合成和双表征[（2-乙基-5-甲基 - 咪唑-4-基）甲基]硫醚及其配合行为朝向的Cu（II），其为铜站点I型的一种可能的方法

摘要

一种新型配体双[(2-乙基-5-甲基-咪唑-4-基)甲基]硫(bemims）， 以及ASAbemims含铜（II）配位络合物中有描述。在这种复杂的，[Cu（上bemims）随着，bemims作为一个三齿配体和两个单配位硝酸盐离子完成配位球。咪唑的N原子和硫醚的S原子bemims参与协调。在Cu（II）离子是五配位有轻微失真的四方锥几何形状（)。电化学研究和光谱数据，这种复杂的，以评估其对模拟I型铜蛋白中的铜中心的能力与一些铜蓝蛋白相比。

1.介绍

铜是生命的基本元素，因为它积极参与许多生物活动[1]。这种过渡金属是参与电子转移过程的第二重要元素[2-4，而存在于蛋白质中的铜离子作为电子载体在许多生命过程中发挥着重要作用。铜蛋白的大家庭包括一组特别感兴趣的蛋白，即所谓的I型或“蓝色”铜蛋白(T1Cu)。由于T1Cu蛋白质的特殊特性，如远距离传输电子和催化特定化学反应的能力，许多实验或理论出版物都致力于研究T1Cu蛋白质。铜蛋白拥有精心设计的活性中心，可以精细调整金属离子氧化还原性质[五，6]。在T1Cu蛋白质的情况下，活性位点包含两个咪唑从组氨酸残基，一个来自蛋氨酸和一种硫醇硫醚S原子的原子原子从半胱氨酸。蓝铜蛋白的活性位点可能呈两个四面体形状两供体原子，虽然五配三角双锥体的中心也被发现，例如，在azurins [7]。超过几十年前，许多团体合成含有咪唑衍生物和硫醚功能配体，希望获得铜络合物适合作为模型活性位点。尽管有许多的努力，这样的分子模型是尚未公布。然而，研究会保持该领域的增长。作为贡献，目前的工作描述了一种新颖的配体的合成和表征，即，双[（2-乙基-5-甲基咪唑并-4-基）甲基]硫醚（bemims），（参见图1）及其络合的Cu（II），作为用于T1Cu蛋白质的活性位点的模型的可能的方法。

2.实验部分

2.1。物料

初始材料2-乙基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑盐酸盐合成方法为[8和所有其他化学品，包括非水合硫化钠和三水合硝酸铜，购买和使用之前没有纯化。

2.2。合成双[（2-乙基-5-甲基 - 咪唑-4-基）甲基]硫醚（bemims，图1)。

An amount of 2-ethyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole hydrochloride (10 g, 0.0566 mol) was dissolved in 10 mL of water at room temperature. An aqueous solution (10 mL) of Na₂小号9小时₂O (22.16 g, 0.0923 mol) was added slowly to the imidazole derivative solution. The reaction mixture was stirred for 48 hours, giving a yellow solution with a white precipitate. The solvent was removed by filtration and the solid portion was washed with cool water. The dried solid product was dissolved in methanol and purified by column chromatography with silica-gel as support, using a mixture (20:80) methanol/chloroform as eluent. To the resulting solution, ethyl acetate was added, and finally, solvents were removed in a vacuum line, affording a microcrystalline white solid. This solid product was recrystallized from a methanol/water mixture.

Yield: 9.45 g (0.0339 mol, 90%). M.p.。¹核磁共振: 1.3，2.1，2.7，3.5, 9.3。¹³C-NMR：10.79（），12.69（），21.94（），24.70（），127.11（。），127.76（), 147.42 ()。

NMR spectra were recorded on a Varian Gemini 2000 (200 MHz) spectrometer.

2.3。铜配合物的合成

配位化合物的制备是通过溶解(1.74 g, 0.0072 mol)在10 mL甲醇中，加入配体的溶液中bemims(2 g, 0.0072 mol) in 10 mL of methanol. The reaction mixture was stirred for 20 minutes at room temperature, resulting in a green solution with a microcrystalline precipitate of the same color. The complex was filtered off and recrystallized from a methanol solution at over several days.

产率:85% (2.85 g, 0.0061 mol)。摩尔电导率()，以a计量 M methanol solution= 76.91 oh厘米² ，磁化率在室温下的舍伍德科学CB18DH古埃天平测定。

2.4。光谱测量

铜络合物的甲醇溶液(8.58 M) was used. The electronic spectrum in visible region was recorded on an Agilent HP 8553 spectrophotometer, using quartz cells with 1 cm optic path length. IR spectra (KBr pellets) were taken using a Perkin Elmer 1600 FTIR spectrometer in the 400 to 4000 频率间隔。所有实验在室温下进行。

2.5。电化学测量

CÿClic voltametry was performed in a three-electrode cell consisting of a glassy carbon electrode (BAS) of 3 mm diameter, a platinum wire as counter electrode, and an参比电极。工作电极，在使用前，进行研磨在microcloth（标乐40-7218）与氧化铝颗粒（标乐），三种规格，1％，0.3％和0.05的 用去离子水冲洗。在室温下进行了循环伏安实验₂使用四氟硼酸四丁基铵溶液( M) as support electrolyte. An Elda300 potentiostat, from Radiometer Analytical S.A. Tacussel, was used.

