=N) = 1572,1533 ν(Ar-H) = 3064 ν(CH3) = 2916 ν(C=N) = 1558, 1515

UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 444 (4,56) 469 (4,67) 500 (4,54) 447 (4,59) 474 (4,65) 508 (4,47) 433 (4,49) 460 (4,60) 492 (4,45) 410 (4,18) 432 (4,40) 462 (4,40) 420 (4,30) 443 (4,52) 473 (4,48) 407 (4,53) 432 (4,54) 460 (4,53)

A 18 komplex esetében az IR spektrumon jól látható az 1556 cm-1-nél jelentkező ν(C=N) sáv, amely az HL1 ligandum deprotonált anionos formájának jelenlétére utal, míg a protonált neutrális HL1 ligandum (szabad ligandum) esetében ezek a sávok 1660-1600 cm-1 tartományban jelentkeznek. A 3376 cm-1-nél megfigyelhető kisebb ν(NH) sáv a benzimidazol szabad NH-csoportjának rezgéséből adódik. A többi komplex IR

48

Eredmények és értékelésük spektrumán megfigyelhető ν(Ar-H) sávok 3052 és 3101 cm-1 között jelentkeznek. A 19, 22 és 23 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(CH3) sávok figyelhetők meg 2925, 2939 és 2916 cm-1-nél, melyek a metil csoporttól származnak, utalva annak jelenlétére a benzimidazol és piridin gyűrűkön. A 18 komplexhez hasonlóan, a többi vegyület esetében is azonosíthatók a koordinált indolináto-ligandumok ν(C=N) rezgései az 1600-1500 cm-1 tartományban, melyek a ligandumok deprotonált formáinak jelenlétére utalnak. A komplexek UV-Vis spektrumán a szabad ligandumsávok eltolódása DMF oldószert használva ~15-60 nm-es változást mutat a kisebb energiák irányába. Ez a vörös eltolódás jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez (MLCT-átmenet). Ugyanez a batokróm eltolódás kisebb-nagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 21 és 23 komplexek szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, ugyanis a CH2Cl2-ból nyert kristályok a 21-es és a toluolból kivált kristályok a 23-as vegyület esetén röntgendiffrakciós mérésre alkalmasnak bizonyultak. A röntgenszerkezeteket a 33. és 34. ábrán, a legfontosabb kristályhoz tartozó adatokat pedig a 17– 20. táblázatokban tüntettem fel. Az Ni-Nind és Ni-Npy kötéstávolságok és kötésszögek az NiN6 összetételű homoleptikus vegyületekben nagyon hasonlóak, csak a torzultság mértékében különböznek egymástól.

33. ábra A 21 komplex röntgenszerkezete.

49

Eredmények és értékelésük 17. táblázat A 21 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] α (°) β (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff, μ [mm-1] F(000) tartomány [°] Index tartományok Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

C37H26Cl2N10Ni színtelen 740,29 293(2) Mo-K , = 0,71073 Å trigonális P 3121 10,4457(2) 10,4457(2) 25,9335(5) 90 90 120 2450,57(8) 3 1,505 0,804 1140 2,38 ° 28,68 -14 h 14 -11

k

11

-23 l 33 6511 4714 R1 = 0,0820 wR2 = 0,2452

18. táblázat A 21 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

Ni1–N1 Ni1–N3 Ni1–N5 Ni1–N6 Ni1–N8 Ni1–N10

2,023(7) 2,157(8) 2,203(7) 2,018(7) 2,172(9) 2,163(8)

N1–Ni1–N3 N1–Ni1–N5 N1–Ni1–N1_a N1–Ni1–N5_a N3–Ni1–N5 N1–Ni1–N3_a

85,50(2) 86,00(2) 179,6(3) 94,30(2) 171,5(2) 94,20(2)

50

Eredmények és értékelésük

34. ábra A 23 komplex röntgenszerkezete. 19. táblázat A 23 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg Hőmérséklet (K) Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å] b [Å] c [Å] α (°) β (°) γ (°) Elemi cella térfogata [Å3] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] Abszorpciós koeff, μ [mm-1] F(000) Kristály mérete [mm] tartomány [°]

C40H32N10Ni narancssárga 711,47 203(2) Mo-K , = 0,71073 Å monoklin C 2/c 10,5640(5) 18,7700(5) 17,4157(5) 90 104,97(1) 90 3336,1(2) 4 1,417 0,629 1480 0,15 × 0,10 × 0,05 4,64 ° 28,29

51

Eredmények és értékelésük 19. táblázat A 23 komplex krisztallográfiai adatai. Index tartományok Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2ζ(I)]

0 h 14 0 k 24 -23 l 22 3962 2828 R1 = 0,0557 wR2 = 0,0964

20. táblázat A 23 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Ni1–N1 Ni1–N3 Ni1–N4 N2–C15 N6–C8 N3–Ni1

Kötéshossz (Å) 2,017(2) 2,180(2) 2,179(2) 1,390(4) 1,296(4) 2,180(2)

Kötés N1–Ni1–N1_a N1–Ni1–N4 N1–Ni1–N4_a N4–Ni1–N3 N1–Ni1–N3_a N4–Ni1–N4_a

Kötésszög (°) 179,77(15) 87,38(9) 92,78(9) 90,74(9) 86,16(9) 89,48(13)

3.6. CuII(Ln)2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A CuII(OMe)2-ot tartalmazó metanolos oldathoz hozzáadtuk az izoindolinszármazékok acetonitriles oldatát argon atmoszféra alatt. Majd a kialakuló csapadékos oldatokat refluxáltuk (29). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. CuII(OMe)2 + 2 HLn

MeOH/MeCN, Ar

CuII(Ln)2

(29)

n = 1-7 komplex

ligandum L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7

24 25 26 27 28 29 30

A keletkezett vegyületek szerkezetét UV-Vis, IR (21. táblázat) és ESR spektroszkópiai módszerekkel (36. ábra), összetételüket elemanalízissel, továbbá egy esetben a 26 vegyület esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is igazoltuk.

52

Eredmények és értékelésük 21. táblázat A CuII(Ln)2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín)

IR (cm-1)

24 (barna)

ν(NH)benzimidazol = 3416 ν(C=N) = 1552

25 (sötétbarna)

ν(Ar-H) = 3052 ν(CH3) = 2933 ν(C=N) = 1555

26 (sárgásbarna)

ν(Ar-H) = 3109 ν(C=N) = 1532

27 (okkersárga)

ν(Ar-H) = 3068 ν(C=N) = 1573,1533

28 (sárga) 29 (világoszöld) 30 (sötétvörös)

ν(Ar-H) = 3070 ν(CH3) = 2919 ν(C=N) = 1573,1544 ν(Ar-H) = 3051 ν(CH3) = 2963 ν(C=N) = 1573, 1544 ν(Ar-H) = 3056 ν(C=N) = 1524

UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 414 (4,53) 440 (4,54) 470 (4,34) 424 (4,53) 449 (4,63) 481 (4,44) 423 (4,58) 450 (4,46) 483 (4,39) 387 (4,43) 410 (4,42) 450 (4,35) 401 (4,49) 425 (4,50) 461 (4,30) 401 (4,37) 421 (4,49) 446 (4,37) 446 (4,59) 475 (4,66) 508 (4,46)

Az IR spektrumokon jól láthatók a ligandumok deprotonált formáira jellemző erőteljes ν(C=N) vegyértékrezgések az 1500-1600 cm-1 közötti tartományban. A 3416 cm-1-nél megfigyelhető kisebb ν(NH) sáv a benzimidazol szabad NH-csoportjának rezgéséből adódik a 24 komplex esetében. A többi komplex IR spektrumán megfigyelhető ν(Ar-H) sávok 3051 és 3109 cm-1 között jelentkeznek. A 25, 28 és 29 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(CH3) sávok figyelhetők meg 2933, 2919 és 2963 cm-1-nél, melyek a metil csoportok jelenlétére utalnak a benzimidazol és piridin gyűrűkön. A komplexek UV-Vis spektrumán a szabad ligandumsávok eltolódása DMF oldószert használva ~10-40 nm-t mutat a kisebb energiák felé. Ugyanez a batokróm eltolódás kisebb-nagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 26 komplex szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, ugyanis a toluolból kivált kristályok röntgendiffrakciós mérésre alkalmasnak bizonyultak. A röntgenszerkezetet a 35. ábrán, a legfontosabb kristályhoz tartozó adatokat pedig a 12. táblázatban tüntettem fel. A röntgenfelvétel alapján elmondható, hogy a kötéstávolságok alapján az oktaéderes homoleptikus vegyületünk az ekvatoriális síkban tetragonálisan megnyúlt szerkezettel rendelkezik, amelyre már kitértem feljebb a kobalt komplexeknél is. Ezt támasztja alá, hogy a hat CuN távolság közül az axiális elrendeződésű kötések rövidebbek, míg a síkbeliek hosz-

53

Eredmények és értékelésük szabbak. Az adatok összhangban vannak az alább látható ESR-mérések adataival is (36. ábra). Az ESR-méréseket 77 K-en DMF oldószerben végeztük. A felvételek alapján elmondható, hogy a modellkomplexek oldatban megtartják a geometriájukat. Az ESRparaméterek a 26 és 29 vegyületek esetén némileg különbözőek. Ennek oka, hogy az axiális típusú felhasadás (gII >> g┴ > 2,0) és a karakterisztikus felhasadás (AIICu >> A┴Cu) közötti különbség elég nagy, ennek tipikus példáját látjuk a 26 és 29 komplexek esetében, az anizotrópiás g-értékek az ACu hiperfinom és AN szuper-hiperfinom csatolásainak eredményei. A 24-26 vegyületek esetén a kimutatott axiális jelek hasonlóak, alátámasztva a feltételezett geometriát. Az eredmények összhangban vannak a röntgenfelvétel adataival. Példaként a 26 és 29 komplexek ESR-felvételeit a 36. ábrán láthatjuk.

35. ábra A 26 komplex röntgenszerkezete. 22. táblázat A 26 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet

C38H28CuN10S4

Szín

vörös

Molekulatömeg (g/mol)

822,49

Hőmérséklet (K)

203(2)

Besugárzási hullámhossz

Mo-K

Kristályrendszer

triklin

Tércsoport

P1

Elemi cella méretei a [Å]

8,8641(1)

54

= 0,71073 Å

Eredmények és értékelésük 22. táblázat A 26 komplex krisztallográfiai adatai. b [Å]

14,6061(3)

c [Å]

15,2417(2)

(°)

95,273(1)

β (°)

104,755(1)

(°)

100,922(1)

Elemi cella térfogata [Å3] Z

1853,18(5) 2

Sűrűség (számított) [Mg/m3] -1

Abszorpciós koeff., μ [mm ]

1,474 0,860

F(000)

844

Kristály mérete [mm]

0,30

0,10

3,33

o

tartomány [°] Index tartományok

0

h

11 k

19

-20

l

19

9108

Független reflexiók száma

7025

Végső R [I > 2 (I)]

28,70

-19

Gyűjtött reflexiók

0,10

R1 = 0,05 wR2 = 0,1130

23. táblázat A 26 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

N1–Cu1 N3–Cu1 N5–Cu1 N6–Cu1

2,001(2) 2,236(2) 2,230(2) 1,983(2)

N6–Cu1 –N1 N6–Cu1–N10 N6–Cu1–N8 N6–Cu1–N5

177,84(9) 87,99(8) 87,92(8) 95,72(8)

N8–Cu1

2,136(2)

N1–Cu1–N5

86,41(9)

N10–Cu1

2,123(2)

N5–Cu1–N3

173,95(8)

55

Eredmények és értékelésük

dX’’/dB

g-érték

B/Gauss 36. ábra A 26 és 29 komplexek ESR-felvételei fagyasztott DMF oldatban 77 K-en. Mikrohullám energiája 16,33 mW; konverziós idő 10,24 ms; modulációs amplitudó 1,0 Gauss. 3.7. CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A CuIICl2 diklórmetános oldatához hozzáadtuk az izoindolinszármazékok diklórmetános oldatát argon atmoszféra alatt, majd refluxáltuk (30). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. CuIICl2 + HLn

CH2Cl2, Ar

CuII(HLn)Cl2 vagy CuII(Ln)Cl

(30)

n = 1-5 ligandum L1 L2 L3 L4 L7

komplex 31 32 33 34 35

Az előállított komplexek szerkezetét UV-Vis, IR (24. táblázat) és ESR spektroszkópiai módszerekkel (38. ábra), összetételüket elemanalízissel, továbbá két esetben a 32-es és

56

Eredmények és értékelésük 35-ös komplexek esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is igazoltuk (39-40. ábra). 24. táblázat A CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex 31 (narancssárga) 32 (sötétbarna) 33 (zöldesbarna)

IR (cm-1) ν(NH)benzimidazol = 3412 ν(NH) = 1658,1630 ν(C=N) = 1511 ν(Ar-H) = 3048 ν(CH3) = 2937 ν(C=N) = 1553 ν(Ar-H) = 3080 ν(C=N) = 1551

UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 423 (4,21) 451 (4,26) 483 (4,06) 431 (4,15) 458 (4,19) 491 (4,00) 423 (3,89) 444 (4,00) 478 (3,82)

34 (zöld)

ν(NH) = 3203,1664,1632 ν(Ar-H) = 3040 ν(C=N) = 1530

403 (4,09) 423 (4,21) 448 (4,06)

35 (téglavörös)

ν(Ar-H) = 3055 ν(C=N) = 1528,1499

448 (3,94) 476 (4,40) 511 (3,84)

Az IR spektrumok alapján jól látható, hogy a komplexek közül csak kettő esetben sikerült a ligandumok protonált formájával komplexet képezni. Az ok, amiért így alakultak ki a vegyületeink abból adódik, hogy a kelátképzőink átkristályosítása során DMF oldószert alkalmaztunk. Tettük ezt azért, mert csak ebben oldódtak fel a heteroatomot tartalmazó ligandumaink maradéktalanul. A komplexképzés során pedig a tisztítási folyamat során bekoordinált oldószermolekula gyenge bázis révén a réz-klorid savas klorid-ionjával reagálhat, ami ezen szerkezetek kialakulását eredményezte. Ennek következtében a ligandumok deprotonált formáira jellemző erőteljes ν(C=N) vegyértékrezgések az 1500-1600 cm-1 közötti tartományban a 32, 33 és 35-ös komplexeknél találhatók, míg a pro-tonált ligandumra jellemző sávok a 31 és 34 komplexek esetén jelentkeznek. A 3412 cm-1-nél megfigyelhető kisebb ν(NH) sáv a benzimidazol szabad NH-csoportjának rezgéséből adódik az 31 komplex esetében. A 32 komplex esetében kevésbé intenzív ν(CH3) sáv figyelhető meg 2937 cm-1-nél, mely a metil csoportok jelenlétére utal a benzimidazol gyűrűn. A 32, 33 és 35 komplexek UV-Vis spektrumán ~10-50 nm-es vöröseltolódást tapasztalunk a kisebb energiák felé DMF oldószert használva. Ez a vöröseltolódás jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez (MLCT-átmenet).

57

Eredmények és értékelésük Ugyanez az eltolódás kisebb mértékben jellemző a másik két komplex sávjaira is, azzal a különbséggel, hogy itt csak 10-15 nm-ről beszélünk. A 32 és 35 komplexek szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, ugyanis a diklórmetánból és toluolból kivált kristályok röntgendiffrakciós mérésre alkalmasnak bizonyultak. A röntgenszerkezeteket a 39-40. ábrán, a legfontosabb kristályhoz tartozó adatokat pedig a 25-28. táblázatokban tüntettem fel. A röntgenfelvételek alapján elmondható, hogy mindkét komplex négyes koordinácójú, ahol a 32-es komplex esetén az N1, N3 és N6 nitrogének alkotják a síkot, míg a Cl--ion kiemelkedik egy kicsit az ekvatoriális helyzetből. A 35-ös komplex esetén az N1, N3 és N5 nitrogénatomok találhatók a síkban, míg a Cl--ion szintén kiemelkedik egy kissé az ekvatoriális pozícióból. A torzultság mértéke a négyes koordinációjú szerkezeteink esetében egy z geometriai faktorral jellemezhető, amelyet diéderes szögnek hívnak és a tetraéderesség mértékét fejezi ki (37. ábra). Ez egy 0 és 1 közötti értéket vehet fel. A 0 a síknégyzetes, az 1 a tetraéderes szerkezetet jelenti. Kiszámítása: z = 0,5(φ1 + φ2)/φ0 képlettel történik. tetraéder tetrahedral

torzultság mértéke distorted

síknégyzet square planar L1

L1 M L2

L4

90°

~"

0"

~ 90°

L2

M

L4

L3 L3 L1

L1 M L2

L4

90°

1

0°

L2

M

L4

L3 L3 L1

L1 M L2

L4

90°

2

L3

0°

L2

M

L4

L3

37. ábra A tetraéderesség mértékének meghatározása. A 37. ábra segíti a kiszámítás megértését. A 32 komplexre értéke z = 0,435, a 35 komplexre értéke z = 0,479. Tehát torzult síknégyzetes geometriával rendelkeznek vegyületeink. Az ESR-mérések is alátámasztották az erősen torzult síknégyzetes szerkezeti geometriát, tehát az eredmények összhangban vannak a röntgenfelvételek

58

Eredmények és értékelésük adataival. Az egyik, jelen esetben a 34 komplexről készült ESR-felvételt a 38. ábrán láthatjuk.

dX’’/dB

g-érték

B/Gauss 38. ábra A 34 komplex ESR-felvétele fagyasztott DMF oldatban 77 K-en. Mikrohullám energiája 16,33 mW; konverziós idő 10,24 ms; modulációs amplitudó 1,0 Gauss.

