Contribuții la chimia compușilor coordinativi polinucleari ai unor elemente 3d [305088]

Contribuții la chimia compușilor coordinativi polinucleari ai unor elemente 3d

Coord.: Dr. Otilia Costișor

Drd.: Ildiko Bută

2020

Cuprins

INTRODUCERE 3

I. DATE BIBLIOGRAFICE 6

I.1 [anonimizat] 6

I.2. SISTEME DISCRETE GENERATE DE LIGANZI BAZE SCHIFF 9

I.2.1 Sisteme discrete generate de liganzi baze Schiff în punte 9

I.2.1.1 Combinații complexe mononucleare 9

I.2.1.2 Combinații complexe binucleare 13

I.2.1.3 Combinații complexe polinucleare 16

I.3 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali 18

I.3.1 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali aciclici 19

I.3.2 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali ciclici 21

I.3. SISTEME EXTINSE GENERATE DE LIGANZI BAZE SCHIFF 23

I.2.1 Sisteme monodimensionale 25

I.2.2 Sisteme bidimensionale 28

I.2.3 Sisteme tridimensionale 32

II. REZULTATE ORIGINALE 36

II.1 BAZA SCHIFF N,N’-BIS[(2-HIDROXIBENZILIDENAMINO)-PROPIL]-PIPERAZINA (H2L1) 36

II.1.2 Sisteme discrete generate de H2L1 36

II.1.2.1 Combinații complexe mononucleare ale metalelor 3d 36

II.1.2.1.1 Structura moleculară a [MnL](ClO4) (1) 37

II.1.2.1.2 Structura moleculară a [CoL](NO3)·2CH3OH (2) 38

II.1.2.1.3 Proprietățile spectrale și magnetice 41

II.1.2.1.4 Proprietățile electrochimice 41

II.1.2.1.5 Proprietățile biologice 42

II.2.2 Combinații complexe polinucleare ale metalelor 3d 45

II.1.2.2.1 Structura moleculară a [Cu2L(CH3COO)2] (3) 46

II.1.2.2.2 Structura moleculară a [Cu3L2(H2O)2](ClO4)2·3H2O (4) 48

II.1.2.2.3 Structura moleculară a [Cu6L4(N3)2](ClO4)2 (5) 50

II.1.2.2.3 Proprietățile spectrale și magnetice 54

II.1.2.2.4 Proprietățile biologice 56

II.1.3 Sisteme extinse generate de H2L1 58

II.1.3.1 Sisteme monodimensionale ale ionilor metalelor 3d 58

II.1.3.1.1 Structura moleculară a [Cu3L2(H2O)]n[ClO4]2 (6) 59

II.1.3.1.2 Structura moleculară a [Cu3L2(NO3)]n[NO3]·2MeOH·2H2O (7) 60

II.1.3.1.2 Structura moleculară a [Cu3L2(N3)]n[Cl0.48/(N3)0.52]·3MeOH (8) 60

II.1.3.1.3 Proprietățile spectrale și magnetice 65

II.1.3.2 Sisteme monodimensionale ale ionilor metalelor 4d 66

II.1.3.2.1 Structura moleculară a [Cd3L2 …..(9) 66

II.1.3.2.2 Structura moleculară a [Cd5L2 …..(10) 66

II.1.3.2.3 Structura moleculară a [Cd2L2 …..(11) 66

II.1.3.2.4 Proprietățile spectrale și luminescente 66

II.1.3.2.5 Proprietățile fotocatalitice 66

II.2 Baza Schiff N,N’-bis[(3-metoxisalicilidenamino)-propil]-piperazina (H2L2) 66

II.2.1 Sisteme discrete conținând ligandul H2L2 70

II.2.2 Combinații complexe homopolinucleare 70

II.2.2.1 Structura moleculară a [Cu3(L)2(NO3)2] (x) 70

II.2.2.2 Proprietatile spectrale si magnetice 74

II.2.3 Combinații complexe heteropolinucleare 74

II.2.3.1 Structura moleculară a [LaCu6(L)4(H2O)2(NO3)2]5+ ∙ CH3OH (x) 74

II.2.3.2 Proprietatile spectrale si luminescente 74

Concluzii 75

Bibliografie 77

[anonimizat] a cunoscut o [anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat].

[anonimizat]. În funcție de modul de realizare al legăturii între ionii metalici, se pot distinge:

Combinații complexe cu legatură metal – metal:

Combinații complexe polinucleare cu punți:

ce permit interacțiunea între centrele metalice:

ce izolează centrele metalice unele față de altele:

Combinații complexe care funcționează ca liganzi:

Proprietățile combinațiilor complexe polinucleare sunt în strânsă legătură cu structura acestora, ceea ce conduce la necesitatea proiectării unor compuși țintă, prin alegerea potrivită atât a ionului metalic cât și a ligandului.

