文摘

六齿席夫碱三脚架的配体是缩合,合成了三羟甲基氨基甲烷(2-aminoethyl)胺液2-hydroxy-1-naphthaldehyde和各种光谱技术的特征紫外- IR, NMR,质量,和元素分析确证。解决方案的研究电位和光谱光度测量的方法在25±1°C,M氯化钾,质子化作用常数计算的配体和金属配合物的形成常数与配体形成的铁(III), (III)和铬(III)金属离子。的亲和配体对铁(III)与deferiprone(药物申请铁中毒)和转铁蛋白的主要铁(III)结合蛋白(等离子体)。配体和金属配合物的结构分析是使用半经验PM6方法完成的。电子和红外光谱计算了半经验的方法并与实验。

1。介绍

多齿的配体的研究经历了一个巨大的高潮,因为这样的配体模拟金属离子在生物系统的环境1]。这些配体提供各种协调网站客人金属离子,可满足主要化合价和导致小说结构图案。多齿的配体可以有循环,线性,分支,三脚架的自然2]。金属化作用动力学环配体提供高选择性但速度较慢。线性和支链配体显示demetalation更快的金属化作用动力学选择性更少和容易。三脚显示这两种类型的优势。

由于这种优势,也易于形成,工作已经完成在三脚架的配体的合成(s),尤其是席夫碱三脚架的配体(年代)。此外,基于tren希夫碱引起了特殊利益,因为他们提供了一个数量的应用程序:化学感受fluorosensing,金属螯合疗法治疗过载,临床诊断,和化疗3- - - - - -5]。的金属络合配体一直得到广泛的研究与三价金属离子如铁(III)、铬(III)和Al (III),发现形成卸货复合物具有高热力学稳定性和动力学惰性(6- - - - - -13]。铁(III)的配位化学与三脚架系统一直在探索对其潜在应用铁过载处理(14- - - - - -17]。搜索开发新的有效的铝螯合剂治疗中毒(18,19)导致的络合研究基地(III)和三脚架的螯合剂。去除铬(III)也是非常必要的,因为它会导致铬(VI)的形成,一种剧毒和已知诱变和致癌的属性(20.,21]。这样的三脚架的螯合剂已知形成强烈的复合物与铬(III),因此可以探索铬(III)移除。

考虑到广泛的使用三脚架的多齿的螯合系统,我们现在在工作报告中合成一种新型多齿的imine-naphthol基于三脚架的配体以及光谱信息和讨论keto-enol互变现象的配体(图所示1)。的协调行为三个三价金属离子的配位体铁(III)、铬(III)和阿尔•(3)电位和光谱光度测量的方法也是研究的报道。质子化作用常数的金属配合物的配体和形成常数确定。一些理论研究进行了阐明复合物的结构说明和绑定模式利用半经验的方法也有报道。

2。实验

2.1。材料和尺寸

所有的化学品和溶剂均为分析纯商业上可用。氢氧化钾和盐酸得到费舍尔科学。2-Hydroxynaphthaldehyde和三羟甲基氨基甲烷(2-amino乙基)胺液从西格玛奥德里奇(tren)获得。无水氯化铁、硫酸铝和氯化铬从Qualigens采购精细化学品(费舍尔科学)。四氢呋喃和二甲亚砜从默克公司购买。化学物质被用作购买没有净化。使用标准方法(溶剂是干22]。

熔点(MP)测定在microsil(印度)议员装置未修正的。他们有在摄氏度(°C)。电子光谱被日立分光光度计U 0080 d。红外光谱被记录在一个优秀的RX 1傅立叶变换红外光谱仪使用KBr光盘。¹H和¹³C NMR光谱被记录在一个力量皇冠II 400核磁共振谱仪,在赛义夫,旁遮普大学,昌迪加尔,用四甲基硅烷(TMS)作为内部参考。化学变化中提到ppm (ppm)。质谱是水域Micromass Q-TOF微观电子喷雾电离(EI)技术在赛义夫,昌迪加尔旁遮普大学。C、H、N、S、O分析进行了EA 3000欧元。电位研究进行Sension 02 pH计。

2.2。合成1 - [(E) - 2 - (Bis (2 - [(2-hydroxy-1-naphthyl) methyleneamino]乙基)氨基)乙基iminomethyl] naphthalen-2-ol (trenhynaph)