39. ábra A 32 komplex röntgenszerkezete.

59

Eredmények és értékelésük 25. táblázat A 32 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet

C24H19ClCuN7

Szín

sötétvörös

Molekulatömeg (g/mol) Hőmérséklet (K)

539,90

Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei

Mo-K = 0,71073 Å monoklin P 21/n

293(2)

a [Å] b [Å]

8,146(5) 18,368(5)

c [Å]

15,721(5)

(°) β (°)

90,00(5) 97,630(5) 90,00(5) 2331,4(17)

(°) Elemi cella térfogata [Å3] Z 3

Sűrűség (számított) [Mg/m ] -1

Abszorpciós koeff., μ [mm ] F(000) Kristály mérete [mm]

4 1,538 1,194 1100 0,25

0,20

tartomány [°] Index tartományok

2,99

o

Gyűjtött reflexiók

5497

Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

4047

0,15

28,21

0 h 10 0 k 24 -20 l 20

R1 = 0,0439 wR2 = 0,1162

26. táblázat A 32 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

N1–Cu1 N3–Cu1

1,945(2) 1,960(2)

N1–Cu1–N6 N1–Cu1–N3

89,34(9) 89,76(10)

N6–Cu1 Cl1–Cu1

1,952(2) 2,248(10)

N6–Cu1–N3 N1–Cu1–Cl1

158,00(10) 146,06(7)

C1–N5

1,302(4)

N6–Cu1–Cl1

95,91(7)

C1–N1

1,372(4)

N3–Cu1–Cl1

97,06(8)

60

Eredmények és értékelésük

40. ábra A 35 komplex röntgenszerkezete. 27. táblázat A 35 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet Szín Molekulatömeg (g/mol)

C25H16ClCuN5S2 vörös 549,54

Hőmérséklet (K)

293(2)

Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer Tércsoport Elemi cella méretei a [Å]

Mo-K = 0,71073 Å monoklin P 21/c

b [Å] c [Å]

13,4726(3) 10,5166(2) 17,0121(5)

(°) (°) γ (°)

90,00 103,165(1) 90,00

Elemi cella térfogata [Å3]

2347,03(10)

Z Sűrűség (számított) [Mg/m3]

4 1,555

Abszorpciós koeff., μ [mm-1]

1,247

F(000)

1116

Kristály mérete [mm]

0,40

61

0,10

0,02

Eredmények és értékelésük 27. táblázat A 35 komplex krisztallográfiai adatai. tartomány [°] Index tartományok

2,92

Gyűjtött reflexiók

5586

Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

3633

o

28,16

0 h 17 0 k 13 -22 l 21

R1 = 0,0702 wR2 = 0,1685

28. táblázat A 35 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

N1–Cu1 N5–Cu1

1,928(4) 1,991(4)

N1–Cu1 –C15 N1–Cu1–N5

89,57(18) 90,35(18)

C15–Cu1 C12–Cu1

1,982(4) 2,228(15)

C15–Cu1–N5 N1–Cu1–Cl2

155,56(18) 142,56(13)

C1–N4

1,304(7)

C15–Cu1–Cl2

98,20(13)

C1–N1

1,357(6)

N5–Cu1–Cl2

96,64(13)

3.8. MnII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata A komplexek elektrokémiai sajátságainak felderítése fontos a redoxi reakciók vizsgálatában. A redoxi potenciálok meghatározására ciklikus voltammetriát (CV) alkalmaztunk. Az alkalmazott inert munkaelektród és a külső elektród közé kapcsolt folyamatosan változó potenciál függvényében ábrázoltuk a mért áramot. A nagy elektrolit koncentráció miatt elektronátadáskor, tehát oxidáció vagy redukció esetén pozitív vagy negatív áramcsúcs mérhető, mivel a keletkezett áram a munkaelektródon lezajló elektrokémiai folyamatokhoz köthető. A mérések során használt elektródjaink a következők voltak: üveges grafit munkaelektród, Ag/AgCl referenciaelektród, Pt külső elektród. Továbbá vezetősóként n-Bu4NClO4-t használtunk, a belső összehasonlító vegyületünk a ferrocén (Fc) volt. A CV-spektrumok felvételét több polarizációs sebességértéken is elvégeztük, 50-, 100-, 200- és 400 mV/s sebességeknél. A méréseket dioxigén kizárásása mellett, argon atmoszférában végeztük el. Felvettük a MnII(Ln)2 komplexek CV spektrumait (41. ábra) és ezek alapján megállapítottuk a redoxipotenciál értékeket DMF oldószerben, a belső standardként használt Fc redoxi potenciáljára

62

Eredmények és értékelésük vonatkoztatva (29. táblázat) továbbá megadtuk az értékeket NHE-hoz viszonyítva is. A diagramokból látható az is, hogy mindegyik komplex mutat egy reverzibilis egy elektronos redoxátmenetet, ezeket a komplexek Mn(II)/Mn(III) átmenetéhez rendelhetjük. Továbbá feltűnik még az is, hogy ezek a potenciálok beleesnek az O2/O2·– és a O2·–/H2O2 redoxi potenciálok, vagyis –0,16 V és 0,89 V vs. NHE közé [89], illetve SCE-re vonatkoztatva a –0,40 V és 0,65 V (pH = 7) érték esetén potenciáltartományba [90,9193]. Noha a kísérleti körülmények a mérések során változatlanok voltak (gondolunk itt cella geometriára, hőmérsékletre és elektrolit koncentrációra), a csúcsszeparáció (ΔEp = Epa – Epk) a hat komplex esetében jelentősen különbözik. Olyan jelenségről van szó, amelyet a később ismertetendő analóg vas(II) vegyületeknél nem tapasztaltunk, pedig hasonló méretű és töltésű ionokról van szó. Ez a kvázi irreverzibilis viselkedés a JahnTeller torzulás következménye lehet, amely a Mn(II) oxidációja során lép fel, amikor Mn(III)-má alakul [94]. A d4-es elektronkonfigurációjú Mn(III) ugyanis erősen torzítja az oktaéderes geometriát, ezért változhat meg a csúcsszeparáció a Mn(II)/Mn(III) átmenetek esetén. Abban az esetben, ha a ligandumok öt-, vagy hattagú heterociklust tartalmazó oldalkarral rendelkeznek (3-5 vegyületek), a csúcsszeparáció nagyjából 100 mV, akkor azonban ha a ligandum nagyobb térbeli kiterjedésű oldalkart tartalmaz ez az érték ~ 200 mV-ra növekszik (1, 2, 6 komplexek). A fentiekben említett különbségek a geometriai torzulás eredményei voltak a vegyületek vizsgálata szempontjából. A folyamat hajtóerejét azonban a ligandumok perifériálisan elhelyezkedő csoportjai eredményezik amelyek a potenciálértékekben történő változásokért is felelősek. Feltehetőleg ez eredményezte azt is, hogy a 4 komplex esetében a potenciálérték 15 mV értéket képviselt a ferrocén/ferrocénium párral szemben, azonban a nagyobb elektron-ellátottságú 3’- és 4’metilpiridin származékokkal képzett 5 és 6 komplexeknél nagyobb negatív értékeket -98 és -82 mV-ot mértünk.

63

Eredmények és értékelésük

3 4 2 1 6 5

E/V 41. ábra A Mn(Ln)2 komplexek CV diagramjai ferrocénnel szemben. 29. táblázat A MnII(Ln)2 komplexek redoxipotenciál értékei Fc és NHE redoxipotenciáljára vonatkoztatva.

37

E°’Mn(II)/Mn(III) fc (mV) -21 5 82

E°’ox/red NHE (mV) 629 655 732

65

-35

15

665

5

-46

-150

-98

552

6

-6

-157

-82

568

Komplex 1 2

Epa (mV) 114 115

Epk (mV) -156 -95

3

128

4

A SOD enzim modelljeinek aktivitásmérését a fentiekben már bemutatott 1.9.1 és 1.9.2 fejezetekben már megismertük, ezért a mérés elvégzését és az eredmények meghatározását mégegyszer nem részletezném. Ami viszont fontos, hogy a vizsgált [bisz(izoindolináto)]mangán(II) komplexeink mindegyike rendelkezett mérhető SODutánzó aktivitással az elvégzett indirekt mérési módszerek eredményeképpen. A mért IC50 értékeket a két indikátor reagens jelenlétében és a számolt katalízis állandókat a 3031. táblázatban tüntettem fel.

64

Eredmények és értékelésük 30. táblázat A MnII(Ln)2 komplexek IC50 és kSOD értékei NBT reagens jelenlétében. Komplex 1 2 3

IC50 (10-6 M) 3,10 ± 0,37 6,36 ± 0,41 12,10 ± 3,14

kSOD (106 M-1 s-1) 3,28 ± 0,39 1,60 ± 0,10 0,83 ± 0,21

4 5

8,74 ± 1,50 11,10 ± 2,28

1,26 ± 0,21 0,99 ± 0,20

6

9,44 ± 1,11

1,08 ± 0,13

31. táblázat A MnII(Ln)2 komplexek IC50 és kSOD értékei citokróm c(III) reagens jelenlétében. Komplex 1

IC50 (10-6 M) 3,22 ± 0,38

kSOD (106 M-1 s-1) 4,04 ± 0,47

2

6,85 ± 0,44

1,90 ± 0,12

3

9,33 ± 1,11

1,39 ± 0,17

4

9,20 ± 2,08

1,41 ± 0,31

5

10,8 ± 2,27

1,20 ± 0,25

6

10,3 ± 1,21

1,26 ± 0,16

A redoxi tulajdonságok SOD-utánzó aktivitásra gyakorolt hatását vizsgálva megállapítható, hogy a komplexek aktivitása az EMn(II)/Mn(III) vs. Fc+/Fc értékekkel alig változik. Egyedül az 1 komplex mutat kiugró aktivitást (42. ábra). Látható, hogy a legpozitívabb E1/2 értékű komplex mutatja a legnagyobb aktivitást. A ligandum elektronikus hatása fontos, de nem meghatározó tényező, tehát a SOD aktivitásra nézve, megfigyelhető azért a szerepe a piridil- és a metil-piridil-izoindolin származékok összehasonlításánál, ahol a metilcsoportok elektronküldő sajátsága jelentős, ~180 mV-os eltolódást idéz elő a Mn(III)/Mn(II) redoxi potenciálban. Az 1 és 2 komplex E1/2 értéke közel ugyanakkora, SOD-utánzó aktivitásukban azonban nagy eltérések észlelhetők. Az 1 komplex esetében a kiugróan magas aktivitás érték a ligandum és a szuperoxid gyökanion közötti kölcsönhatásnak tudható be, ami vélhetően a HL1 ligandum nem koordinált szekunder aminocsoportjával jön létre és elősegíti a gyors elektronátadást [95,96]. Ez a trend azt is mutatja, hogy a szuperoxid-gyökanion és a komplexek közötti reakció valószínűleg belsőszférás mechanizmussal írható le. Ezt az állítást igazoltuk még egy olyan kísérlettel is, amelyben a komplexet tartalmazó oldathoz 1:20 mólarányban KSCN

65

Eredmények és értékelésük oldatot adtunk. A vélhetően hetes koordinációjú Mn(Ln)2(SCN)- részecske kialakulását UV-spektrofotometriás módszerrel sikerült igazol-nunk a λ = 472 nm-es hullámhosszon. 4,5 4

N Ar

3 2,5

N

NH

HN Ar H N

N Ar

Ar =

HL 1

N

6

-1 -1

k cat (10 M s )

3,5

1

N Ar

HL4

N

2 1,5

2 N HL2

N

1

S

0,5

N

0 -160

HL3

40

HL5

N

5 6

HL 6

N

240

440

4

640

3

840

Epot. vs. NHE (mV)

42. ábra A redoxipotenciál és a SOD-aktivitás közötti összefüggés a Mn-komplexek esetében. A következő, 32. táblázatban a Mn(Ln)2 modellvegyületeink számított kSOD értékeit hasonlítottuk össze néhány az irodalomból már ismert SOD-utánzó komplexszel, mint a MnIII(PI)2+, MnII(BIG)(H2O)2+, és MnII(NTB)(tereftalát). Csak a penta-aza-makrociklusos vegyületek és néhány Mn-porfirin rendelkezett kiemelkedő aktivitással (> 107 M-1s-1). Az eddigi ismeretek alapján elengedhetetlen feltétel, hogy a vizsgált komplexek redoxi potenciálja a fentebb már említett potenciálértékeknek megfelelő tartományba essenek. Példának tekinthetjük a [MnII(TPAA)](PF6)2 összetételű vegyületet, amely a mi komplexeinkhez hasonló kcat értékkel rendelkezik, azonban a kívánt tartományban nem rendelkezik redox átmenettel. Amint az bizonyítást nyert, egy sztöchiometrikus SODutánzóval van dolgunk. A mangántartalmú porfirinek aktivitása a Mn(II)/Mn(III) pár redoxértékeitől és a ligandumok pKa értékeitől függ. A penta-aza-makrociklusos komplexeket Riley és munkatársai [97] vizsgálták és megállapították, hogy a Mn(II)-nek Mn(III)-má történő oxidációs lépése a sebesség-meghatározó folyamat a dizmutáció során. Ezek a vegyületek nagyon magas kcat értéket mutattak (1,6 × 109 M-1s-1). Anderson és munkatársai részletes impulzus radiolízis vizsgálatokat végeztek el [98], amely mérésekből megállapították, hogy ezeknél a komplexeknél a katalitikus aktivitásért 66

Eredmények és értékelésük felelős részecske a [MnIII(Ln)O2]+ intermedier. A ciklikus voltametria mérések tisztán kimutattak a Mn(II)/Mn(III) pár potenciálértékei alapján két nagyon hasonló komplexet, amelyeknek a SOD-aktivitása viszont mérhetetlenül kis különbségű volt. Érdekes továbbá az is, hogy a MnII(ClO4)2 aktivitása összevethető az általunk vizsgált komplexekével. A legfrissebb tanulmányok kimutatták azt is, hogy a mangán(II)-ion aktivitása nagymértékben függ az ellenionok minőségétől. Nem tapasztaltak reakciót szulfát és klorid jelenlétében, sztöchiometrikus reakciót tapasztaltak perklorát és pirofoszfát esetében és katalitikus aktivitást észleltek foszfát esetében [99], köszönhetően az MnO2+ átmeneti részecskének [100]. Az inert HEPES-KOH puffer alkalmazásával a szabad Mn(II)-ion aktivitásának mérésére nincs lehetőség. 32. táblázat Az 1-6 komplexek SOD aktivitásának összehasonlítása néhány az irodalomból ismert SOD utánzó vegyületével (a zárójelben található értékek citokróm c(III)-vel mérve). Komplexa

IC50 (10-6M)b

kcat (106M-1s-1)c

Ref.

natív MnSOD M40401 SC-55858 [MnIIITE-2-PyP(OH)2]5+

— — — 0,04510 μM cyt c

800SF 235PR, 1600SF 120SF 58

[101] [97,98] [97] [102,103]

M40403 M40403 származékok

— 0,38-4,722 μM cyt c

16SF, 3,55PR n.a

[97,98] [104]

[MnII(ABCDSA)Cl]

1,70250 μM NBT (1,9350 μM cyt c) 2,10250 μM NBT (2,4650 μM cyt c) 0,8722 μM cyt c

9,10 (6,76)

[105]

7,36 (5,28)

[105]

6,6

[90]

— 0,6446 μM NBT

6,1 4,3

[106] [107]

0,7550 μM NBT

4,0

[108]

3,10 ± 0,37170 μM NBT (3,22 ± 0,3950 μM cyt c) 6,36 ± 0,41170 μM NBT (6,85 ± 0,4450 μM cyt c)

3,28 ± 0,39 (4,04 ± 0,47) 1,60 ± 0,10 (1,90 ± 0,12)

[MnIII(SALEN)Cl] [MnIII(PI)2]+ [MnII(Dcphp)(CH3OH)2] [MnII(NTB)(terephtalate)] [MnII(Obz)(3,5-iPr2pzH)(HB(3,5iPr2pz)3] 1 2

67

Eredmények és értékelésük [MnII(BIG)(H2O)2]+ [MnII(TPAA)(PF6)2] MnII(ClO4)2 6

3,7022 μM cyt c 4,3022 μM cyt c ~4,5022 μM cyt c 9,44 ± 1,11170 μM NBT (10,30 ± 1,2150 μM cyt c) 11,10 ± 2,28170 μM NBT (10,80 ± 2,2750 μM cyt c) 8,74 ± 1,50170 μM NBT (9,20 ± 2,0850 μM cyt c) 12,10 ± 3,14170 μM NBT (9,33 ± 1,1150 μM cyt c) 3,5050 μM NBT 0,5533 μM XTT 6,5050 μM NBT 16722 μM cyt c n.a.