În lucrarea de față sunt prezentate rezultatele obținute în studiul unor combinații complexe polinucleare ale unor elemente tranziționale 3d, 4d, respectiv 4f cu liganzi de tip baze Schiff.

Teza este structurată în două părți.

Prima parte cuprinde date bibliografice privind combinații complexe polinucleare cu structură discretă și extinsă, generate de liganzi de tip baze Schiff derivate al salicilaldehidei.

Partea a doua prezintă sinteza de liganzi baze Schiff și de noi combinații complexe homo- și heteropolinucleare cu ioni metalici tranziționali. Un prim obiectiv al tezei a fost sinteza și caracterizarea de sisteme homometalice cu liganzi baze Schiff simetrici și diverși spacer-i. Cel de-al doilea obiectiv a constat în sinteza de sisteme heterodinucleare 3d-4f cu liganzi baze Schiff derivate de la o-vanilină.

I. DATE BIBLIOGRAFICE

I.1 BAZE SCHIFF – LIGANZI DE PREORGANIZARE

Hugo Schiff a descoperit în anul 1864 formarea iminelor în urma reacției dintre anilină și diverse aldehide: acetaldehida, benzaldehida, aldehida valerianică și cinamică. Reacția de condensare Schiff este exprimată prin ecuația chimică prezentată în schema I.1:

Schema I.1. Reacția de obținere a bazelor Schiff

Ulterior, bazele Schiff au fost utilizate ca precursori în sinteza organică, având aplicații extrem de importante în reacțiile: (a) de adiție a reactiviilor organometalici la gruparea C=N; (b) Dies-Alder pentru obținerea compușilor heterociclici cu azot; (c) Staudinger cu formarea β-lactamei cu importanță biologică.

Perechea de electroni neparticipantă din orbitalul hibridizat sp2 al atomului de azot iminic face posibilă funcționarea bazelor Schiff ca liganzi față de ionul metalic. Bazele Schiff sunt liganzi versatili cu capacitate de preorganizare ridicată conferită de tipul aminei, respectiv a componentei carbonilice folosite în reacția de condensare. Astfel, gradul de preorganizare al bazei Schiff crește atunci când este prezentă o diamină sau o componentă dicarbonilică. De exemplu, în urma reacției de condensare a unui compus dicarbonilic cu o monoamină au loc reacțiile de condensare [1+1] respectiv [1+2] (schema I.2).

Schema I.2. Reacția de condensare dintre un compus dicarbonilic și o monoamină

Atunci când un compus dicarbonilic reacționează cu o diamină se observă obținerea mai multor produși de reacție, în final obținându-se un compus macrociclic (schema II.2).

Schema II.2. Reacția de condensare dintre un compus dicarbonilic și o diamină

În funcție de tipul componentei carbonilice utilizate se pot obține baze Schiff alifatice sau aromatice. Curtis a studiat condensarea compușilor carbonilici alifatici cu metal-amine (schema 3a) respectiv metal-diamine (schema 3b) și a stabilit că mecanismul condensării este mediat de ionul metalic, reacția neavând loc în absența acestuia.

a)

b)

Schema 3. Condensarea unei componente carbonilice alifatice cu a) monoamină și b) diamină

Bazele Schiff construite prin condensarea unei diamine cu un derivat salicilaldehidă reprezintă o clasă de liganzi cu un grad de preorganizare important.

Una dintre cele mai studiate baze Schiff aromatice este N,N’-etilen-bis(salicilidenimino) (Salen) datorită poziției grupelor de atomi donori NO care permit închiderea unui ciclu chelat, mărind astfel stabilitatea combinației complexe formate (figura 2).

Figura 2. Formarea a unei baze Schiff de tip Salen

Utilizarea unor derivați ai salicilaldehidei diferiți ca și componente carbonilice în reacția de condensare cu o diamină conduce la formarea bazelor Schiff asimetrice (figura 3).

Figura 3. Structura generală a unei baze Schiff asimetrică

Mai mult, prin înlocuirea punții etilenice cu fragmente flexibile sau rigide, gradul de preorganizare al bazei Schiff crește oferind posibilitatea obținerii de combinații complexe cu proprietăți controlabile. Astfel, în funcție de natura diaminei utilizate în reacție se cunosc următoarele tipuri de baze Schiff:

Flexibile, atunci când sunt utilizate diamine alifatice cu nucleofilicitate mare:

Semi-rigide, atunci când sunt utilizate diamine ciclo-alifatice cu nucleofilicitate medie:

Rigide, atunci când sunt utilizate diamine aromatice cu nucleofilicitate slabă:

Cunoscând acești factori determinanți ai capacității de preorganizare se pot proiecta liganzi generatori de sisteme discrete, cu structură simplă sau complexă de tipul catenani, helicați, cuști respectiv sisteme extinse 1D, 2D sau 3D.