在圆底烧瓶10毫升的四氢呋喃被添加到它的3 g 2-hydroxynaphthaldehyde(0.0174摩尔),内容是搅拌至完全溶解。解决方案的0.0846 g tren 10毫升的四氢呋喃是一滴一滴地补充道。解决方案是允许搅拌1小时。得到了很厚,颜色明亮的黄色沉淀,过滤,用乙醚洗净,在真空干燥。收益率(2.28克,76%),国会议员:(185 - 189)°C,颜色(黄色)、红外(KBr小球,厘米⁻¹):3055 (Ar =碳氢键),2940 (ch₂不对称),2821 (ch₂,对称),1622 (- c = N), 1350(。), 764(=碳氢键,OOP);¹H NMR (DMSO-D₆,δppm) 3.00 (t)6 h, H-12), 3.75 (t)6 h, H-13), 6.68 (d,3 H, H = 3), 7.13 (d,3 H, H = 6), 7.32 (t)3 H, H = 7), 7.53 (d,3 H, H = 5), 7.60 (d,3 H, H = 4), 7.98 (t)3 H, H = 8), 9.04 (d,3 H, H = 11), 14.11 (d,3 H, H = 14);¹³C NMR (DMSO-D₆,δppm) 177.26, 159.05, 136.76, 134.14, 128.58, 127.53, 125.07, 125.33, 121.87, 118.58, 105.77, 38.93, 40.18;质谱(ESI)分子离子[M + 2]高峰[M + 1]高峰;肛交。计算的。对于C₃₉H₃₆O₃N₄(608.27);C, 77;H, 9;N, 9.2;啊,7.9;发现:C, 77.23;H, 9.36;N, 9.35;啊,7.98。

2.3。滴定过程

电位滴定是为了找出的质子化作用常数配体和金属配合物的形成常数。实验的温度维持在。滴定细胞使用双层玻璃幕墙和附加到循环浴温度的保持一致性。Sension 02酸度计结合玻璃电极用于测量博士整个设备设置校准根据标准方法(23]。

双重蒸馏缺氧和去离子水是用来准备所有在实验中使用的解决方案。KOH溶液(0.1米)在5:准备95 DMSO /水的比例。盐酸溶液(0.1米)准备在水里。离子强度的溶液保持0.1米增加1米氯化钾溶液。配体的强度0.01的解决方案是准备在DMSO和解决方案的金属0.01年的水。最后的配体和金属浓度滴定细胞维持在0.001米。DMSO /水的比例在结果滴定细胞维持在5:95年通过添加相应的解决方案。后滴定金属配位比C_米/ C_l(0,1)和C_米/ C_l(1:1)。从实验中获得的数据送入最小平方拟合程序HYPERQUAD 2006和手动拟合实验和理论数据是为了获得质子化作用常数的配体和金属配合物的形成常数。整个滴定过程进行两次确认结果。

分光光度滴定是在相同条件下进行电位滴定。在这些研究中配体的稀溶液(M)和金属离子(米)是通过添加适量的0.1盐酸酸性的离子强度0.1氯化钾和对标准0.1 KOH溶液滴定。每次添加后的基地给足够的时间达到平衡,当pH值的恒定值获得,然后一个整除的解决方案是光谱。传输的解决方案做了仔细错误由于体积损失减小到最低限度。计算机程序伤健的质子化作用常数用于确定配体和金属配合物的形成常数。

2.4。理论研究

整个理论研究是奔腾的机器上执行的第四(R)在windows XP环境3.20 GHz CPU使用的计算程序HYPERCHEM 7.5版(24)和缓存工作系统专业版7.5.0.85 [25]。最小应变能的分子金属配合物是通过分子力学方法使用毫米⁺力场。获得的初始结构再优化了半经验的方法使用PM6自洽场理论(SCF)限制达到这个Polak-Ribiere方法。半经验的ZINDO / 1方法应用于计算振动光谱。ZINDO、使用印度/ S参数用于计算电子光谱后重新优化几何与MOPAC PM5。

3所示。结果和讨论

3.1。合成和表征

配体合成了trenhynaph三胺的缩合(tren)和醛(2-hydroxynaphthaldehyde)按图中所示的方案2。在色彩和明亮的黄色发现可溶性完全在DMSO和DMSO /水比例高于5:95。这也是部分溶于甲醇和乙醇,但不溶于氯仿等有机溶剂,醚、乙腈、丙酮等。