5 4 3 [TpPh,MeMn(Oac)PzPh,MeH] [MnIII(TPAC)]4+ [MnII(PA)(PAH)(H2O)] MnII(ClO4)2 + EDTA [MnIII(TBAP)]3a

1,5, 1,4PR 1,3, 10,5PR ~1,30 1,08 ± 0,13 (1,26 ± 0,16) 0,99 ± 0,20 (1,20 ± 0,25) 1,26 ± 0,21 (1,41 ± 0,31) 0,83 ± 0,21 (1,39 ± 0,17) 0,85 0,56 0,46 0,034 <0,003

[90] [109] [110]

[111] [112] [108] [110] [113]

M40401, M40403 és SC-55858: dikloromangán(II) komplexek módosított 1,4,7,10,13-

pentaaza-ciklopenta-dekán ligandumokkal; TE-2-Pyp: 5,10,15,20-tetrakis(N-etil-piridinium-2-il)porfirin; ABCDSA: 6A,6B-dideoxi-6A,6B-di[(N-szalicilidén)amino]- -ciklodextrin(2-); Salen: N,N’-bis-(szalicilidén)etán-1,2-diaminát(2-); PI: 2-{[(1-metil-2-imidazolil)metil]amino}fenolát(-); H2Dcphp: N’2,N’6-di(piridin-2-il)piridin-2,6-dihidro-karbazid; NTB: trisz(2-benzimidazolil-metil)amin; Obz: benzoát; 3,5-iPr2pzH: 3,5-diizopropil-1pirazol; HB(3,5-iPr2pz)3: hidrotrisz(3,5-diizopropil-1-pirazolil)borát; BIG, N,N-bisz[1metil-2-imidazolil)metil]glicinát; Pz

Ph,Me

TPAA,

trisz{2-[N-(2-piridil-metil)amino]e-til}amin;

Ph,Me

, 3-fenil-5-metil-pirazol; Tp

: [hidrotrisz(3-fenil-5-metil-pirazol-1-il)borát];

TPAC: cisz,cisz-1,3,5-tri{(5-trimetilammónium)-2-hidroxipikolil)amino}ciklohexán; PA: pikolinát; TBAP, 5,10,15,20-tetrakisz(4-benzoesav)porfirin. bXTT: 3’-{1- [(fenilamino)karbonil]-3,4-tetrazolium}bis(4-metoxi-6-nitrobenzolszulfonsav)hidrát. cSF: stopped flow kísérletek; PR: impulzus radiolízis kísérletek. A zárójelben található számok a citokróm c(III) indikátorral végzett indirekt kísérleti eredmények. Az értékek az indirekt mérési módszerből számolt kSOD értékek. 3.9. FeII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata A vaskomplexek esetében a CV diagramok vizsgálata azt bizonyította, hogy a vegyületek reverzíbilis egy elektronos redoxátmenetei a Fe(II)/Fe(III) átmenetekhez rendelhetők (43. ábra). A féllépcső potenciáloknak az O2/O2· – és a O2· –/H2O2 rendszer esetében: –0,16 V és +0,89 V értékek közé kell esnie (vs. NHE), amely a Fe II(Ln)2 vegyületek esetében

68

Eredmények és értékelésük teljesül (33. táblázat). Ezeknél a vegyületeknél azonban jóval nagyobb mértékű változásról beszélhetünk a féllépcső-potenciálok tekintetében, mint a fentiekben ismertetett mangántartalmú enzimmodellek esetében. Itt 430 mV-ot változik ezek az érték a ligandum minőségétől függően, míg a Mn(II)-tartalmú vegyületeknél ez csak 180 mV értéket mutatott. Az ok, hogy a ligandumok donor-sajátsága ezeknél a vegyületeknél jobban érvényesül, mint a [bisz(izoindolináto)]mangán(II) komplexeink esetében. A mért ciklikus voltamogramo-kat a 43. ábrán tüntettem fel.

9 10

11 7 8

E/V 43. ábra A FeII(Ln)2 komplexek CV-diagramjai ferrocénnel szemben. 33. táblázat A FeII(Ln)2 komplexek redoxipotenciál értékei a ferrocén és a NHE redoxipotenciáljára vonatkoztatva. Komplex

E°’Fe(II)/Fe(III) fc(mV) -425

E°’ox/red NHE (mV) 225

7

Epa (mV) -445

Epk (mV) -405

8

-365

-325

-345

305

9

-305

-265

-285

365

10

-262

-200

-231

419

11

-40

50

5

655

A vas(II)-tartalmú komplexeink mindegyike rendelkezett mérhető SOD-utánzó aktivitással az elvégzett mérések eredményeként a mangán(II)-tartalmú vegyületekhez

69

Eredmények és értékelésük hasonlóan. A mért IC50 értékeket és a számolt katalízis állandókat a 34. táblázatban tüntettem fel. 34. táblázat A FeII(Ln)2 komplexek sorrendje NBT indikátor reagenssel mérve (a zárójelben található értékek citokróm c(III)-vel mért értékek) továbbá a hozzájuk tartozó katalízis állandókkal. Komplex

kcat (106 M-1s-1)

IC50

9ox 9 10 11

1,35

0,32 (1,55 0,31) 1,85 0,30 2,78 0,20 2,80 0,20

5,28

0,30 (4,62 0,32) 5,00 0,35 3,83 0,20 3,62 0,20

8 7 FeCl2

3,30 4,04

0,12 (3,48 0,21 (4,40

3,06 2,50

0,15 (3,28 0,15) 0,22 (2,26 0,24) 0,21 0,05

0,15) 0,25)

A különböző komplexek esetében, a különböző ligandumok hatására az EFe(II)/Fe(III) vs. Fc+/Fc redoxipotenciál értékek eltolódást mutatnak, tehát a ligandumok donor sajátságai befolyásolják a Fe(II) oxidációs állapot stabilitását. Az E1/2 érték a 9 komplex esetében mutat maximumot. A redox tulajdonságok hatását vizsgálva a SOD utánzó aktivitásra megállapítható, hogy a komplexek hatása az EFe(II)/Fe(III) vs. Fc+/Fc értékekkel lineárisan változik (44. ábra). 6 N Ar

5

N Ar

N

NH

-1 -1

4

6

k cat (10 M s )

HN Ar

3

Ar =

N N N S

2 1

N

N

N

0 -160

9

N Ar H N

40

HL1

11

HL2

10

8 HL3

7

HL4

HL6

240

440

Epot. vs. NHE (mV)

70

640

840

Eredmények és értékelésük 44. ábra A redoxipotenciál és a SOD-aktivitás közötti összefüggés standard kalomel elektróddal szemben. Látható, hogy a legpozitívabb E értékű komplex mutatja a legnagyobb aktivitást. A ligandum elektronikus hatása fontos tényező tehát a SOD aktivitásra nézve, ami az analóg mangán-tartalmú vegyületeknél nem érvényesült ennyire, ott a geometriai átrendeződéssel volt magyarázható ez a hatás főként. Az illesztett egyenes meredeksége azt mutatja (44. ábra), Ez a pozitív meredekség azt mutatja, hogy a katalízis során a FeII→FeIII oxidációs lépés relatíve gyors lehet, míg a FeIII→FeII redukciós lépés lassabb, tehát az utóbbi lehet a sebesség-meghatározó lépés. Ez a trend azt is mutatja, hogy a szuperoxid gyök-anion és a komplexek közötti reakció belsőszférás mechanizmussal írható le a bisz(izoindolináto) mangán(II) vegyületekhez hasonlóan. Ezt az állítást igazoltuk még egy olyan kísérlettel is, amelyben a 4 komplexet tartalmazó oldathoz 1:5 mólarányban KSCN-oldatot adtunk. A vélhetőleg hetes koordinációjú Fe(II)-komplex kialakulását UV-spektrofotometriás módszerrel sikerült igazolnunk a λ = 460 nm-es hullámhosszon. (A lehetséges korábban említett mellékreakciókat ebben az esetben is kizártuk). A FeII(Ln)2 komplexeink összehasonlítható aktivitással rendelkeznek a vas(II)TPEN-származékokéval [114]. Az elvégzett kísérletek a vizsgált vegyületek esetében itt is pozitív eredményekkel zárultak, egyértelmű bizonyítékkal szolgálnak a mérések, hogy a valódi katalitikus aktivitásért a SOD-utánzó modellvegyületek oxidált és redukált formájának van jelentősége. Szintén pozitív meredekséggel rendelkező mangán(III) és vas(III)-porfirin vegyületeket vizsgáltak már az irodalomban [114-116]. Ezekben az esetekben a SOD-utánzó aktivitást magyarázták a vas(III) forma redukciójával, mert ez volt a sebesség-meghatározó lépés a lejátszódó reakcióban. Azonban az, hogy belső- vagy külsőszférás mechanizmussal zajlik a folyamat, még nem sikerült eldönteni. Azoknak a komplexeknek, amelyeknél a szuperoxid gyök-anion nem koordinálódik a központi fémcentrumhoz, nagyobb aktivitással kellene, hogy rendelkezzenek. Ezeknél a vegyületeknél a redoxpotenciálok a két határ-érték között félúton helyezkednek el az oxidációs és redukciós lépéseket tekintve. Összegzésként a monohidroxi-vas(III)-, és az akvamangán(III)-porfirinek esetében a mechanizmus külsőszférás volt, mert a redoxpotenciálok mindössze 120 mVot változnak, azonban a kcat értékek közel 10-szeresére változnak mindeközben. A vasbisz-izoindolináto komplexeinknél ekkora különbségek nem érzékelhetőek. A méréseink azt igazolják, hogy a mangán komplexeinkhez hasonlóan itt is egy belsőszférás mechanizmus az elfogadható a redoxi lépésben. A következő, 35. táblázatban a mi vas

71

Eredmények és értékelésük komplexeinkhez hasonló aktivitású – az irodalomból már ismert – rendszerek kcat eredményeit és potenciálértékeit ábrázoltam. 35. táblázat SOD-utánzó aktivitást mutató vas-komplexek látszólagos katalízis állandói. és redoxipotenciáljai normál hidrogén elektróddal (NHE) szemben. Komplexa 9ox 9

kcat (106 M-1s-1)b

10 11 8 7 FeCl2 [Fe (BIG)Cl2] [FeII(TPAA)] [FeII(6MeTPEN)]2+ [FeII(TPEN)]2+ [FeII(4Me)4TPEN)]2+ [FeII(4MeO)4TPEN)]2+ Fe-SOD Cu,Zn-SOD cob(II)alamin III

a

5,28 0,30 (4,62 0,32) 5,00 0,35 3,83 0,20 3,62 0,20 3,06 0,15 (3,28 0,15) 2,50 0,22 (2,26 0,24) 0,21 0,05 0,041 2,15 3,5 14,0 35,0 70,0 ~220d ~2000d 700

E°’cox/red NHE (mV) 655

Ref.

419 365 305 223

740 690 610 525 120 260

[90] [117] [114] [114] [114] [114] [118] [41] [119]

BIG: N,N-bisz[1-metil-2-imidazolil)metil]glicinát; TPAA: trisz{2-[N-(2-piridil-metil)-

amino]etil}amin; 6MeTPEN: N-(6-metil-2-piridil-metil)-N,N’,-N’(2-piridil-metil)e-tiléndiamin; TPEN: N,N,N’,N’-(2-piridil-metil)etilén-diamin; (4Me)4-TPEN: N,N,N’,N’-(4metoxi-2-piridil-metil)etilén-diamin;

(4MeO)4TPEN:

N,N,-N’N’-(4-metoxi-2-piridil-

metil)etilén-diamin. b a zárójelben található értékek citokróm c(III) indikátorral mérve.

c

vs. SCE. dkcat/Km értékek. 4.0. A CoII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata A komplexek redoxi tulajdonságait szintén ciklikus voltametria mérésekkel vizsgáltuk. A kísérleteinket DMF oldószerben végeztük el 100-400 mV/s polarizációs sebesség mellett, a többi vegyület esetében leírt körülmények között. A 12 és 13 komplexek esetében irreverzibilis redukciós csúcsot kaptunk míg a többi (14-17) vegyület esetében rever-

72

Eredmények és értékelésük zibilis átmenetet tapasztaltunk (45. ábra). A viselkedést magyarázhatjuk azzal, hogy a komplexeink eltérő mértékű stabilitással rendelkeznek a redoxi tulajdonságok tekintetében. Egy másik lehetséges válasz erre az irreverzibilis folyamatra a 12 és 13 komplexek esetében a sztérikus gátlás. Ez hatással van a molekulák flexibilitására is, ugyanis jelentős mértékű kontrakció figyelhető meg az oxidációs lépésben a Co-N kötéstávolságban az ismert szerkezetű [CoIII(L4)2]ClO4 komplex esetében, ahol a Co-N távolság 1,9 Å alatti [98]. Az általunk jellemzett 14 és 16 [120] komplexeknél pedig 2,0 Å feletti ez az érték. A 45. ábra alatti 36. táblázatban a CV-diagramokhoz tartozó redoxipotenciál-értékeket láthatjuk ferrocén belső standarddel szemben és a normál hidrogén elektródra vonatkoztatva is feltüntettem őket.

14 15 16 17 13 12

E/V 45. ábra A CoII(Ln)2 komplexek CV-diagramjai ferrocénnel szemben. 36. táblázat A CoII(Ln)2 komplexek redoxipotenciál értékei ferrocénre és a NHE redoxipotenciáljára vonatkoztatva. E°’ox/red NHE (mV) 768 765

Komplex 14 15

Epa (mV) 156 161

Epk (mV) 80 69

E°’Co(II)/Co(III) fc (mV) 118 115

16

140

40

90

740

17

188

-31

78

728

13

–

-237

–

–

12

–

-363

–

–

73

Eredmények és értékelésük Meglepő továbbá, hogy dioxigén jelenlétében különböző módon viselkednek a Co(II)tartalmú vegyületeink. Ezt bizonyítja a 46. ábra, ahol a reverzibilis egy elektronos redoxi átmenet az O2/O2· – párnak tulajdonítható. A 14 és 15 komplexek esetében elvégezve a CV-méréseket azt tapasztaltuk, hogy a 14-es SOD-utánzó modellvegyületünk esetében nem történt változás a komplex hozzáadását követően, azonban a piridin oldalkarokat tartalmazó származék esetében igen (37. táblázat adatai). Ezzel a kísérlettel azt bizonyítottuk, hogy a 14-es komplex nem rendelkezik SOD-utánzó aktivitással, annak ellenére, hogy a redoxipotenciál-értékéből következne (lásd feljebb 36. táblázat). Azonban a 15-ös ese-tében, amely rendelkezett SOD-utánzó aktivitással, az O2- → O2 oxidációs csúcs eltűnt. 14

15

E/mV 46. ábra A 14 és 15 komplexek CV-diagramjai levegő jelenlétében 200 mV/s polarizációs sebesség mellett. 37. táblázat A CoII(Ln)2 komplexek IC50 és kSOD értékei NBT reagens jelenlétében. Komplex

IC50 (10-6 M)

kSOD (106 M-1 s-1)

12

–

–

13

–

–

14

–

–

15

4,29 ± 0,49

2,35 ± 0,27

16

4,82 ± 0,63

2,10 ± 0,27

17

15,90 ± 0,88

0,64 ± 0,04

74

Eredmények és értékelésük A 12 és 13 komplexek inaktív viselkedése a fent említett irreverzibilis viselkedés eredménye, míg a 14-es vegyületünk inaktivítását az iménti okokra visszavezetve bizonyítottuk. A 15, 16, 17 SOD-utánzó modellvegyületünk rendelkezett aktivitással, amely alapján látható, hogy az elektronküldő csoportok jelenléte csökkenti az aktivitást (37. táblázat). Összegzésként megállapíthatjuk, hogy a bisz(izoindolináto)kobalt(II) modellvegyületek esetében is a redoxipotenciál az irányító tényező, amelyet a reverzibilis CV-átmenetek is bizonyítanak. A levegő jelenlétében elvégzett méréseinkhez hasonló eredményt publikáltak nemrégiben a cob(II)alamin SOD-utánzó vegyület esetében is [134]. 4.1. NiII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata A CV diagramok vizsgálata azt bizonyította, hogy a komplexek reverzibilis egy elektronos redoxiátmenetei, a komplexek esetében a Ni(II)/Ni(I) átmenetekhez rendelhetők. A Epa és Epk potenciáloknak a –0,16 V és +0,89 V értékek közé kell esnie (vs. NHE), amely a NiII(Ln)2 vegyületek esetében nem teljesül. (38. táblázat adatai). Ebből következik az, hogy egyetlen komplex SOD-utánzó aktivitása sem érte el az 50 %-os értéket (maximum 20 %-os inhibíció volt mérhető). 38. táblázat A NiII(Ln)2 komplexek redoxipotenciál értékei ferrocénre és a NHE redoxipotenciáljára vonatkoztatva. 23

Epa (mV) -700

Epk (mV) -830

E°’Ni(II)/Ni(I)fc (mV) -765

E°’ox/red NHE (mV) -115

21 22

-706 -718

-856 -886

-781

-131

18

-828

-950

-802 -889

-152 -239

20 19

-980 -1030

-1050 -1150

-1015 -1090

-365 -420

Komplex

4.2. CuII(Ln)2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata A CV diagramok vizsgálata azt bizonyította, hogy a komplexek egy elektronos átmenete irreverzíbilis folyamattal jellemezhető, amelyet az erős katódikus, redukciós csúcs mutat

75

Eredmények és értékelésük (39. táblázat adatai). Az oxidációs jelalak ezeknél a vegyületeknél nem volt mérhető. A SOD-aktivitásokat tekintve pedig a féllépcső potenciáloknak természetesen itt is az O2/O2· – és a O2· –/H2O2 rendszer esetében: –0,16 V and +0,89 V értékek közé kell esnie pH = 7 érték esetén (vs NHE), amely a CuII(Ln)2 vegyületek esetében nem teljesül, mert az analóg Ni-tartalmú komplexektől eltérően itt az irreverzibilis elektronikus folyamat a felelős azért, hogy egyik réz működési modellvegyület sem jellemezhető IC50 értékkel megadható SOD-utánzó aktivitással (max. 30 % inhibíció volt mérhető). Továbbá a fenti Ni(II)-tartalmú vegyületeknél leírt atomrádiusz-változás is szerepet játszik az inaktivitásban. 39. táblázat A CuII(Ln)2 komplexek redoxipotenciál értékei ferrocénre és a NHE redoxipotenciáljára vonatkoztatva. Komplex 24 25

Epa (mV) -675 -686

Epk (mV) – –

E°’Cu(II)/Cu(I ) fc (mV) – –

E°’ox/red NHE (mV) – –

26

-855

–

–

–

27

-980

–

–

–

28

-1020

–

–

–

29

-990

–

–

–

30

-486

–

–

–

Kapcsolatot találtunk továbbá a komplexek redoxi tulajdonságai és a bennük található központi ionok rendszáma, azaz a fémek kovalens atomrádiuszának változása között (47. ábra). Azt tapasztaltuk, hogy a rendszám növekedésével Mn-tól Cu-ig, a redoxipotenciálértékek folyamatos csökkenést mutatnak, amely a rendszám növekedése következtében a na-gyobb méretű atomoknak tulajdonítható végeredményben. Ezzel fordított arányban a SOD-utánzó aktivitások csökkenését mértük a Mn-Cu sorrendben, amelyet a méréseink során bizonyítottunk is.