2.6。衍射数据和结构精

X射线衍射强度为复杂的[Cu（上bemims)(不₃）₂收集在一个西门子P4衍射仪上，配备了一个正常的焦点Mo-KX射线管（A)工作时间为1250w。数据用XSCANS [9]和校正的Ψ型扫描的数据的基础上吸收效应。解析结构，并使用SHELX程序[精制10]。所有非氢原子各向异性地精修和H原子被放置在理想​​化位置和细化为骑到其载体原子。原子S1由对称性在两个位点紊乱，其在不对称单位占用固定为1/2。基本晶体学参数的总结可在表中找到1而完整的数据可以从沉积CIF。

3。结果与讨论

3.1。光谱

铜配合物[Cu（上bemims)(不₃）₂]显示吸收宽频带， 由于d-d过渡。Five-coordinated Cu(II) complexes showing absorption in the 588–769 nm region approximate a square-pyramidal geometry, while complexes with a trigonal-bipyramidal geometry show absorption bands in the 685–952 nm region, with highest absorption intensities in the range 666-877 nm [11]。[Cu(bemims)(不₃）₂因此与方锥体是一致的结构研究证实了这一点(见下文)。测量的电导率表明，在甲醇中硝酸盐是协调的，因此该络合物是一种无电解质。自由配体和配合物的特征红外振动很容易确定。配位体bemims在1609，1533，1449，1428和示出了四个特征振动 由于C = C和C = N（咪唑）的伸缩振动，分别与在1044一个振动中，对应于C-S伸缩振动。在铜（II）配合物，振动被转移到1637，1544，1474，和1416 对于咪唑伸缩振动，和1032 为C-S键[12]。在1300附加振动 出现时，分配给N-O拉伸硝酸盐的配体[13]。在固态磁化率在室温下测得的，得到的磁矩= 2.216 BM，在晶格中无磁相互作用的Cu(II)配合物的正常范围内。

3.2。电化学性能测试结果

在铜配合物，氧化还原对的Cu（II）/铜（I）是很重要的，并且已知通过配体的因素，如供体原子的性质和它们的结构安排围绕铜离子的强烈影响[14，15]。数字2示出了配合物[Cu的循环伏安图（bemims)(不₃）₂溶解在乙腈中。在阴极方向以不同的速率(50、100和200 mV)进行扫描，并没有显著改变峰值位置和Ë_1/2。氧化还原处理的Cu（II）铜（I）是一种准可逆的过程：通过增加扫描速率，比例方法1。由于复合物在水溶液中的溶解度低，在乙腈中测量了氧化还原电位，因此不可能直接比较这些值(表)2)与T1Cu蛋白在水溶液中的含量进行比较。然而，[Cu(bemims)(不₃）₂]is in line with high potentials (more than 250 mV) characterizing almost all T1Cu proteins.

3.3。晶体结构

的ORTEP突起与用于[铜的原子标记方案（bemims)(不₃）₂]显示在图3。的bemims配位体作为一个三齿配位体和两个单配位硝酸盐离子完成配位，提供一个中性配合物。该复合物位于两重轴上，导致一个不对称单位包含一半复合物)。然而，S的原子bemims配体被放置在一般的位置，因此通过双轴在两个相等的位置上是无序的。这种无序与四面体S原子的快速反转一致，且孤对在的平均平面上下无序bemims。有趣的是，一个密切相关的复杂的是以前的X射线，其特征在于[17]，它不存在这样的反转：通过正式代bemims通过双[（5-甲基 - 咪唑-4-基）甲基]硫醚，bmims，类似的复合物可以是合成的，[Cu（上bemims)(不₃）₂当整个分子处于一般位置时，四面体硫醚S原子处于冻结构象时，其结晶。这种密切相关的配合物之间的差异对描述Cu(II)周围的配位几何有一个有趣的影响。在[Cu(bemims)(不₃）₂]中，Cu（II）离子具有一个扭曲的四方锥的几何形状，与心尖站点占用由硝酸氧原子[17]。这个非无序复形的畸变参数为(被定义为;与和作为两个最大的协调角; 一个完美的方形锥体几何形状;完美三角-双锥体几何[18]）。对于此报道的Cu（bemims)(不₃）₂]复杂，考虑到一个无序网站硫醚原子。然后应该考虑铜(II)的协调环境更接近方金字塔的几何形状。根据这样的描述，一个硝态氮原子占据顶端位置，与对称有关的硝态氮被放置在金字塔的底部。然而，另一种描述是考虑到，由于四面体倒转，硫醚S原子的实际平均位置是在两个晶体等效位置之间的中点。计算得到的畸变参数为反映的强烈倾向的三角-双锥，与由咪唑所定义的轴向位置原子。换句话说，[Cu(bemims)(不₃）₂]可以是不明确地确定，并且将难以在溶液中，其中溶剂和稀释效应可能确定反转的率为硫醚S原子来预测。这种灵活的行为可以解释为什么广泛吸收在电子光谱观测。

虽然铜(bemims)(不₃）₂]强烈来自一个完美的几何形状偏离成为一个T1Cu蛋白活性位点一个很好的模型，一些结构特点与一对夫妇T1Cu蛋白质的比较好，阿苏林从脱氮产碱杆菌和杨树质体蓝素。配位键的长度为这些蛋白[7]和[铜(bemims)(不₃）₂]收集在表3为了比较的目的。

4。结论

含咪唑衍生物的新型配体的合成和硫醚已经成功。Bemims化合物用作朝向铜（II）三齿配体。所获得的铜配合物是五配位与柔性四方锥几何形状，固态如在甲醇溶液中，根据光谱测量和结构确定。氧化还原研究指出，以一个准可逆的Cu（II）/铜（I）系统。络合物[Cu（上bemims)(不₃）₂]作为电活性物质表示在乙腈中的相对高的氧化还原电位。在另一方面中，键长的复杂的节目发现一些相似性T1Cu蛋白的一些活性位点的那些特征，例如，质体蓝素杨树的活性位点。复[铜（bemims)(不₃）₂]可因此被认为是用于进一步探针处理T1Cu活性位点的分子模型设计的潜在候选者。

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