配体的特征元素分析的基础上,紫外,红外,¹H核磁共振,¹³C核磁共振和质谱。早些时候研究了邻位羟基的存在在希夫碱基偏爱分子内氢键的存在和互变现象,占的形成或phenol-amine keto-amine互变异构体(计划1)。与胺水杨醛希夫碱的表单(nh)发现更不稳定。salicylaldimines主要存在于-哦互变异构的形式在结晶状态和背后的原因这是环芳香性的损失26]。但2-hydroxynaphthylidenes衍生品展示这两种互变异构体的存在,即,keto-amine enolimine。naphthalimides (nh)形式将更稳定保留芳香结构由于共振和非局部化(27,28]。

Matijević-Sosa等人研究了许多2-hydroxy-1-naphthaldehyde希夫碱基通过红外等多种光谱技术,一和二维,homo-heteronuclear¹H,¹³C NMR。是建立在溶液中(DMSO) (nh)互变异构体占优势而固体样品的红外光谱(KBr)表明,希夫碱在固态存在(-哦)异构体29日,30.]。考虑这些以前的观测,我们调查了配位体的光谱,发现上述同样的趋势也被跟随在我们的案例中。红外光谱表明,(-哦)异构体和优势¹H和¹³C NMR (DMSO-d₆)建议(nh)互变异构体。电子光谱trenhynaph展品三峰。峰获得254.9和315.99 nm可以归因于由于萘环和365.99 nm的转换转换与亚胺键,图3(b)。同样计算电子光谱也给三个山峰,人物3(a)。虽然计算电子信号不一样的理论,他们仍然遵循相同的趋势的实验。

红外光谱显示出强烈的乐队在1622厘米⁻¹这可以归因于吗ν(- c = N)和他们确认胺和醛的缩合。获得的顶点在1350厘米⁻¹可由于ν在固态(。)表明,存在-哦互变异构体。在3055厘米芳香=碳氢键得到伸展⁻¹和=碳氢键的纯弯曲在764厘米了⁻¹。获得的低强度的峰值为2940厘米⁻¹和2821厘米⁻¹可以分配给非对称拉伸振动和对称拉伸振动的亚甲基(ch₂)集团的母公司tren一半。配体的红外光谱也获得理论上利用半经验的ZINDO / 1的方法。理论值没有定量的协议与实验值的趋势山峰遵循相同的模式如表1。

骨架结构的配体的配位体是由核磁共振光谱显示。的¹H NMR光谱显示峰值为3.0039 ppm (t, 6 H)和3.7633 ppm (t, 6 H)中所示的亚甲基质子可以归因于计划1分别用数字12和13。获得的信号在9.0615 ppm (d、3 h)显示亚胺的存在质子数11。获得的峰值为6.698 (d, 3 h), 7.6177 (d, 3 h), 7.547 (d, 3 h), 7.1334 (t, 3 h), 7.3272 (t, 3 h)和7.9926 (d, 3 h)对应于质子数3,4,5,6,7,8,分别如图所示方案1。峰值为14.1123 ppm (d, 3 h)也获得相应的质子的亚胺氮配体存在于keto-imine形式。类似的¹³C NMR光谱也显示在177.26 ppm信号的存在对应的羰基碳C2。获得的信号为105.77,121.87,136.76,134.14,125.07,128.58,118.31,127.53,和125.33对应的碳原子数1,3,4,5,6,7,8,9,10,分别。在159.05 ppm信号对应于碳原子数11。山峰的亚甲基碳原子在38.93和40.18。

质谱的配体分子离子峰609.3,预计为608.27。基峰强度获得100%455.2对应片段C₂₈H_30.N₄O₂(454.2)。一个重要的高峰281.1对应片段C₁₃H₂₃N₃。

3.2。配体质子化作用常数

金属配合物的形成被视为半质子的配体和金属离子之间的竞争;因此,质子化作用常数进行实验,需要作为输入数据来计算金属配合物的形成常数。电位的研究探讨质子化作用常数进行了在DMSO /水混合物(5:95)米氯化钾和。pH值之间的电位曲线和“”,“”是基本的摩尔补充说每摩尔的配体在图所示4。的体积只消耗多余的酸。后毫升pH值急剧增加是观察到,这表明配体的去质子化。转折点在表明三摩尔的释放质子的配体。

电位数据定量分析通过使用软件Hyperquad 200631日]给出了可接受的最佳适合三脚架的三个质子化作用常数。以下是建议的反应被跟踪的配体在其质子化作用过程: 在哪里。