76

Eredmények és értékelésük

Cu(II/I)

E/V 47. ábra A redoxipotenciál-értékek változása a Fe-, Mn-, Co-, és Ni-, és Cu-tartalmú komplexek esetében standard kalomel elektróddal (SCE) szemben (a háromszögek az irreverzibilis redukció tartományát jelölik, a vízszintes vonalak pedig a reverzibilis átmeneteket). A következő 48. ábrán a HL4 ligandummal képzett MII(L4)2 összetételű SOD-utánzó vegyületeinket ábrázoltuk, azonos ligandum környezet esetén a központi ionok minőségét vizsgálva.

5

N HL4

3

6

-1 -1

k cat (10 M s )

4

2

1

0

Mn

Co

Fe

Ni

Cu

48. ábra Az MII(L4)2 összetételű komplexek számolt katalízis állandó értékei a központi ionok minőségének változása esetén

77

Eredmények és értékelésük A fenti megállapításnak megfelelően azt az eredményt kaptuk, hogy a kisebb kovalens atomrádiusszal rendelkező Mn, Fe és Co-tartalmú vegyületek rendelkeztek mérhető SODutánzó aktivitás értékkel, amelyek közül a vastartalmú komplexnél tapasztaljuk a legmagasabb kSOD-értéket. Ami a fenti kijelentés ismeretében nem meglepő. Bizonyítja azt a tényt, hogy a szuperoxid dizmutáz aktivitás erős függőséget mutat a központi ion minősége (és természetesen a vele szoros kapcsolatban lévő redoxipotenciál-értékek) tekintetében. 4.3. CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata Az 1:2 összetételű komplexekkel ellentétben az 1:1 arányú vegyületeink ciklikus voltametria méréseinek eredményei azt mutatták, hogy mindegyik katalizátorunk rendelkezik egy reverzibilis egy elektronos redoxátmenettel (40. táblázat), ezeket a komplexek Cu(II)/Cu(I) átmenetéhez rendelhetjük (49. ábra). A különböző ligandumok hatására az ECu(II)/Cu(I) vs. Fc+/Fc redoxpotenciál értékek eltolódást mutatnak, tehát a ligandumok donor sajátságai befolyásolják a Cu(I) stabilitását (41. táblázat).

35 34 31 32 33

E/mV 49. ábra A CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl komplexek CV diagramjai.

78

Eredmények és értékelésük 40. táblázat A CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl komplexek redoxipotenciál értékei a ferrocén redoxipotenciáljára vonatkoztatva. Komplex 35

Epa (mV) -486

Epk (mV) -650

E°’Cu(II)/Cu(I) fc (mV) -573

E°’ox/red NHE (mV) 97

34 31 32

-855 -635 -980

-724 -835 -860

-662 -735 -760

16

33

-736

-826

-781

-85 -93 -122

41. táblázat A CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl IC50 és kSOD értékei NBT reagens jelenlétében. Komplex

IC50 (10-6 M)

kSOD (106 M-1s-1)

35 34

1,21

0,14

10,85

1,51

2,06

0,08

6,37

0,25

33

7,19

0,16

1,83

0,04

31

10,99

0,36

1,19

0,04

32

27,37

1,90

0,48

0,03

A ciklikus voltametria mérések eredményeként azt kaptuk, hogy mindegyik vegyületünk rendelkezik egy kvázi reverzibilis egy elektronos redoxátmenettel. Az ECu(II)/Cu(I) potenciál értékek közel 200 mV-ot változnak. Az iménti megállapítás fontos különbség az 1:2 arányú komplexekhez képest, amelyeket már tárgyaltunk az előző 4.2 fejezetben, és tisztáztuk miért nem rendelkeznek mérhető SOD-utánzó aktvitás értékkel. A hangsúly nem a velük történő összehasonlításon alapul, hiszen más a vegyületek összetétele, és a koordinációs övezetük is, előbbiek oktaéderes szerkezetűek, ezek az enzimmodellek pedig négyes és ötös koordinációjú komplexek. A redoxi tulajdonságok hatását vizsgálva a SOD-utánzó aktivitások tekintetében megállapítható, hogy a vegyületek számolt katalízis állandói az ECu(II)/Cu(I) vs. Fc+/Fc értékekkel lineárisan változnak, de ezek csak a redukciós potenciálokkal korrelálnak (50. ábra) ebben az esetben. Látható, hogy a legpozitívabb karakterű (azaz potenciálú) komplex mutatja a legnagyobb SOD-utánzó aktivitást. Tehát a ligandumok elektronikus és donor sajátsága fontos tényező a SODkatalízis tekintetében ebben az esetben is, mint a többi korábban tárgyalt rendszernél. Az ECu(II)/Cu(I) vs. Fc+/Fc értékeket a kSOD (106 M-1s-1) értékek logaritmusának függvényében ábrázolva a pontokra egyenes illeszthető, aminek meredeksége pozitív (50. ábra). Ezeknél a modellvegyületeknél nem vizsgáltuk a mechanizmust.

79

Eredmények és értékelésük

8 N Ar

6

-1 -1

log k cat (10 M s )

7,5 7

35 34

6,5

N Ar

N

NH

HN Ar H N

N Ar

Ar =

HL 1

N

N

HL4

33 N

6 5,5

31

S HL2

N

32

S

40

240

HL7

HL3

N

5 -160

N

440

640

840

Epot. vs. NHE (mV)

50. ábra A redukciós potenciálok és a SOD-aktivitások logaritmusa közötti összefüggés normál hidrogén elektróddal szemben. Az egy-egy összetételű CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl modellvegyületeknél feltételezhetően azért tapasztaltunk mérhető SOD-utánzó aktivitást − az 1:2 összetételű komplexekkel ellentétben − mert az enzim aktív centruma is négyes és ötös koordinációjú állapotokon keresztül végzi a feladatát a SOD-katalízis során. Az előállított komplexeink is az enzim aktív helyéhez hasonló szerkezettel rendelkeznek. 4.4. Kataláz modellek A hidrogén-peroxid élő szervezetekben történő lebontását részint mangántartalmú kataláz enzimek végzik (2.1. fejezet). A fenti folyamatok rendkívül fontosak, mivel a hidrogénperoxid a sejtfalra nézve káros, ún. reaktív oxigén „specieszek” (ROS) forrásaként is szóba jöhet. Ebből kiindulva a kataláz aktivitást mutató komplexek is felértékelődtek. Ezek közül is azoknak van kitüntetett szerepe, amelyek a sejtmembránon méretüknél fogva könnyen átjutnak, és a szervezetre nézve nem bizonyulnak károsnak. A mangán(II) tartalmú komplexek előállítása ezenfelül új katalizátorrendszerek kidolgozását is lehetővé teszi, amelyek alkalmazásra találhatnak olyan, gyakorlati szempontból is fontos területeken, mint a textilfehérítés ill. a cellulózipar. Ismeretes, hogy e két ágazatban jelenleg a hidrogén-peroxid ill. más peroxigénvegyületek fémkomplex katalizátorok

80

Eredmények és értékelésük jelenlétében történő aktiválása az uralkodó módszer (bleach catalysis). Modellvegyületeink tervezése során a fenti szempontoknak való megfelelés vezérelt bennünket. 4.5. A Mn(II)-tartalmú modellvegyület előállítása és jellemzése A továbbiakban az HL1 ligandum felhasználásával állítottunk elő kristályvizet tartalmazó mangán(II)-klorid segítségével egy [MnII(HL1)]Cl2 összetételű komplexet (51. ábra). A MnCl2.4 H2O-t és az HL1-t argon alatt összemérjük, majd tiszta MeCN : MeOH (1:1) elegyéből 20 ml-t adunk hozzá. Az adagolás után narancssárga csapadékos oldat képződött, amelyet a reakcióidő leteltével szűrtünk, hideg metanollal és éterrel mostunk, majd vákuumban szárítottunk.

HN

N N H

HN N

+

N

H N

MnCl2.

4 H2O

MeOH:MeCN 1:1 20 ml, Ar

N

HN N

Mn

N

N

Cl II

Cl

HN

N

51. ábra A [MnII(HL1)]Cl2 komplex előállítása. Melegítés hatására a szín mélyül, téglavörössé válik. 6 órás refluxáltatást követően, a csapadékos oldatot szűrjük, kevés éterrel mossuk. Eredményként vörös színű port kapunk. A komplex szerkezetét spektroszkópiai vizsgálatokkal (IR, UV-VIS) (42. táblázat), összetételét elemanalízissel, ESR és röntgendiffrakciós módszerrel azonosítottuk (43-45. táblázat). A felvett infravörös spektrumon (kálium-bromid pasztillával) az 1654 cm-1-nél jelentkező υ(C=N) sáv, valamint a υ(NH) vegyértékrezgés megjelenése 3203 cm-1-nél is a ligandum protonált formájával történő koordinációt támasztják alá. Az UV-VIS spektrumon látható

- * átmenetek 430, 455 és 485,5 nm-nél szintén az

izoindolin-származék neutrális formájával történő komplexképződést igazolják.

81

Eredmények és értékelésük 42. táblázat A [MnII(HL1)]Cl2 komplex spektroszkópiai adatai. Komplex (szín) [MnII(HL1)]Cl2

IR (cm-1) KBr

UV-Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)] 4,33 (430)

ν(NH) = 3203

4,39 (455)

ν(C=N) =1654

4,19 (485,5)

43. táblázat A [MnII(HL1)]Cl2 komplex ESR adatai. I.g = 1,9998

aMn = 94,0 G

II.g = 2,0005

aMn = 80,0 G

Oldatban két Mn komplex szuperpozíciója. Ez pedig annak köszönhető, hogy a ligandum imines helyzetű protonja, 50 % -os valószínűséggel egyaránt megtalálható a pirrol gyűrű külső nitrogénjein.

52. ábra A [MnII(HL1)]Cl2 komplex röntgenszerkezete. A röntgenszerkezet (52. ábra) alapján elmondható, hogy a komplexünk kissé torzult trigonális bipiramisos térszerkezetű. A trigonalitás foka: η = 0,936. Ez egy olyan geometriai faktor, amely a trigonális bipiramisos és tetragonális piramisos geometriák közötti térszerkezetű komplexeket jellemzi. Kiszámítása: η = (β-α)/60 képlet alapján történik. β az axiális helyzetű kötésszög értékét, α pedig az ekvatoriális irányban mérhető legnagyobb kötésszöget jelenti. Ennek megfelelően az alapsíkban a 2 Cl --ion és az N4-es nitrogénatom találhatók, axiális pozícióban pedig az N1- és N12-nitrogénatomok foglalnak helyet.

82

Eredmények és értékelésük 44. táblázat A [MnII(HL1)]Cl2 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet

C22H15Cl2MnN7.C3H7NO

Szín Molekulatömeg (g/mol) Hőmérséklet (K)

fekete 649,44 130(2)

Besugárzási hullámhossz Kristályrendszer

Mo-K = 0,71070 Å monoklin C 2/c

Tércsoport Elemi cella méretei a [Å]

19,973(9)

b [Å]

12,561(4) 12,180(6) 90,000 107,98(17)

c [Å] (°) β (°) γ (°)

90,000 3

Elemi cella térfogata [Å ] Z Sűrűség (számított) [Mg/m3] -1

2907,0(2) 4 1,484

Abszorpciós koeff., μ [mm ]

0,682

F(000) Kristály mérete [mm]

1340

tartomány [°] Index tartományok

Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma Végső R [I > 2 (I)]

0,55

0,18

0,18

o

3,16 30,50 -25 h 25 -14 k 16 -15 l 15 3327 2403 R1 = 0,0479 wR2 = 0,1047

45. táblázat A [MnII(HL1)]Cl2 komplex fontosabb kötésszögei és távolságai. Kötés

Kötéshossz (Å)

Kötés

Kötésszög (°)

Mn1–Cl1 Mn1–N1 Mn1–N4 C1–N1 N3–C1 N4–C8

2,314(9) 1,959(9) 2,007(3) 1,347(3) 1,360(3) 1,390(3)

Cl1–Mn1–Cl2 N1–Mn1–N4 N1–C1–N2 N4–Mn1–Cl1 N1–Mn1–Cl1 N1–Mn1–N12

119,53(4) 87,87(5) 111,0(2) 120,24(2) 91,61(7) 175,74(11)

83

Eredmények és értékelésük 4.6. A Mn(II)-tartalmú modellvegyület kataláz aktivitása Az előállított [MnII(HL1)]Cl2 komplex kataláz-aktivitásának vizsgálata azt mutatta, hogy a komplex katalizálja a hidrogén-peroxid bomlását. Az előállított szintetikus vegyületünk azért nagy jelentőségű, mert Lewis-bázis jelenléte nélkül katalizálja a bomlási folyamatunkat. A Kaizer és munkatársai által jellemzett [MnII(HL4)]Cl2 [121] komplex csak imidazol és piridin mint koligandumok és Lewis-bázisok hozzáadása után mutatott katalitikus aktivitást a dizmutációs folyamatban. A reakciókat C2H5CN oldószerben, 20 ˚C-on végeztük. A reakciókinetikai méréseket gázvolumetriás módszerrel, a keletkező dioxigén térfogatának mérésén keresztül végeztük. A szubsztrátum (hidrogén-peroxid) mennyiségét állandó értéken tartva a [MnII(HL1)]Cl2 komplexre nézve elsőrendű kinetikát kaptunk (53. ábra, R = 99,83 %). A komplex koncentrációját állandó értéken tartva, a hidrogén-peroxid koncentrációját változtatva lineáris összefüggéshez jutottunk (54. ábra, R = 99,56 %). A vegyület további jelentősége abban mutatkozik meg, hogy két cikluson keresztül is képes változatlan aktivitással bontani a hidrogén-peroxidot (55. ábra). A kataláz működési modell legfontosabb reakciókinetikai adatait a 46. táblázat tartalmazza.

Vin ( × 10-4 Ms -1 )

4

3

2

1

0 0

5

10

15

20

-5

[Mn] ( × 10 M) 53. ábra A kezdeti sebesség értékek a kiindulási [MnII(HL1)]Cl2 - koncentráció függvényében, [H2O2]0 = 0,229 M, t = 20 °C, propionitril oldószerben.

84

Eredmények és értékelésük

14

10

-4

-1

Vin ( × 10 Ms )

12

8 6 4 2 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

[H2 O2 ](M)

54. ábra A kezdeti sebesség értékek a H2O2 koncentrációjának függvényében, [MnII(HL1)]Cl2 = 6,10·10-4 M, t = 20 °C, propionitril oldószerben.

20

10

2

10 [O2 ] (M)

15

5

0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

t(sec) 55. ábra A H2O2 diszproporciója a [MnII(HL1)]Cl2 katalizátor jelenlétében az első két ciklusban. [MnII(HL1)]Cl2 = 1,2 × 10-4 M, [H2O2]t = 630 s = 2,0 × 10-1 M, t = 20 oC, EtCN oldószerben.

85

Eredmények és értékelésük 46. táblázat A hidrogén-peroxid [MnII(HL1)]Cl2 -katalizált bomlásának reakciókinetikai adatai.

1

t (°C) 20

[Mn] (10-4 M) 1,52

[H2O2] (10-1 M) 2,29

d[H2O2]/dt (10-4 Ms-1) 1,44 ± 0,15

2

20

3,05

2,29

2,89 ± 0,24

4,136 ± 0,24 4,138 ± 0,24

3

20

6,10

2,29

5,74 ± 0,29

4,109 ± 0,22

4

20

12,2

2,29

11,5 ± 0,36

4,116 ± 0,23

5

20

6,10

1,53

3,45 ± 0,09

3,696 ± 0,18

6

20

6,10

1,92

4,93 ± 0,18

4,209 ± 0,21

7

20

6,10

2,68

7,03 ± 0,23

4,300 ± 0,24

8

20

6,10

3,06

7,92 ± 0,24

4,243 ± 0,22

9

20

6,10

3,82

9,25 ± 0,31

3,969 ± 0,23

10

20

6,10

4,59

11,5 ± 0,026

4,107 ± 0,24

Mérés száma

k (M-1s-1)

kátlag = 3,974 ± 0,22 A reakciókinetikai mérések alapján a reakció mechanizmusa az alábbi egyenletekkel írható fel (31-33). Az irodalomban hasonló mechanizmust feltételeznek [Mn II(salen)]tartalmú rendszerre. [64]. Feltételezésünk szerint a reakció első lépésében alakul ki a tulajdonképpeni katalizátor. A kialakuló Mn(III)-komplex hidrogén-peroxiddal reagálva egy mangán(III)-hidrogén-peroxid adduktot eredményez (K1), melynek heterolitikus bomlása a sebességmeghatározó lépés (k2). A keletkező Mn(V)-oxo komplex hidrogén peroxid jelenlétében Mn(III)-komplexre, vízre és oxigénre bomlik (k3).

Mn(II) + H2O2 Mn(III) + H2O2 Mn(III) O O

Mn(III) + OH + OH K1

H

k2

H

lassú k3

Mn(V) O + H2O2

gyors

Mn(III) O O

H

(31)

H Mn(V) O + H2O Mn(III) + H2O + O2

(32)

(33) (49)

Összefoglalásként megállapíthatjuk, hogy a [MnII(HL1)]Cl2 -összetételű komplex katalizálja a H2O2 vízzé, illetve dioxigénné való dizmutációját, tehát reakciója

86

Eredmények és értékelésük funkcionális kataláz modellnek tekinthetők. A kinetikai vizsgálatok ismeretében kijelenthetjük, hogy a szubsztituensek helyes megválasztása nagymértékben befolyásolja a reakció sebességét. A táblázat adataiból látható, hogy egyszerű modellvegyületünk a valódi kataláz enzimek aktivitásának csak töredékével rendelkezik, de az enzim működésének leírására kiválóan alkalmas.

87

Összefoglalás

5. Összefoglalás SOD-utánzó modellvegyületek Előállítottunk többféle izoindolin-alapvázú ligandumot, amelyeket megvizsgáltunk spektroszkópiai módszerekkel (IR, UV-Vis), összetételüket pedig elemanalízissel határoztuk meg. Ezek felhasználásával a továbbiakban átmenetifém-tartalmú komplexet állítottunk elő MnII, FeII, CoII, NiII és CuII központi ionnal. Ezeket spektroszkópiai módszerekkel vizsgáltuk (IR, UV-Vis, ESR), összetételüket elemanalízissel határoztuk meg és kilenc esetben röntgendiffrakciós méréssel igazoltuk szerkezetüket. Redoxi tulajdonságaikat is vizsgáltuk ciklikus voltametriával. Megállapítottuk, hogy a kapott komplexek a szuperoxid dizmutáz enzim funkcionális modelljeinek tekinthetők. A komplexek jellemzését követően, indirekt módszerekkel mértük azok SOD utánzó aktivitását NBT és citokróm c(III) indikátorok jelenlétében. A mérések során igazoltuk, hogy a Mn- és Fe-tartalmú a Co-tartalmúak egy része, továbbá a CuII(HLn)Cl2 és CuII(Ln)Cl összetételű rézkomplexek mutatnak aktivitást. A CV diagramok értékeléséből kiderül, hogy a ligandumok donor sajátságai befolyásolják a központi ion redoxi sajátságait. A SOD-utánzó aktivitás a féllépcső potenciál több esetben értékekkel lineárisan változik, tehát a ligandumok elektronikus hatásának fontos szerepe van a SOD-utánzó aktivitásban ugyanakkor legalább ilyen jelentős hatással bír az oxidáció során kialakuló geometriai átrendeződés is. A Mn(II)-tartalmú vegyületek esetében elvégezve a SOD-aktivitás méréseket azt tapasztaltuk, hogy mindegyik érték közel hasonló értéket mutat egyetlen kivétel a benzimidazol oldalkarokat tartalmazó komplex esetében, ahol elképzelésünk szerint a redoxi sajátságok mellett domináns szerepe van a ligandum perifériálisan elhelyezkedő NHcsoportjának a kiugróan magas SOD-utánzó aktivitás elérésében, ugyanakkor a redoxipotenciál változásában szerepe van az oxidáció során kialakuló geometriai átrendeződésnek is. Az EMn(II)/Mn(III)-vel egyenes arányban növekvő kSOD sebességi állandó belsőszférás reakciómechanizmusra enged következtetni. A Fe(II)-tartalmú SOD-utánzó modellek esetén az EFe(II)/Fe(III)-vel egyenes arányban növekvő kSOD sebességi állandó értékek a Fe(II)-tartalmú komplexek esetén a ligandumok donor-tulajdonságai befolyásolják a SOD-utánzó aktivitást, amely ennél a vegyületcsoportnál mutatkozik meg egyértelműen. Továbbá megállapítható, hogy az elvégzett mérések alapján a

88

Összefoglalás leghatékonyabb katalizátoroknak ezek az enzimműködést utánzó vegyületek tekinthetőek. A reakció mechanizmusa a Mn(II)-tartalmú enzimmodellekhez hasonlóan feltételezhetően belsőszférás folyamat. A Co(II)-tartalmú vegyületek esetében csak a komplexek felénél tapasztaltunk IC50értékkel megadható SOD-utánzó aktivitást és azt is csak egy keskeny potenciáltartományban. Csak a piridil-oldalkarokat tartalmazó származékoknál tapasztaltunk mérhető aktivitást és megállapítottuk, hogy az elektronküldő csoportok csökkentik a SOD-utánzó aktivitást. A Ni(II)-tartalmú rendszerben egyik komplex sem rendelkezett IC50-értékkel megadható SOD-utánzó aktivitással, amelyet megmagyaráztunk, azzal az eredménnyel, hogy nem érték el a féllépcső potenciál értékeik a -0,16 V < E1/2 (vs. NHE) < 0,89 V tartomány alsó határát. Ugyanez a megállapítás igaz a Cu(II)-tartalmú bisz(izoindolináto) komplexek esetén is, amely magyarázható a redoxipotenciál-értékek és a kovalens atomrádiuszok közötti összefüggéssel. Azaz a központi ionok növekvő kovalens atomrádiusza következtében a redoxipotenciál-értékek folyamatos csökkenést mutatnak. Ezzel összefüggésben a katalízis állandók is egyre kisebbek, a SOD-utánzó aktivitásokat jellemző IC50-értékek pedig nagyobbak lettek. Az egy-egy összetételű Cu(II)-tartalmú modellvegyületeknél pedig feltételezhetően azért tapasztaltunk mérhető SOD-utánzó aktivitást, mert az enzim aktív centruma is négyes és ötös koordinációjú állapotokon keresztül végzi a feladatát a SOD-katalízis során.

Az

előállított komplexeink szerkezete pedig ezekhez hasonló.

Kataláz modellvegyületek Kataláz modellként előállítottunk egy Mn(II)-tartalmú komplexet, nevezetesen a [MnII(HL1)]Cl2 összetételű vegyületet. Szerkezetét spektroszkópiai (IR, UV-Vis, ESR) mérésekkel, összetételét elemanalízissel és röntgendiffrakciós méréssel is igazoltuk. Vizsgáltuk az előállított komplex kataláz aktivitását, a hidrogén-peroxid vízzé és dioxigénné történő reakciójában. Megállapítottuk, hogy a kapott komplexünk szerkezeti kataláz modellnek tekinthető. Összefoglalásként pedig elmondható, hogy a [MnII(HL1)]Cl2 összetételű komplex katalizálja a H2O2 vízzé, illetve dioxigénné való dizmutációját, tehát reakciói funkcionális kataláz modellnek is tekinthetők.

89

Kísérleti rész

6. KÍSÉRLETI RÉSZ Kísérleteink levegő és nedvesség kizárásával, azaz inert technika alkalmazásával végeztük. Az alkalmazott argon gázt P2O5-os és blaugéles szárítórendszeren továbbá szén-dioxid és dioxigénmentesítőn át (KOH és DEOXO katalizátor) szárítottuk. A használt oldószereket desztillációval tisztítottuk és argon alatt tároltuk. A műszeres vizsgálatokhoz alkalmazott készülékek: spektrofotométer: Shimadzu UV-160A UV-VIS, spektrofotométer: Agilent 8453, infravörös spektrofotométer: Thermo Nicolet Avatar 330 FT-IR, elemi analizátor: Carlo Erba EA 1108 C,H,N,S, ESR készülék: Bruker ELEXIS E500 CW, röntgendiffraktométer: Rigaku R-AXIS, röntgendiffraktométer: Nonius Kappa CCD, gázkromatográf: HP 5830A (lángionizációs detektor), CIP SIL 8CB kolonna, gázkromatográf: HP 5890A (lángionizációs detektor), Super Cowax 10 kolonna, Az előállított ligandumok és komplexek kiindulási anyagai kereskedelmi termékek voltak, az előállítás az irodalomban leírtak szerint történt.

A ligandumok és a komplexek előállításának leírása: HL1: 1,20 g (9,39 mmol) ftalonitrilt és 2,50 g (18,8 mmol) 2-amino-benzimidazolt olvadékfázisban 190 oC-on 19 órán reagáltatunk az ammóniafejlődés megszűnéséig. A kapott világossárga színű kristályokat szűrtük, éterrel mostuk és vákuumban szárítjuk, majd 200 ml MeOH-ból átkristályosítjuk. Hozam: 2,62 g (71,0 %). Op.: 369-371 oC. Elemanalízis (%): C25H21N7 = C: 71,58, H: 5,05, N: 23,37 (számított), C: 71,20, H: 5,10, N: 23,70 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3423, 3203, 3068, 3015, 1652, 1625, 1507, 1413, 1368, 1266, 1213, 1102, 1066, 996, 915, 820, 739, 694, 637, 563, 506. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 271 (4,11), 288 (4,30), 303 (4,23), 314,5 (4,20), 347 (4,37), 369 (4,36),

90

Kísérleti rész 388 (4,35), 412,5 (4,31), 440 (4,30), 470 (4,05). 1H-NMR (dmf-d7), δ/ppm: 2,15 (s, 1H); 3,50 (s, 2H); 7,34 (m, 4H); 7,85 (m, 6H); 8,09 (m, 2H). HL2: 1,09 g (8,50 mmol) ftalonitrilt és 2,50 g (17,0 mmol) 2-amino-N-metilbenzimidazolt olvadékfázisban 190 oC-on 19 órán reagáltatunk az ammóniafejlődés megszűnéséig. A kapott világossárga színű kristályokat szűrjük, éterrel mossuk és vákuumban szárítjuk, majd 200 ml MeOH-ból átkristályosítjuk. Hozam: 3,04 g (85,1 %). Op.: 197-199 oC. Elemanalízis (%): C24H19N7 = C: 71,09, H: 4,72, N: 24,18, (számított) C: 70,92, H: 4,83, N: 24,32 (talált). FT-IR (KBr): 3111, 3048, 2957, 2924, 1642, 1621, 1478, 1434, 1321, 1266, 1209, 1095, 1050, 824, 739, 694. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 289 (4,37), 316 (4,19), 348 (4,33), 373 (4,39), 393 (4,38), 420 (4,33), 447 (4,35), 478 (4,11). 1HNMR (dmf-d7), δ/ppm: 4,06 (m, 6H); 7,62 (m, 4H); 7,90 (m, 4H); 8,23 (m, 4H). HL3: 4,35 g (30,0 mmol) 1,3-diimino-izoindolint és 6,00 g (60,0 mmol) 2-amino-tiazolt folyadékfázisban 0,666 g (6,00 mmol) vízmentes CaCl2 jelenlétében n-BuOH-ban 48 órán refluxáltatunk az ammóniafejlődés megszűnéséig. A kapott aranysárga színű kristályokat szűrjük, éterrel mossuk és vákuumban szárítjuk. Hozam: 7,46 g (80,0 %). Op.: 258-260 oC. Elemanalízis (%): C14H9N5S2 = C: 54,00 H: 2,91 N: 22,49 (számított), C: 54,30 H: 2,82 N: 22,32 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3207, 3109, 3076, 1658, 1617, 1478, 1376, 1299, 1131, 1050, 873, 776, 706, 596. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 288 (3,54), 374 (3,94), 396 (4,01), 420 (4,05), 448 (3,86), 485 (sh, 3,18). 1H-NMR (CDCl3), δ/ppm: 7,18 (d, 2H); 7,63 (d, 2H); 7,77 (d, 2H); 8,00 (d, 2H).

13

C-NMR (CDCl3), δ/ppm: 117,6; 122,9; 132;

135; 141; 152,7. HL4: 3,84 g (30,0 mmol) ftalonitrilt és 5,65 g (60,0 mmol) 2-amino-piridint olvadékfázisban reagáltatunk és 200 oC-on tartjuk a hőmérsékletet 8 órán keresztül. Ezt a műveletet az ammóniafejlődés megszűntéig végezzük. A kivált sárgászöld színű anyagot szűrjük, éterrel mossuk és vákuumban szárítjuk, majd MeOH-ból átkristályosítjuk. Hozam: 6,77 g (75,5 %). Op.: 175-178 oC. Elemanalízis (%): C24H27N5 = C: 74,77, H: 7,06, N: 18,17 (számított), C: 74,27, H: 7,00 N: 18,73 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3260, 3199, 3064, 3035, 1707, 1646, 1625, 1581, 1454, 1426, 1376, 1262, 1217, 1143, 1099, 1037, 886, 776, 739, 686, 539. UV Vis 91

Kísérleti rész (DMF) [λmax, nm (log )]: 239 (4,25), 295,5 (4,24), 316,5 (4,07), 330 (4,16), 346 (4,20), 366 (4,25), 385 (4,30), 408 (4,07). 1H-NMR (CDCl3), δ/ppm: 2,07 (s, 1H); 7,00 (m, 2H); 7,36 (d, 2H); 7,53 (q, 4H); 7,92 (m, 2H); 8,52 (m, 2H). 13C-NMR (CDCl3), δ/ppm: 31,32; 36,35; 120,09; 122,46; 123,14; 131,52; 135,70; 137,93; 147,69; 153,59; 160,39; 162,41. HL5: 3,91 g (30,0 mmol) ftalonitrilt és 6,61 g (60,0 mmol) 2-amino-3-pikolint olvadékfázisban 200 oC-on visszafolyós hűtővel csatlakoztatva a rendszert 24 órán át refluxáltatjuk, az ammóniafejlődés megszűntéig. Zöld anyagot kapunk, amelyet 200 ml MeOH-ból átkristályosítva világoszöld, pelyhes csapadékot kapunk. Hozam: 6,73 g (67,3 %). Op.: 115-118 oC. Elemanalízis (%): C20H17N5 = C: 73,37, H: 5,27, N: 21,39, (számított), C: 73,56, H: 5,42, N: 21,02 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3384, 3288, 3048, 3019, 2958, 2917, 1654, 1622, 1571, 1462, 1412, 1253, 1193, 1103, 1032, 1008, 824, 777, 666, 563, 481. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 276 (4,29), 300 (4,19), 335 (4,16), 347 (4,19), 369,5 (4,18), 387,5 (4,18). 1H-NMR (CDCl3), δ/ppm: 2,06 (s, 1H); 2,80 (m, 6H); 6,84 (m, 2H); 7,53 (m, 4H); 7,96 (q, 2H). 13C-NMR (CDCl3), δ/ppm: 24,58; 118,36; 119,49; 122,37; 135,46; 138,22; 152,81; 156,85; 160,03. HL6: 3,74 g (29,2 mmol) ftalonitrilt és 6,32 g (58,4 mmol) 2-amino-4-pikolint olvadékfázisban 200 oC-on visszafolyós hűtővel csatlakoztatva a rendszert 24 órán át refluxáltatjuk, az ammóniafejlődés megszűntéig. Zöldesbarna anyagot kapunk, amelyet 2szer MeOH-ból átkristályosítva világoszöld, pelyhes csapadékot kapunk. Hozam: 3,30 g (33,0 %). Op.: 150-151 oC. Elemanalízis (%): C20H17N5 = C: 74,36, H: 6,78, N: 18,85, (számított), C: 74,56, H: 6,68, N: 18,76 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3215, 3048, 2917, 1641, 1629, 1593, 1540, 1463, 1358, 1305, 1241, 1188, 1127, 1035, 928, 883, 812, 694, 587, 502, 456. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 276 (4,31), 330 (4,15), 346 (4,20), 366 (4,24), 385 (4,29), 408 (4,08). 1

H-NMR (CDCl3), δ/ppm: 2,06 (s, 1H); 2,99 (m, 6H); 6,63 (s, 2H); 6,95 (d, 2H); 7,29 (m,

2H); 7,31 (m, 2H); 8,11 (d, 2H).