如果我们检查我们的配体结构,发现三脚架的配体(s)在其完全有7个质子,质子化了的形式可以通过添加deprotonated基地。这七个质子质子包括三叔亚胺的氮和三个质子naphtholic氧气和一个质子与叔胺tren限制。但在当前调查只有三个质子化作用常数可以计算,而对应的质子naphtholic氧气表2。质子化作用常数的三个质子亚胺氮无法计算,因为当一个芳香醇系统形成席夫碱、亚胺氮具有非常低的碱度1.53和2.84的32]。发现是由于我的影响取代芳烃萘酚组减少了亚胺氮的电子密度。顶端氮原子也很酸(8]。所以,配体被认为是triprotic LH₃和质子化作用常数计算对应于naphtholic质子。质子化作用恒定值低于萘酚;这可能是由于分子内氢键的应变能最小结构的配体(图1)。

质子化作用常数的配体也计算了分光光度法测定。在这种方法中pH值和吸光度测量进行了配体浓度(米),,常量离子强度0.1氯化钾。配体的吸光度光谱被记录在pH值范围内(3.17 - -9.90)和图所示5(一个)。没有观察到明显的电子光谱的变化下面实验酸碱3.17及以上9.90和光谱相互重叠。平衡状态的各种使质子化和deprotonated物种被检查的光谱变化转移高峰和isosbestic点的形成。整个范围的光谱数据如图5(一个)被包含在计算非线性最小二乘拟合程序伤健,这给最适合的三种质子化作用常数同意与电位的结果。

解决方案仍然是黄色的pH值在整个范围。配体与最大值为254.9 nm展出三峰;可以归因于315.99海里由于萘环和365.99 nm的转换与亚胺键相关联的转换。获得峰值为254.9 nm显示增色和深色的转变。一个新的峰值出现在275年显示相应增色的转变。另一个峰值为315.99 nm由于转换与萘环显示降低强度随着博士吸收带为365.99 nm体验增色,深色的转变。长波长峰值的变化可以用这一事实来解释,在去质子化,形成naphtholate离子,从而稳定最低激发态电荷离域,把兴奋接近最高的基态,从而允许较低的能量(长波长)过渡。自从亚胺键的结合环峰值为365.99 nm也经历红移。

从图中,使用HYSS程序获得的物种形成图(33),它可以推断出,在初始阶段的配体仍然是100%完全质子化了的形式LH₃,图6(一)。LH的主导地位₃物种开始减少随着pH值的增加。随着pH值的去质子化配体开始形成物种LH₂、LH和l . pH值5 LH₂开始形成和存在的pH值9日,尽管在数量非常低。韩主要形成在pH值范围。全deprotonated物种的配体L显示其形成的pH值7.5,成为主要的pH值9。

3.3。金属络合物的形成

图4显示了配位体的电位滴定曲线存在M M =铁(III),艾尔和Cr 1: 1 metal-ligand比率。金属配体曲线显示出相当大的变化对配体的曲线,定性说明金属络合的发生和曲线的形状也给出了一个良好的亲和配体对金属离子。铁(III)的电位曲线位于曲线低于铬(III)和Al (III)表明更好的络合铁(III)。断点获得的价值对应的释放之前四个配体的摩尔的质子从羟基去质子化。进一步增加KOH pH值和获得的另一个转折点是在增加表明整体发布7个质子的配体。pH值以上9.5解决方案就会变得浑浊沉淀的出现,这可能是由于金属配合物的水解。考虑这些观察,许多模型在计算项目Hyperquad 2006形成常数。最适合MLH得到同时考虑物种₃,MLH₂MLH,毫升,MLH₋₁铁(III)、铬(III)和MLH₃和ML MLH₋₁艾尔(III)表3。以下方程显示整体的平衡反应形成常数: 在哪里,,。

分光光度法也被用来计算形成常数为了支持电位的结果。分光光度滴定进行在DMSO / H₂O(5/95)解决方案与配体和金属的浓度米在和离子强度0.1氯化钾。配体的电子光谱的克分子数相等的金属离子铁(III), (III)和铬(III)记录在pH值范围2 - 10和显著的光谱变化观察到在不同的pH值范围给出了数据5(一个),5 (b),5 (c)。观察改变配体的峰值随着isosbestic点的形成逐渐增加铁(III)的博士-trenhynaph金属复杂,特征吸收带之一()萘环观察到254.9 nm,经历一个红移的外观新低强度峰位于277 nm。其他峰值与观察最大值为315.99 nm降低强度。相关的峰值过渡集中在365.97 nm还显示一个红移增色效应。形成isosbestic点280、300、370和440 nm由于转移高峰表明羟基的参与的萘环和络合的亚胺氮。额外的乐队由于金属配体的电荷转移乐队也观察到铁(III)复杂位于540 nm推断hexacoordinated环境。观察到相似的光谱变化铬和铝金属离子表明铁类似的协调模式。