13

C-NMR (CDCl3), δ/ppm: 20,32; 39,05; 39,26; 39,47;

49,17; 120,88, 121,86; 122,92; 130,99; 134,94; 146,79, 148,65; 152,90; 159,51. HL7: 1,07 g (8,32 mmol) ftalonitrilt és 2,50 g (16,64 mmol) 2-amino-benztiazolt olvadékfázisban 180 oC-on 14 órán reagáltatunk az ammóniafejlődés megszűnéséig. A kapott

92

Kísérleti rész narancssárga színű kristályokat szűrjük, éterrel mossuk és vákuumban szárítjuk, majd 200 ml DMF-ből átkristályosítjuk. Hozam: 0,98 g (27,9 %). Op.: 305-306 oC. Elemanalízis (%): C22H23N5S2 = C: 64,21, H: 3,18, N: 17,02 (számított), C: 64,43, H: 3,25 N: 17,20 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3231, 3052, 2991, 1637, 1610, 1587, 1474, 1425, 1385, 1295, 1199, 1164, 1094, 1041, 935, 910, 846, 786, 755, 707, 641, 580, 443. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 292 (3,95), 355 (3,90), 369 (3,94), 390 (3,90), 416 (3,89), 443 (3,95), 473 (3,84), 508 (2,42). 1H-NMR (DMSO), δ/ppm: 2,72 (s, 1H); 7,24 (t, 2H); 7,36 (t, 2H); 7,53 (d, 2H), 7,73 (d, 2H), 7,79 (d, 2H), 8,00 (d, 2H). MnII(L1)2 1: Feloldunk 0,26 g (1,33 mmol) MnCl 2.4H2O-ot 10 ml MeOH-ban és 1,00 g (2,65 mmol) HL1-t 10 ml MeCN-ben. Majd a fémsót tartalmazó oldatot a ligandum oldatához csepegtetem. 10 perccel a reflux megindulását követően 370

L (2,65

mmol) Et3N-t adunk az oldathoz. Egy éjszakán át kevertetjük a vörösbarna csapadékos oldatot, majd szűrjük, hideg MeOH-lal és dietil-éterrel mossuk, végül vákuumban tömegállandóságig szárítjuk. Hozam: 0,84 g (78 %). Elemanalízis (%): C44H28N14Mn = C: 65,43; H: 3,49; N: 24,28 (számított), C: 65,94; H: 3,61; N: 24,49 (mért). FT IR (KBr, cm -1): 3416, 3215, 1626, 1532, 1507, 1446, 1417, 1315, 1266, 1213, 1189, 1107, 1042, 1005, 923, 886, 784, 747, 711, 645, 617, 559, 523, 453. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log )]: 347 (4,47), 362 (4,50), 382 (4,43), 432 (4,55), 456 (4,60), 487 (4,40). A többi komplex előállítása a Mn II(L1)2-komplexnél leírtak alapján történt. MnII(L2)2 2: Hozam: 82 % Elemanalízis (%): C48H36N14Mn = C: 66,74; H: 4,20; N: 22,70 (számított), C: 66,30; H: 4,31; N: 23,06 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3048, 2929, 1634, 1614, 1548, 1466, 1385, 1319, 1287, 1266, 1180, 1152, 1095, 1074, 1009, 935, 841, 813, 743, 702, 653, 568, 547, 465. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 304 (4,37), 350 (4,49), 366 (4,55),

387 (4,43), 438 (4,62), 464 (4,69), 498 (4,50). MnII(L3)2 3: Hozam: 89 % Elemanalízis (%): C28H16N10S4Mn = C: 49,77; H: 2,39; N: 20,73 (számított), C: 50,12; H: 2,50; N: 20,88 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3117, 3096, 1594, 1516, 1491,

93

Kísérleti rész 1406, 1364, 1298, 1287, 1230, 1187, 1089, 1048, 895, 870, 808, 779, 710, 668, 639, 603, 529, 506. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 348 (4,31), 360 (4,32), 432 (4,50),

454 (4,59), 484 (4,42). MnII(L4)2 4: Hozam: 78 %. Elemanalízis (%): C28H16N10S4Mn = C: 49,77; H: 2,39; N: 20,73 (számított), C: 50,12; H: 2,50; N: 20,88 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3117, 3096, 1594, 1516, 1491, 1406, 1364, 1298, 1287, 1230, 1187, 1089, 1048, 895, 870, 808, 779, 710, 668, 639, 603, 529, 506. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 348 (4,31), 360 (4,32), 432 (4,50),

454 (4,59), 484 (4,42). MnII(L5)2 5: Hozam: 51 %. Elemanalízis (%): C40H32N10Mn = C: 67,15; H: 4,15; N: 20,61 (számított), C: 67,19; H: 4,17; N: 20,48. FT IR (KBr, cm -1): 3044, 2954, 2909, 1634, 1577, 1527, 1454, 1405, 1377, 1348, 1283, 1209, 1193, 1168, 1083, 1062, 993, 895, 858, 772, 768, 711, 674, 568, 494. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 306 (4,52), 315 (4,53), 339 (4,45),

413 (4,59), 436 (4,71), 464 (5,58). MnII(L6)2 6: Hozam: 68 %. Elemanalízis (%): C40H32N10Mn = C: 67,15; H: 4,15; N: 20,61 (számított), C: 67,19; H: 4,17; N: 20,48 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3044, 2954, 2909, 1634, 1577, 1527, 1454, 1405, 1377, 1348, 1283, 1209, 1193, 1168, 1083, 1062, 993, 895, 858, 772, 768, 711, 674, 568, 494. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 306 (4,52), 315 (4,53), 339

(4,45), 413 (4,59), 436 (4,71), 464 (5,58). FeII(L3)2 9: Feloldunk 1,00 g (3,22 mmol)

HL 3-t és 0,41 g (1,61 mmol)

FeII(ClO4)2·xH2O-t 20 mL MeOH-ban, majd 450 μL (3,22 mmol) Et3N-t adunk hozzá argon atmoszféra alatt, ezután a sötétzöld csapadékos oldatot egy éjszakán át kevertetjük majd inerten szűrjük. A sötétzöld terméket mossuk 20 ml frissen desztillált MeOH-lal és 20 ml frissen desztillált dietil-éterrel. Hozam: 0,70 g (64 %). Elemanalízis (%): C28H16FeN10S4 = C: 49,70; H: 2,38; N: 20,70 (számított), C: 49,55; H: 2,52; N: 20,52 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3110, 3090, 1520, 1471, 1290, 1230, 1187, 1102, 1072, 921, 874, 812, 710, 643, 523. UV Vis (DMF)[

94

max,

nm (log )]:

Kísérleti rész 788 (4,02), 463 (4,43), 435 (4,50), 404 (4,53), 346 (4,30), 288 (4,56). A többi komplex előállítása a FeII(L3)2-komplexnél leírtak alapján történt. FeII(L1)2 7: Hozam: 72 % Elemanalízis (%): C44H28FeN14 = C: 65,35; H: 3,49; N: 24,25 (számított), C: 65,19; H: 3,37; N: 24,08 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3419, 3060, 1616, 1533, 1471, 1446, 1416, 1374, 1315, 1271, 1191, 1115, 1029, 748. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 493

(4,28), 453 (4,49), 389 (4,40), 367 (4,45), 319 (3,29). FeII(L2)2 8: Hozam: 61 % Elemanalízis (%): C48H36FeN14 = C: 66,67; H: 4,20; N: 22,68 (számított) C: 66,51; H: 4,13; N: 22,72 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3056, 2933, 1622, 1552, 1483, 1471, 1434, 1386 1325, 1287, 1186, 1099, 1074, 739. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 487

(4,45), 454 (4,62), 433 (váll, 4,60), 349 (4,55). FeII(L4)2 10: Hozam: 73 % Elemanalízis (%): C36H24FeN10 = C: 66,26; H: 3,70; N: 21,45 (számított), C: 65,95; H: 3,75; N: 21,22 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3051, 1629, 1569, 1528, 1458, 1425, 1305, 1290, 1269, 1189, 1064, 1000, 780, 774, 716. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 440

(4,21), 410 (4,45), 390 (4,40), 347 (4,16), 331 (4,24), 397 (4,31), 297 (4,32). FeII(L6)2 11: Hozam: 43 % Elemanalízis (%): C40H32FeN10 = C: 67,80; H: 4,55; N: 19,77 (számított), C: 68,04; H: 4,62; N: 19,85 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3056, 2921, 2847, 1572, 1516, 1466, 1394, 1346, 1288, 1184, 1066, 996, 931, 805, 706. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 439

(4,50), 411 (4,65), 392 (4,57), 347 (4,19), 331 (4,32), 307 (4,43). FeIII(L3)2(CF3SO3)(1ox) 9ox: Feloldunk 0,32 g (1,02 mmol) HL 3-t és 0,18 g (0,51 mmol) Fe II(CF3SO3)2-ot 10 mL MeCN-ben, majd 140 μL (1,01 mmol) Et 3N-t adunk hozzá argon atmoszféra alatt. Az oldatot egy éjszakán keresztül dioxigénatmo szféra alatt kevertetjük. A kivált zöld színű kristályokat szűrjük, kevés hideg MeOH -lal mossuk, éterrel szárítjuk. Hozam: 0,20 g (41%).

95

Kísérleti rész Elemanalízis (%): C29H16F3FeN10O4S5.CH3CN = C: 42,96; H: 2,21; N: 17,78 (számított), C: 42,92; H: 2,16; N: 17,82 (talált). FT-IR (KBr, cm -1): 3400, 3105, 3083, 1593, 1517, 1491, 1298, 1251, 1235, 1213, 1162, 1101, 1032, 879, 746, 714, 651, 634, 515. UV Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 480 (4,40), 440 (4,50), 414 (4,43), 345

(4,31), 290 (4,52). NiII(L1)2 12: Feloldunk 0,17 g (1,04 mmol) NiCl2.2H2O 10 mL MeOH-ban és 0,76 g (2.01 mmol) HL1-t adunk hozzá 10 mL MeCN-ben oldva. Majd 280 L (2,00 mmol) Et3N-t adunk hozzá cseppenként, majd 6 órán át refluxáljuk a vörösbarna csapadékos oldatot. Ezt követően az oldószer mennyiségének felét vákuumban elpárologtatjuk. A barna csapadékos oldatot szűrjük, mossuk hideg MeOH-lal és dietil-éterrel, majd vákuumban szárítjuk tömegállandóságig. Hozam: 73%. Elemanalízis (%): C44H28N14Ni = C: 65,12; H: 3,48; N: 24,16 (számított), C: 65,24; H: 3,51; N: 24,28 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3376, 3064, 1621, 1536, 1506, 1445, 1415, 1368, 1315, 1268, 1190, 1123, 1017, 927, 750, 702, 571. UV-Vis (DMF) [

max,

nm

(log )]: 353 (4,49), 444 (4,56), 469 (4,67), 500 (4,54). A többi komplex előállítása a Ni II(L1)2-komplexnél leírtak alapján történt. NiII(L2)2 13: Hozam: 83%. Elemanalízis (%): C48H36N14Ni = C: 66,45; H: 4,18; N: 22,60 (számított), C: 66,52; H: 4,21; N: 22,81 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3052, 2925, 1621, 1556, 1470, 1389, 1327, 1287, 1188, 1010, 743, 706, 550. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 358 (4,54), 447

(4,59), 474 (4,65), 508 (4,47). NiII(L3)2 14: Hozam: 80%. Elemanalízis (%): C28H16N10S4Ni = C: 49,50; H: 2,37; N: 20,61 (számított), C: 49,82; H: 2,40; N: 20,78 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3101, 1594, 1523, 1491, 1406, 1364, 1307, 1287, 1230, 1193, 1094, 1053, 878, 714, 641. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]:

360 (4,38), 382 (4,28), 433 (4,50), 460 (4,54), 492 (4,45). NiII(L4)2 15: Hozam: 57%. Elemanalízis (%): C36H24N10Ni = C: 65,98; H: 3,69; N: 21,37 (számított), C: 65,82; H:

96

Kísérleti rész 3,62; N: 21,18 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3080, 3051, 1635, 1573, 1525, 1456, 1424, 1363, 1308, 1271, 1191, 1090, 1073, 998, 876, 774, 717, 694, 636, 515. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 322 (váll, 4,23), 336 (4,19), 353 (3,99), 432 (4,40), 460

(4,40). NiII(L5)2 16: Hozam: 75%. Elemanalízis (%): C40H32N10Ni = C: 67,53; H: 4,53; N: 19,69 (számított), C: 67,69; H: 4,47; N: 19,88 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3080, 2974, 2939, 1640, 1572, 1533, 1458, 1402, 1360, 1283, 1215, 1197, 1177, 1099, 1068, 1036, 989, 900, 770, 718, 677, 567, 494. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 297 (4,27), 319 (4,30), 363 (4,04), 420 (4,30),

443 (4,52), 473 (4,48). NiII(L6)2 17: Hozam: 55%. Elemanalízis (%): C40H32N10Ni = C: 67,53; H: 4,53; N: 19,69 (számított), C: 67,69; H: 4,59; N: 19,58 (talált). FT IR (KBr, cm -1): 3064, 2945, 2916, 1639, 1574, 1558, 1515, 1463, 1395, 1352, 1286, 1212, 1181, 1084, 1073, 1000, 935, 802, 772, 708, 594, 515, 460. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 312 (4,32), 320 (4,32), 335 (4,29), 407 (4,53),

432 (4,54), 460 (4,53). CoII(L1)2 18: Feloldunk 0,16 g (0,67 mmol) CoCl2·6H2O-ot és 0,50 g (1,32 mmol) HL1et 20 mL 1:1 arányú MeOH:MeCN elegyében, majd 2 ekvivalens Et 3N-t adunk hozzá. A vörösbarna csapadékos oldatot 9 órán át kevertetjük szobahőmérsékleten, majd szűrjük, hideg MeOH-lal és éterrel mossuk végül vákuumban szárítjuk. Hozam: 0,40 g (74 %). Elemanalízis (%): C44H28N14Co = C: 65,11; H: 3,48; N: 24,16 (számított), C: 64,75; H: 3,45; N: 24,10 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3391, 3060, 1614, 1548, 1507, 1450, 1316, 1184, 1124, 747, 698. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 364 (4,19), 466 (4,12), 539

(3,85). A többi komplex előállítása a Co II(L1)2-komplexnél leírtak alapján történt. CoII(L2)2 19: Hozam: 0,50 g (87%). Elemanalízis (%): C48H36N14Co = C: 66,43; H: 4,18; N: 22,60 (számított), C: 66,20; H: 4,15; N: 22,43 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3056, 2929, 1617, 1556, 1471, 1383, 1323,

97

Kísérleti rész 1282, 1184, 1095, 739, 702. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 360 (4,48), 451 (4,55),

475 (4,56), 513 (4,31). CoII(L3)2 20: Hozam: 0,38 g (85%). Elemanalízis (%): C28H16N10S4Co = C: 49,48; H: 2,37; N: 20,61 (számított), C: 49,75; H: 2,43; N: 20,48. FT IR (KBr, cm-1): 3105, 1597, 1519, 1303, 1188, 1094, 1054, 874, 715. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 359 (4,34), 413 (4,40), 436 (4,19), 463 (4,45), 509

(4,06). CoII(L4)2 21: Hozam: 0,31 g (72%). Elemanalízis (%): C36H24N10Co = C: 65,96; H: 3,96; N: 21,37 (számított), C: 65,86; H: 3,92; N: 21,23. FT IR (KBr, cm-1): 3052, 1572, 1523, 1458, 1421, 1270, 1189, 1091, 1074, 776, 718. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 287 (4,52), 322 (4,45), 333 (4,45), 387

(4,37), 410 (4,51), 433 (4,50), 474 (4,15). CoII(L5)2 22: Hozam: 0,33 g (70%). Elemanalízis (%): C40H32N10Co = C: 67,51; H: 4,53; N: 19,68 (számított), C: 67,70; H: 4,60; N: 19,80 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3073 w, 2950 w, 1575 m, 1540 vs, 1459 m, 1404 m, 1177 m, 1100 m, 1065 s, 770 m. UV-vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 284 (4,47),

334 (4,41), 423 (4,34), 447 (4,36), 486 (4,20). CoII(L6)2 23: Hozam: 0,36 g (76%). Elemanalízis (%): C40H32N10Co = C: 67,51; H: 4,53; N: 19,68 (számított), C: 67,64; H: 4,56; N: 19,74 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3064, 2973, 1569, 1520, 1462, 1287, 1186, 1070, 710. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 286 (4,45), 319 (4,40), 333 (4,38), 410

(4,55), 433 (4,54), 476 (4,11). CuII(L1)2 24: Feloldunk 0,10 g (0,8 mmol) Cu(OCH3)2-ot 10 ml MeOH-ban és hozzáadunk 0,61 g (1,61 mmol) HL1-et 10 ml MeCN-es oldat formájában. Ezt követően 2 ekvivalens Et3N-t adunk hozzá. A csapadékos oldatot 8 órán át refluxáljuk, majd a képződött barna kristályokat szűrjük hideg metanollal és éterrel mossuk, végül vákuumban szárítjuk. Hozam: 0,70 g (85 %).

98

Kísérleti rész Elemanalízis (%): C44H28N14Cu = C: 64,74; H: 3,46; N: 24,02 (számított), C: 64,67; H: 3,42; N: 24,12. FT IR (KBr, cm-1): 3416, 3113, 3068, 1614, 1552, 1506, 1466, 1414, 1386, 1315, 1279, 1195, 1123, 1095, 1070, 996, 915, 822, 741, 689, 639, 566, 506, 453. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 290 (4,48), 316 (4,43), 368 (4,60), 387 (4,58), 414

(4,53), 440 (4,54), 470 (4,34), 765 (1,86). A többi komplex előállítása a Cu II(L1)2-komplexnél leírtak alapján történt. CuII(L2)2 25: Hozam: 0,79 g (91%). Elemanalízis (%): C48H36N14Cu = C: 66,08; H: 4,16; N: 22,48 (számított), C: 66,37; H: 4,24; N: 22,72 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3052, 2933, 1612, 1555, 1470, 1386, 1324, 1283, 1181, 1148, 1095, 1068, 1003, 739, 698, 653, 547, 465. UV-Vis (DMF) [

max,

nm

(log )]: 293 (4,54), 370 (4,66), 389 (4,63), 424 (4,60), 449 (4,63), 481 (4,44), 775 (1,76). CuII(L3)2 26: Hozam: 0,50 g (90%). Elemanalízis (%): C28H16N10S4Cu = C: 49,15; H: 2,36; N: 20,47 (számított), C: 49,32; H: 2,50; N: 20,38 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3109, 3080, 1613, 1532, 1483, 1460, 1413, 1372, 1299, 1284, 1229, 1188, 1090, 1045, 894, 873, 804, 780, 710, 641, 628, 534, 510. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 358 (4,39), 382 (4,35), 423 (4,58), 450 (4,46), 483

(4,39), 700 (1,71). CuII(L4)2 27: Hozam: 0,42 g (80%). Elemanalízis (%): C36H24N10Cu = C: 65,49; H: 3,66; N: 21,22 (számított), C: 65,80; H: 3,80; N: 20,98 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3068, 3046, 1630, 1573, 1533, 1458, 1426, 1352, 1307, 1270, 1147, 1086, 1062, 995, 877, 781, 714, 694, 634, 535, 517. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 296 (4,45), 320 (4,43), 332 (4,45), 346 (4,39), 387 (4,43), 410

(4,42), 450 (4,25), 700 (1,83). CuII(L5)2 28: Hozam: 0,61 g (85%). Elemanalízis (%): C40H32N10Cu = C: 67,07; H: 4,50; N: 19,55 (számított), C: 67,49; H: 4,17; N: 19,83 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3070, 3045, 2954, 2919, 1599, 1573, 1544, 1459, 1406, 1373, 1283, 1176, 1084, 1058, 988, 900, 858, 777, 770, 713, 676, 570, 498.

99

Kísérleti rész UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 280 (4,49), 303 (4,44), 317 (4,44), 328 (4,43), 339

(4,44), 401 (4,49), 425 (4,50), 461 (4,30), 720 (1,96). CuII(L6)2 29: Hozam: 0,69 g (89%). Elemanalízis (%): C40H32N10Cu = C: 67,07; H: 4,50; N: 19,55 (számított), C: 67,49; H: 4,17; N: 19,83 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3051, 2963, 2917, 1603, 1574, 1521, 1466, 1397, 1353, 1289, 1239, 1183, 1085, 1067, 1001, 935, 881, 814, 775, 710, 596, 519, 458. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 309 (4,40), 320 (4,38), 335 (4,40), 351 (4,26), 401

(4,37), 421 (4,49), 446 (4,37), 750 (2,12). CuII(L7)2 30: Hozam: 0,54 g (76%). Elemanalízis (%): C44H24N10S4Cu = C: 59,75; H: 2,73; N: 15,84 (számított), C: 60,10; H: 2,82; N: 15,93 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3056, 1630, 1609, 1524, 1497, 1454, 1421, 1380, 1311, 1298, 1184, 1190, 1038, 756, 706, 640. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]:

274 (4,73), 360 (4,43), 370 (4,53), 392 (4,40), 446 (4,59), 475 (4,66), 508 (4,46), 870 (1,77). [CuII(HL1)]Cl2 31: Bemérjük a CuCl2 (0,31 g, 2,31 mmol) és a HL1 megfelelő mennyiségét, (0,18 g 2,20 mmol) majd 25 mL CH2Cl2-t adunk hozzá, ezután 6 órán át refluxáljuk. A kivált csapadékot szűrjük, 20 ml hideg tiszta MeOH-lal és 10 ml dietiléterrel mossuk, végül vákuumban szárítjuk. Hozam: 1,06 g (88%). Elemanalízis (%): C22H15Cl2N7Cu = C: 51,73; H: 2,95; N: 19,16 (számított), C: 51,62; H: 2,78; N: 19,25 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3412, 3158, 3088, 1658, 1630, 1618, 1601, 1560, 1511, 1439, 1415, 1380, 1323, 1213, 1145, 1115, 1096, 1054, 1004, 746, 698, 649, 530, 453. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 294 (4,15), 369 (4,24), 389 (4,17), 423

(4,21), 451 (4,26), 483 (4,06), 790 (1,67). A többi komplex előállítása a Cu II(HL1)Cl2-komplexnél leírtak alapján történt. [CuII(L2)]Cl 32: Hozam: 0,84 g (76%). Elemanalízis (%): C24H18ClN7Cu = C: 57,26; H: 3,60; N: 19,48 (számított), C: 56,95; H: 3,48; N: 19,32 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3048, 2937, 1553, 1499, 1471, 1446, 1401,

100

Kísérleti rész 1323, 1294, 1115, 1098, 1008, 747, 702, 654, 547. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 295

(4,05), 369 (4,24), 389 (4,17), 431 (4,15), 458 (4,19), 491 (4,00), 790 (1,77). [CuII(L3)]Cl 33: Hozam: 0,74 g (82%). Elemanalízis (%): C14H8ClN5S2Cu = C: 41,07; H: 1,97; N: 17,11 (számított), C: 40,83; H: 2,05; N: 17,24 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3080, 1551, 1500, 1466, 1413, 1380, 1300, 1240, 1193, 1160, 1098, 1066, 874, 706, 637, 526. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 345

(3,77), 359 (3,82), 379 (3,74), 423 (3,89), 444 (4,00), 478 (3,82), 670 (1,58). [CuII(HL4)]Cl2 34: Hozam: 0,90 g (95%). Elemanalízis (%): C18H13Cl2N5Cu = C: 49,84; H: 3,02; N: 16,14 (számított), C: 50,12; H: 3,14; N: 16,39 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3272, 3203, 3040, 2937, 1664, 1632, 1596, 1558, 1530, 1484, 1470, 1436, 1381, 1303, 1267, 1211, 1100, 1083, 865, 781, 708, 522. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 313 (4,16), 321 (4,16), 336 (4,19), 352 (4,06), 403

(4,09), 423 (4,21), 448 (4,06), 810 (1,71). [CuII(L7)]Cl 35: Hozam: 0,98 g (88%). Elemanalízis (%): C24H18ClN7Cu = C: 51,86; H: 2,37; N: 13,75 (számított), C: 51,47; H: 2,48; N: 13,55 (talált). FT IR (KBr, cm-1): 3055, 1599, 1590, 1528, 1499, 1412, 1387, 1325, 1231, 1187, 1099, 1060, 764, 717, 660, 443. UV-Vis (DMF) [

max,

nm (log )]: 296

(3,96), 362 (4,04), 375 (4,06), 397 (3,93), 448 (3,94), 476 (4,40), 511 (3,84), 875 (2,10). [MnII(HL1)]Cl2: 0,396 g (2,0 mmol) MnCl2.4 H2O-t és 0,785 g (2,0 mmol) HL1-t argon alatt összemérünk, majd tiszta MeCN : MeOH (1:1) elegyéből 20 ml-t adunk hozzá. Az adagolás után narancssárga csapadékos oldat képződik. Melegítés hatására a szín mélyül, téglavörössé válik. 6 órás refluxáltatást követően, a csapadékos oldatot szűrjük, kevés éterrel mossuk. Eredményként vörös színű port kapunk. Hozam: 0,95 g (86,8 %). Op.: 302 oC-on bomlik. Elemanalízis (%): C22H15Cl2MnN7 = C: 54,86, H: 4,24, N: 17,91, (számított) C: 54,89, H: 4,21, N: 17,90 (talált). FT-IR (KBr, cm-1): 3375, 3281, 3056, 2937, 1654, 1593, 1499, 1422, 1315, 1283, 1185, 1091, 1037, 927, 784, 743, 702, 608, 522. UV Vis (DMF) [λmax, nm (log ε)]: 271,5 (4,15), 297 (4,23), 346 (4,29), 361 (4,31), 380,5 (4,23), 430 (4,33), 455 (4,39), 485,5 (4,19).

101

Kísérleti rész A SOD-utánzó aktivitás mérésének leírása McCord-Fridovich módszerrel A SOD-utánzó aktivitás mérését 298 K hőmérsékleten végeztük indirekt módszer alkalmazásával, melynek alapja, hogy különböző referencia-reagensek felhasználásával relatív sebességi állandókat határozunk meg. Az indikátor reagenseink a nitroblue tetrazolium (NBT) és a citokróm c(III) voltak. A szuperoxid gyök-anion a xantin/xantin oxidáz reakció eredményeként képződőtt in situ. A reakciót spektrofotometriásan követtük, amelyre az NBT-ből képződő diformazán képződésének követése nyújtott lehetőséget λ = 560 nm-en, ugyanezt a citokróm c(III) esetében λ = 550 nm-en végeztük. A teszt reakciókat 0,01 M-os HEPES (N-2-hidroxietilpiperazin-N-2’-etánszulfonsav) pufferben végeztük pH = 7,6-nál. NBT (1,7 × 10-4 M), xantin (10-4 M) és kataláz enzim (~175 U/ 3 ml) összekevert oldatához megfelelő mennyiségű xantin oxidázt adagolva indítottuk a reakciót, hogy beállítsuk a ΔA550,560 = 0,024-0,028/min azaz 1 µM/min O2· – képződést. Az NBT redukciójának mértékét a vizsgált SOD-utánzó komplexek (0-20 × 10-6 M) jelenlétében és hiányában mértük. A SOD-utánzó komplexek a xantin oxidáz enzim inhibícióját okozhatják, a lehetséges mellékreakciókat a húgysavképződés követésével λ = 296 nm-en külön tesztreakcióban igazoltuk. Ezután a SOD-utánzó aktivitásokat meghatároztuk az IC50 értékek megállapításával (μM, az a SOD-utánzó komplex-koncentráció, amely az NBT vagy citokróm c(III) redukciójának 50 %-os értékét okozza.) minden vizsgált vegyületre.

102

Irodalomjegyzék

7. Irodalomjegyzék [1]

R. W. Hay, Bioinorganic Chemistry, Ellis Harwood Ltd,, Chiester (1984).

[2]

E. Kőrös, Bioszervetlen kémia, Gondolat Kiadó, Budapest (1980).

[3]

B. Halliwell and J M.C. Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, Clarendon Press Oxford (1989).

[4]

O. I. Aruoma, Free Radicals, Oxidative Stress, and Antioxidants in Human Health and Disease, J. Am. Oil Chem. Soc., 75, 199 (1998).

[5]

I. Fridovich, J. Biol. Chem., 264, 7761 (1989).

[6]

J. M. McCord and I. Fridovich, J. Biol. Chem., 244, 6049 (1969).

[7]

J. V. Bannister, W. H. Bannister, G. Rotilio, CRC Crit. Rev. Biochem., 22, 111

[8]

J. M. McCord, I. Fridovich, J. Biol. Chem., 243, 5753 (1968).

[9]

T. Mann, D. Keilin, Proc. R. Soc. Ser. B., 126, 303 (1938).

[10]

L. Pauling, Trends Biochem. Sci., 4, N270 (1979).

[11]

P. F. Knowles, J. F. Gibson, F. M. Pick, R. C. Bray, J. Biochem., 111, 53

[12]

W. Huber, T. L. Schulte, S. Carson, R. E. Goldhamer, E. E. Vogin, 12, 308

[13]

B. M. Babior, R. S. Kipnes, J. T. Curnutte, J. Clin. Invest., 52, 741 (1973).

[14]

M. Patel and D. J. Brian, Trends Biochem. Sci., 30, 358 (1999).

[15]

W. Park, D. Lim, Bioorg. & Med. Chem. Lett., 19, 614 (2009).

[16]

B. Halliwell and J M.C. Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, Clarendon Press Oxford (1989).

[17]

O. I. Aruoma, Free Radicals, Oxidative Stress, and Antioxidants in Human Health and Disease, J. Am. Oil Chem. Soc., 75, 199 (1998).

[18]

D. Sorescu, D. Weiss, B. Lassegue, R. E. Clempus, K. Szocs, G. P. Sorescu, et al., Circulation, 105, 1429 (2002).

[19]

S. K. Nelson, S. K. Bose, J. M. McCord, Free Rad. Biol. Med., 16, 195 (1994).

[20]

D. P. Barondeau, C. J. Kassmann, C. K. Bruns, J. A. Tainer, E. D. Getzoff, Biochemistry, 43, 8038 (2004).

[21]

M. L. Ludwig, A. L. Metzger, K. A. Pattridge and W. C. Stallings, J. Mol. Biol., 219, 335 (1991).

[22]

G. E. Borgstahl, H. E. Parge, M. J. Hickey, W. F. Beyer Jr., R. A. Hallewell and J. A. Tainer, Cell, 71, 107 (1992).

[23]

L. J. Farrugia, J. Appl. Crystallogr., 30, 565 (1997).

103

Irodalomjegyzék [24]

M. M. Whittaker, C. A. Ekberg, R. A. Edwards, E. N. Baker, G. B. Jameson and J. W. Whittaker, J. Phys. Chem. B., 102, 4668 (1998).

[25]

C. L. Fisher, J.-L. Chen, J. Li, D. Bashford and L. Noodleman, J. Phys. Chem., 100, 13498 (1996).

[26]

J. W. Whittaker, Methods Enzymol., 349, 80 (2002).

[27]

M. W. Parker and C. C. Blake, J. Mol. Biol., 199, 649 (1988).

[28]

M. W. Parker, C. C. Blake, D. Barra, F. Bossa, M. E. Schinina, W. H. Bannister and J. V. Bannister, Protein Eng., 1, 393 (1987).

[29]

M. E. Martin, B. R. Byers, M. O. Olson, M. L. Salin, J. E. Arceneaux and C. Tolbert, J. Biol. Chem., 261, 9361 (1986).

[30]

S. Sugio, B. Y. Hiraoka and F. Yamakura, Eur. J. Biochem., 267, 3487 (2000).

[31]

J. W. Whittaker, Biochem. Soc. Trans., 31, 6 (2003).

[32]

J. J. Perry, A. S. Hearn, D. E. Cabelli, H. S. Nick, J. A. Tainer, D. N. Silverman Biochemistry, 48, 3417 (2009).

[33]

T. J. Lyons, H. Liu, J. J. Goto, A. Nersissian, J. A. Roe, J. A. Graden, C. Café, L. M. Ellerby, D. E. Bredesen, E. B. Gralla and J. S. Valentine, Proc. Natl. Acad. Sci,. USA, 93, 12240 (1996).

[34]

J. Wuerges, J-W. Lee, Y-I. Yim, H-S. Yim, S-O. Kang and K. D. Carugo, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 101, 8571 (2004).

[35]

M. A. Hough, S. S. Hasnain, J. Mol. Biol., 287, 579 (1999).

[36]

S. V. Antonyuk, R. W. Strange, S. L. Marklund, S. S. Hasnain, J. Mol. Biol., 388, 310 (2009).

[37]

A. Gärtner, U. Weser, Molecular and Functional Aspects of Superoxide Dismutases, in Topics in Current Chemistry, F. Vögtle, E. Weber, Eds., SpringerVerlag: Berlin, vol. 136, p. 1, (1986).

[38]

B. J. Hathaway, M. Duggan, A. Murphy, J. Mullane, C. Power, A.Walsh, B. Walsh, Coord. Chem. Rev. 36, 267 (1981).

[39]

U. Sakaguchi, W. A. Addison, J. Chem. Soc., Dalton Trans, 600 (1978).

[40]

J. Butler, W. H. Koppenol, E. Margoliash, J. Biol. Chem, 257, 10747 (1982).

[41]

D. P. Riley, Chem. Rev., 99, 2573 (1999).

[42]

T. Nagano, Yuki Gosei Kagaku, 47, 843 (1989).

[43]

D. Salvemini, Z.-Q. Wang, J. Zweier, A. Samouilov, H. Macarthur, T. Misko, M. Currie, S. Cuzzocrea, J. Sikorski and D. P. Riley, Science, 286, 304 (1999).

104

Irodalomjegyzék [44]

S. Melov, J. Ravenscroft, S. Malik, M. S. Gill, D. W. Walker, P. E. Clayton, D. C. Wallace, B. Malfroy, S. R. Doctrow and G. J. Lithgow, Science, 289, 1567 (2000).

[45]

I. Fridovich, CRC Handbook of Methods for Oxygen Radical Research, (Ed. R. A. Greenwald), CRC: Boca Raton, FL, 51, (1985).

[46]

J. W. Whittaker, Metal Ion sin Biological Systems, vol. 37, Manganese and its Role in Biological Processes, (Ed. A. Sigel and H. Sigel), Marcel Dekker Inc. New York, 587 (2000).

[47]

E. A. Lewis, H. H. Khodr, R. C. Hider, J. R. Lindsay Smith and P. H. Walton, Dalton Trans., 187 (2004).

[48]

N. Kitajima, M. Osawa, N. Tamura, Y. Morooka, T. Hirano, M. Hirobe and T. Nagano, Inorg. Chem., 32 (1993).

[49]

A. Deroche, I. Morgenstern-Badarau, M. Cesario, J. Gulihem, B. Keita, L. Nadjo and C. Houee-Levin, J. Am. Chem. Soc., 118, 4567 (1996).

[50]

I. Spasojevic, I. Batanic-Haberle, R. D. Stevens, P. Hambright, A. N. Thorpe, J. Grodkowski, P. Neta and I. Fridovich, Inorg. Chem., 40, 726 (2001).

[51]

J. Lin, C. Tu, H. Lin, P. Jiang, J. Ding and Z. Guo, Inorg. Chem. Commun., 6, 262 (2003).

[52]

M. Patel and D. J. Brian, Trends Biochem. Sci., 30, 358 (1999).

[53]

W. Park, D. Lim, Bioorg. & Med. Chem. Lett., 19, 614 (2009).

[54]

Z. R. Liao, X. F. Zheng, B. S. Luo, L. R. Shen, D. F. Li, H. L. Liu, W. Zhao, Polyhedron, 20, 2813 (2001).

[55]

C. D. Putnam, A. S. Arvai, Y. Bourne and J. A. Tainer, J. Mol. Biol., 296, 295 (2000).

[56]

S. V. Antonyuk, V. R. Melik-Adamyan, A. N. Popov, V. S. Lamzin, P. D. Hempstead, P. M. Harrison, P. J. Artymyuk, V. V. Barynin, Crystallog. Rep., 45 (2000).

[57]

J. Reedijk, E. Bouwman, Bioinorganic Catalysis Second Ed., Revised and Expanded, Marcel Dekker, Inc., Chapter 12. by J. Wikaira & S. M. Gorun, (1999).

[58]

G. S. Allgood, J.J. Perry, J. Bacteriol., 168 (1986).

[59]

V. V. Barynin, M. M. Whittaker, S. V. Antonyuk, V. S. Lazmin, P. M. Harrison, P. J. Artymiuk, J. W. Whittaker, Structure, 9, 725 (2001).