物种分布曲线从项目获得HYSS使用形成常数计算值数据所示6 (b),6 (c),6 (d)。这表明,复杂的形成发生在pH值2铁(III)、铬(III),和(3)。第一种是MLH形成的₃;pH值进一步增加导致MLH的形成₂MLH,毫升,MLH₋₁铁(III)、铬(III)和ML MLH₋₁艾尔(III)。MLH₃类型的复杂可能形成由于弱碱性胺氮原子之间的相互作用。在这个复杂的物种面临封顶的配体金属离子。剩下的三协调网站可能被水分子以满足主要金属离子的化合价。铁(III) L物种开始形成,而对于铬后出现和铝后形成的它支持更好地与铁(III)金属离子络合。各种可能的协调模式如图7。增加更多的基地将导致naphtholic更换水分子的羟基形成MLH随后的物种₂MLH,毫升,MLH物种的形成₋₁是由于ML的去质子化。但是没有deprotonating网站毫升。因此,MLH的形成₋₁可能是由于水分子与亚胺键的去质子化,从而打破的席夫碱(34]。

配体在目前调查的结果与两个类似的(N₃O₃)型配体独联体,独联体1、3、5-tris (2-hydroxy-benzylidene)氨甲基环己烷(L¹),顺,顺式1、3、5-tris [1 - (2-hydroxyphenyl) ethylideneaminomethyl]环己烷(L²),deferiprone(医学上申请铁中毒)和转铁蛋白的主要铁结合蛋白(等离子体)。的工业值配体L¹,我²、deferiprone和转铁蛋白20.14和16.41、19.3和20.3,分别9]。这些值都是计算使用米,米、去质子化常数的配体和金属配合物的形成常数。配体在目前的调查在同一配体和金属的浓度。这表明我们的配体具有更好的络合能力比配体铁(III) pH值在7.4 L¹,我²、deferiprone和转铁蛋白。所以配体可以探索铁过载螯合疗法的潜在应用。金属离子铁(III), Al (III)和铬(III)点的值是21.82,14.93和15.28,分别。最高的价值获得铁(III)。配体与铁(III)离子选择性地结合在pH值7.4。检查是否这个选择性订单之后整个酸度范围之间的图形和点图8。曲线表明,铁(III)离子的选择性仍然比其他金属为整个pH值范围内。

为了验证上述的形成三种金属离子的配合物的结构调查中所有的物种形成的解决方案(MLH₃,MLH₂MLH,毫升,MLH₋₁)使用PM6执行半经验的方法。获得的能量价值因此也支持,最稳定的物种形成是毫升类型下三种金属离子的研究(表4)。在三个金属离子毫升类型复杂的发现是最稳定的铁金属。键长,键角,总能量和生成热为毫升类型复杂的金属离子的计算,发现金属配合物具有扭曲的八面体几何(数字9(一个),9 (b),9 (c);表4)。

4所示。结论

trenhynaph电位和光谱方法的解决方案的研究显示,三个质子化作用常数可以分配给羟基萘酚的一部分。其金属配合物的形成常数与铁(III)、铬(III)和阿尔•(3)在溶液中测定采用类似的实验条件下显示毫升作为单一主要物种的形成在生理博士计算日志值是29.37,20.94,20.49,铁(III) - l,铬(III) - l,分别和艾尔(III) - l。9个单位更高的日志值铁(III) - l显示的令人钦佩的亲和配体对铁(III)比铬(III)和Al (III),使其更强的铁螯合剂在进一步生理博士,点值铁(III)复杂与trenhynaph发现2到3单元相比在结构上类似螯合剂,deferiprone(医学上应用铁中毒的药物)和转铁蛋白的主要铁结合蛋白(等离子体)表明更高选择性的配体对铁的三价态。的高亲和力配体对铁(III)可以利用金属离子去除铁(III)的铁过载螯合疗法。同时,明显的电子光谱变化复杂的pH值7与pH值的变化为潜在的应用程序支持配体作为一个光学传感器对铁(III)金属离子在生物系统。因此,这类配体的合成及其衍生品将打开一个角度对新光学生物传感器的发展。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢科学和工业研究理事会,人力资源开发集团,天,新德里,印度,对金融支持和技术研究所Kurukshetra、印度、提供基础设施和研究设施。

补充材料