[60]

S. V. Khangulov, V. V. Barynin, V. R. Melik- Adamyan, A. I. Grebenko, N. V. Voevodskay, S. N. Dobrykov, V. B. Il’ysova, Bioorgan. Khim., 12, 741 (Russian) (1986).

105

Irodalomjegyzék [61]

S. V. Khangulov, V. V. Barynin, N. V. Voevodskaya, A. I. Grebenko, Biochim. Biophys. Acta, 1020, 305 (1990).

[62]

R. M. Fronko, J. E. Penner- Hahn, C. J. Bender, J. Am. Chem. Soc., 110, 7554

[63]

S. V. Khangulov, P. J. Pessiki, V. V. Barynin, D. E. Ash, G. C. Dismukes, Biochemistry, 34, 2015 (1995).

[64]

G. S. Waldo, S. Yu, J. E. Penner- Hahn, J. Am. Chem. Soc., 114, 5869 (1992).

[65]

G. C. Dismukes, In Bioinorganic Catalysis, J. Reedijk, Marcel-Dekker: Amsterdam, (1992).

[66]

J. E. Penner - Hahn, In Manganase Redox Enzymes; V. L. Pecoraro, Verlag Chemie: New York (1992).

[67]

G. C. Dismukes, Chem. Rev., 96, 2909 (1996).

[68]

E. J. Larson, V. L. Pecoraro, J. Am. Chem. Soc., 113, 3810 (1991).

[69]

A. E. Meier, M. M. Whitaker, J. W. Whitaker, Biochem., 35, 348 (1996).

[70]

J. Kaizer, R. Csonka, G. Speier, M. Giorgi, M. Réglier, J. Mol. Catal. A: Chem., 236, 12 (2005).

[71]

E. J. Larson, V. L. Pecoraro, J. Am. Chem. Soc., 113, 7809 (1991).

[72]

Y. Naruta, K. Maruyama, J. Am. Chem. Soc., 113, 3595 (1991).

[73]

A. C. Rosenzweig, C. A. Frederick, S. J. Lippard, P. Nordlund, Nature, 366, 537 (1993).

[74]

M. U. Triller, W. Y. Hsieh, V. L. Pecoraro, A. Rompel, B. Krebs, Inorg. Chem., 41, 5544 (2002).

[75]

M. L. Pires dos Santos, A. Faljoni-Alário, S. A. Mangrich, A. M. da Costa Ferreira, J. Inorg. Biochem., 71, 71 (1998).

[76]

A. Gelasco, S. Bensiek, V. L. Pecoraro, Inorg. Chem., 37, 3301 (1998).

[77]

J. Penner-Hahn, In Manganese Redox enzymes: V. L. Pecoraro, Ed.; VCH Publishers: New York, p. 29 (1992).

[78]

A. E. M. Boelrijk, G. C. Dismukes, Inorg. Chem., 39, 3020 (2000).

[79]

A. Gelasco, V. L. Pecoraro, J. Am. Chem. Soc., 115, 7928 (1993).

[80]

J. Kaizer, G. Baráth, G. Speier, M. Reglier, M. Giorgi; Inorg. Chem. Commun. 10, 292 (2007).

[81]

R. R. Gagné, D. N. Marks, Inorg. Chem., 23, 65 (1984).

[82]

F. Fucassi, J. E. Lowe, K. D. Pavey, S. Shah, R. G. A. Faragher, M. H. L. Green, F. Paul, D. O’Hare, P. J. Cragg, J. Inorg. Biochem., 101, 225 (2007).

[83]

W. O. Siegl, J. Org. Chem., 42, 1872 (1977).

106

Irodalomjegyzék [84]

J. Kaizer, B. Kripli, G. Speier, L. Párkányi, Polyhedron, 28, 933 (2009).

[85]

B. Kripli, G. Baráth, É. Balogh-Hergovich, M. Giorgi, A. J. Simaan, L. Párkányi, J. S. Pap, J. Kaizer, G. Speier, Inorg. Chem. Commun., 14, 205 (2011).

[86]

J. Kaizer, G. Baráth, G. Speier, M. Reglier, M. Giorgi, Inorg. Chem. Commun., 10, 292 (2007).

[87]

É. Balogh-Hergovich, G. Speier, M. Reglier, M. Giorgi, E. Kuzmann, A. Vértes, Inorg. Chem. Commun., 8, 457 (2005).

[88]

P. T. Selvi, H.-Stoeckli-Evans, M. Palaiandavar, J. Inorg. Biochem., 99, 2110 (2005).

[89]

D. T. Sawyer, J. S. Valentine, Acc. Chem. Res., 14, 393 (1981).

[90]

S. Durot, C. Policar, F. Cisnetti, F. Lambert, J.-P. Renault, G. Pelosi, G. Blain, H. Korri-Youssoufi, J.-P. Mahy, Eur. J. Inorg. Chem., 3513 (2005).

[91]

I. Batinic-Haberle, I. Spasojevic, R. D. Stevens, P. Hambright, P. Neta, A. OkadoMatsumoto, I. Fridovich, Dalton Trans., 1696 (2004).

[92]

W. H. Koppenol, F. Levine, T. L. Hatmaker, J. Epp, J. D. Rush, Arch. Biochem. Biophys., 251, 594 (1986).

[93]

J. Stein, J. P. Fackler, G. J. Mcclune, J. A. Fee, L. T. Chan, Inorg. Chem., 18, 3511 (1979).

[94]

J. E. Huheey, Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, 3 rd ed., Harper & Row, New York, 1983.

[95]

T. A. Jackson, J. Xie, E. Yikilmaz, A. F. Miller, T. C. Brunold, J. Am. Chem. Soc., 124, 15064 (2002).

[96]

J. L. Hsu, Y. Hsieh, C. Tu, D. O’Connor, H. S. Nick, D. N. Silverman, J. Biol. Chem., 271, 17687 (1996).

[97]

C. Muscoli, S. Cuzzocrea, D. P. Riley, J. L. Zweier, C. Thiemermann, Z-Q. Wang, D. Salvemini, Brit. J. Pharmacol., 140, 445 (2003).

[98]

A. Maroz, G. F. Kelso, R. A. J Smith, D. C. Ware, R. F. Anderson, J. Phys. Chem., 112, 4929 (2008).

[99]

K. Barnese, E. B. Gralla, D. E. Cabelli, J. S. Valentine, J. Am. Chem. Soc., 130, 4604 (2008).

[100] D. E. Cabelli, B. H. J. Bielski, J. Phys. Chem., 88, 6291 (1984). [101] K. Aston, N. Rath, A. Naik, U. Slomczynska, O. F. Schall, D. P. Riley, Inorg. Chem., 40, 1779 (2001).

107

Irodalomjegyzék [102] I. Batinic-Haberle, I. Spasojevic, P. Hambright, L. Benov, A. L. Crumbliss, I. Fridovich, Inorg. Chem., 38, 4011 (1999). [103] I. Batinic-Haberle, L. Benov, I. Spasojevic, I. Fridovich, J. Biol. Chem., 273, 24521 (1998). [104] H. Lee, W. Park, D. Lim, Bioorg. Med. Chem. Lett., 20, 2421 (2010). [105] A. Puglisi, G. Tabbì, G. Vecchio, J. Inorg. Biochem., 98, 969 (2004). [106] G.-F. Liu, K. Dürr, R. Puchta, F. W. Heinemann, R. van Eldik, I. IvanovicBurmazovic, Dalton Trans., 6292 (2009). [107] D. F. Xiang, X. S. Tan, Q. W. Hang, W. X. Tang, B.-M. Wu, T. C. W. Mak, Inorg. Chim. Acta, 277, 21 (1998). [108] N. Kitajima, M. Osawa, N. Tamura, Y. Moro-Oka, T. Hirano, M. Hirobe, T. Nagano, Inorg. Chem., 32, 1879 (1993). [109] I. Deroche, I. Morgenstern-Badarau, M. Cesario, J. Guilhem, B. Keita, L. Nadjo, C. Houée-Levin, J. Am. Chem. Soc., 118, 4567 (1996). [110] B. H. J. Bielski, P. C. Chen, J. Am. Chem. Soc., 100, 1920 (1978). [111] U. D. Singh, A. K. Sharma, P. Tyagi, S. Upreti, R. K. Singh, Polyhedron, 25, 3628 (2006). [112] E. A. Lewis, H. H. Khodr, R. C. Hider, J. R. Lindsay Smith, P. H. Walton, Dalton Trans., 187 (2004). [113] J. S. Reboucas, I. Spasojevic, I. Batinic-Haberle, J. Biol. Inorg. Chem., 13, 289 (2008). [114] M. Tamura, Y. Urano, K. Kikuchi, T. Higuchi, M. Hirobe, T. Nagano, Pharm. Bull., 48, 1514 (2000). [115] M. Sjödin, J. Gatjens, L.C. Tabares, P. Thuéry, V.L. Pecoraro, S. Un. Inorg.Chem. 47, 2897 (2008). [116] G.-F. Liu, K. Dürr, R. Puchta, F. W. Heinemann, R. van Eldik I. IvanovicBurmazovic, Dalton Trans. 6292 (2009). [117] R. H. Weiss, A. G. Flickinger, W. J. Rivers, M. M. Hardy, K. W. Aston, U. S. Ryan, D. P. Riley, J. Biol. Chem., 268, 23049 (1993). [118] W. B. Greenleaf, D. N. Silverman, J. Biol. Chem., 277, 49282 (2002). [119] E. Suarez-Moriera, J. Yun, C.S. Birch, J. H. H. Williams, A. McCaddon, N. E. Brasch, J. Am. Chem. Soc., 131, 15078 (2009). [120] Pap J. S., Kripli B., Giorgi M., Kaizer J., Speier G. Transit. Met. Chem. 36, 481 (2011).

108

Irodalomjegyzék [121] J. Kaizer, T. Csay, P. Kővári, G. Speier, L. Párkányi, J. Mol. Catal., 280, 203 (2008).

109

Függelék

Függelék A dolgozat anyagához kapcsolódó közlemények 1. Synthesis, structure, and catalase-like activity of a novel Manganese(II) Complex: Dichloro[1,3-bis(2’-benzimidazolylimino)isoindoline] Manganese(II) Kaizer J., Kripli B., Speier G., Párkányi L. Polyhedron 28 (2009) 933-936. 2. Correlation between the SOD-like Activity of Hexacoordinate Iron(II) Complexes and Their Fe3+/Fe2+ Redox Potentials Kripli B., Baráth G., Balogh-Hergovich É., Giorgi M., Simaan A. J., Reglier M, Párkányi L., Pap J.S., Kaizer J. Inorg. Chem. Commun. 14 (2011) 205-209. 3. Comparison of the SOD-like Activity of Hexacoordinate Mn(II), Fe(II) and Ni(II) Complexes Having Isoindoline-Based Ligands Pap J.S., Kripli B., Váradi T., Giorgi M., Kaizer J., Speier G. J. Inorg. Biochem. 105 (2011) 911-918. 4. Tetra-, Penta-, and Hexacoordinate Copper(II) Complexes with N3 Donor Isoindoline-based Ligands: Characterization and SOD-like Activity Pap J.S., Kripli B., Bányai V., Giorgi M., Korecz L., Gajda T., Árus D., Kaizer J., Speier G. Inorg. Chim. Acta 376 (2011) 158-169. 5. Redox Properties of Cobalt(II) Complexes with Isoindoline-based Ligands Pap J.S., Kripli B., Giorgi M., Kaizer J., Speier G. Transit. Met. Chem. 36 (2011) 481-487. Könyvfejezet: 1. Insight into Coordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry Edited by: M. Melník, P. Segl’a, M. Tatarko Press of Slovak University of Technology, Bratislava 2009 Synthesis and Catalaselike activity of Manganese(II) Complexes with Isoindoline-based ligands Csay T., Baráth G., Kripli B., Kaizer J. és Speier G. A dolgozat anyagához szorosan nem kapcsolódó egyéb közlemények 1. A flexible hydroxy-bridged dicopper complex as catechol oxidase mimic Csay T., Kripli B., Giorgi M., Kaizer J., Speier G. Inorg. Chem. Commun. 13 (2010) 227-230. 2. Crystal structure of 1,3-bis(N-benzyl-2’-pyridylimino)isoindoline bromide monohydrate solvate, C32H26N5Br.H2O Kripli B., Kaizer J., Kupan A., Speier G. Giorgi M. Zeitschrift für Kristallographie-NCS 224 (2009) 47-48.

110

Függelék 3. József S. Pap, Andrea Matuz, Gábor Baráth, Balázs Kripli, Michel Giorgi, Gábor Speier, József Kaizer Boi-inspired flavonol and quinolone oxidation by a non-heme iron catalyst modeling the action of flavonol and 3-hydroxy-4(1)-quinolone 2,4-dioxygenases Journal of Inorg. Biochem. Közlésre elfogadva Hazai konferencián bemutatott előadások: 1. Kripli Balázs, Kaizer József, Speier Gábor: Pirokatechin oxidáz modelljének előállítása és vizsgálata XLIII. Komplexkémiai Kollokvium, Siófok, 2008. május 28-30. 2. Kripli Balázs, Pap József Sándor, Kaizer József, Speier Gábor: Hatos koordinációjú vas(II)-izoindolinát komplexek SOD-aktivitása és redoxpotenciálja közötti összefüggés XLV. Komplexkémiai Kollokvium, Mátrafüred, 2010. május 26-28. 3. Kaizer József, Kripli Balázs, Pap József Sándor, Speier Gábor: Aromás alkoholok szelektív oxidációja vas(III)-komplexekkel XLV. Komplexkémiai Kollokvium, Mátrafüred, 2010. május 26-28. 4. Kaizer József, Kripli Balázs, Pap József Sándor, Speier Gábor: Hatos koordinációjú vas(II)-izoindolinát komplexek SOD-aktivitása és redoxpotenciálja közötti összefüggés XXXIII. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2010. október 25-27. 5.

Pap József Sándor, Kripli Balázs, Bányai Vanda, Kaizer József, Speier Gábor: Négyes, ötös és hatos koordinációjú réz(II)-komplexek izoindolin típusú ligandu-mokkal: szerkezeti jellemzés és reaktivitás szuperoxid gyök-anion nal szemben MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25.

6. Pap József Sándor, Kripli Balázs, Váradi Tünde, Michel Giorgi, Kaizer József, Speier Gábor: Hatos koordinációjú Mn(II)-, Fe(II)-, és Ni(II)-izoindolát komplexek SOD-aktiví-tásának összehasonlítása MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25. 7. Kaizer József, Matuz Andrea, Kripli Balázs, Rácz Gergely, Baráth Gábor, Speier Gábor: Fémtartalmú flavonol 2,4-dioxigenáz enzimmodellek előállítása és vizsgálata MKE 1. Nemzeti Konferencia, Sopron, 2011. május 22-25. Idegen nyelvű előadások: 1. Balázs Kripli, Gábor Baráth, É. Balogh-Hergovich, Michel Giorgi,A. Jalila Simaan, Marius Reglier, László Párkányi, József S. Pap, József Kaizer: Correlation between the SOD-Like Activity of Hexacoordinate Iron(II) Complexes and Their Fe3+/Fe2+ Redox Potentials Marseille, Université Paul Cézanne Aix-Marseille Saint-Jerome Franciaország, 2010. május 5-9.

111

Függelék

2. József Sándor Pap, Tünde Váradi, Balázs Kripli, Michel Giorgi, József Kaizer, Gábor Speier: SOD-Like Activity of Hexacoordinate Manganese(II) Complexes with Tripodal Isoindoline Ligands Veszprém, Pannon Egyetem, 2010. október 15. 3.

József Sándor Pap, Balázs Kripli, Tünde Váradi, József Kaizer, Gábor Speier: Fémtartalmú izoindolin-bázisú komplexek szuperoxid dizmutáz aktivitása XXIII. International Conference and Bioinorganic Chemistry, Smolenice, 5-10 June, 2011 New Trend sin Coordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry - Book of Abstracts Press of Slovak University of Technology, Bratislava 2011

4.

József Kaizer, Andrea Matuz, Balázs Kripli, József Sándor Pap, Gábor Speier: Átmenetifém-tartalmú flavonol 2,4-dioxigenázok vizsgálata XXIII. International Conference and Bioinorganic Chemistry, Smolenice, 5-10 June, 2011 New Trend sin Coordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry - Book of Abstracts Press of Slovak University of Technology, Bratislava 2011

Külföldi konferencián bemutatott poszterek: 1. Tamás Csay, Balázs Kripli, József Kaizer, Gábor Speier Catechol Oxidase activity of a flexible OH-bridged dicopper Complex International Conferens of Coordination Chemistry, Jeruzsálem, 2008. július 19-25. 2. Balázs Kripli, József Kaizer, Gábor Speier, László Párkányi Synthesis, Structure and Catalase-like Activity of a Novel Manganese(II) Complex 10th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (10th ISABC), Debrecen, 2009. szeptember 25-28. 3. József S. Pap, Balázs Kripli, József Kaizer, Gábor Speier Iron, Nickel, Copper and Manganese Chaelating Properties of Novel 3N-Donor Ligands International Conferens of Coordination Chemistry (10th ISABC), Debrecen, 2009. szeptember 25-28. 4. Balázs Kripli, József S. Pap, Gábor Baráth, József Kaizer, Gábor Speier Synthesis, structure and SOD-like activity of Iron(II) Complexes with Novel isoindoline-based ligands EUCHEM Conference on Organic Free Radicals, Bologna, 2010. június 28- július 2. 5. József S. Pap, Balázs Kripli, Tünde Váradi, Michel Giorgi, József Kaizer, Gábor Speier Superoxid dismutase and catalase modeling using N3 ligands

112

Függelék 11th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (11th ISABC), Barcelona, 2011. december 2-5.

113

Függelék

114