I.2. SISTEME DISCRETE GENERATE DE LIGANZI BAZE SCHIFF

I.2.1 Sisteme discrete generate de liganzi baze Schiff în punte

I.2.1.1 Combinații complexe mononucleare

Numeroase studii au fost făcute asupra structurilor unor combinații complexe mononucleare ale ionilor bivalenți VO2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ și Zn2+ privind influența numărului grupărilor CH2 situate între cele două grupări azometin dintr-un ligand tetradentat de tip Salen 1.1.

S-a arătat că o dată cu creșterea lanțului metilenic crește flexibilitatea ligandului, respectiv are loc distorsionarea structurii planare spre cea pseudo-tetraedrică. Deasemenea creșterea lungimii lanțului determină scăderea tăriei ligandului. Astfel, au fost preparate o serie de combinații complexe ale ionilor bivalenți cobalt, nichel, cupru, zinc și mangan cu n cuprins între 2 și 10. Pentru complecșii ionilor CuII, NiII și ZnII s-a observat prezența unei geometrii plan pătrată atunci când n = 2 respectiv o geometrie tetraedrică distorsionată atunci când n = 3, 4. 9a,b

Kolawole și Patel au sintetizat o serie de complecși ai oxovanadiului cu liganzi de tip Salen tetradentați 1.2 cu punți între 2 și 10 grupări metilenice.

S-a observat o stereochimie de piramidă pătrată pentru complecșii cu n = 2 și substituenții R1 = R2 = H, R1 = H, R2 = CH3, respectiv R1 = R2 = CH3. Pentru n > 2 este prezentă geometria octaedrică distorsionată. În cazul compusului cu n = 4, R1=R2=H, se presupune formarea unor agregate moleculare în stare solidă. În cazul complecșilor ai ionului NiII, se observă păstrarea geometriei plan-pătrate o dată cu creșterea numărului n sau adoptarea geometriei octaedrice în prezența unor solvenți donori (MeOH, DMF, DMSO).

Același comportament a fost observat de Keypur și colaboratorii pentru doi liganzi hexadentați, obținuți în urma reacției de condensare a salicilaldehidei cu 2-(3-(2-aminofenoxi)naftalen-2-iloxi)benzenamina 1.3 respectiv 2-(2-((2-aminofenoxi)metil)benziloxi) benzenamina 1.4. Introducerea unei grupări metilen în structura diaminei din ligandul 1.4 mărește flexibilitatea și influențează geometria ionului metalic în complex.

Astfel, au fost obținute prin sinteză directă metal-ligand, două combinații complexe ale ionului ZnII cu ligandul 1.3 respectiv 1.42. În complexul [Zn1.3] ionul ZnII prezintă o geometrie tetraedrică, spre deosebire de complexul [Zn1.4] unde introducerea grupării metilenice permite ligandului sa coordineze prin toți cei șase atomi donori, geometria ionului ZnII fiind octaedrică distorsionată.

În funcție de deviația centrului metalic față de planul definit de atomii donori N2O2, structurile complecșilor cu liganzi de tip Salen pot prezenta trei tipuri de conformații: planar, treaptă sau umbrelă (figura I.1).

Figura I.1 Reprezentarea schematică a conformațiilor: planar, în trepte și umbrelă

Conformația planară a ligandului este cel mai adesea întâlnită în combinații complexe în care ionul metalic este tetracoordinat, iar cele de tip umbrelă și treaptă sunt caracteristice ionilor metalici penta- respectiv hexacoordinați.

Cunoașterea posibilităților de coordinare al ligandului, preferința pentru o anumită geometrie a ionului metalic precum și a conformației adoptate de combinația complexă contribuie la proiectarea și realizarea unor compuși cu proprietăți țintă. Se cunoaște capacitatea complecșilor cu liganzi de tip Salen de a lega reversibil oxigenul molecular. Acest fenomen are loc mai ușor atunci când ligandul conține o punte etilen spre deosebire de liganzii cu punte fenilen sau tetrametiletilen. Astfel, structura planară a moleculei crește afinitatea pentru legarea oxigenului molecular.

Compușii care au capacitatea de a lega oxigenul molecular sunt folosiți ca și catalizatori în reacțiile de oxidare a fenolilor, sulfurilor, alcoolilor și alchenelor. Abbasi și colaboratorii au studiat activitatea catalitică pentru o serie de compuși mononucleari 1.5 – 1.8 cu liganzi tetradentati de tip Salen.

S-a urmărit epoxidarea catalitică a ciclooctenei în prezența catalizatorilor 1.5 – 1.8 folosind terț-butilhidroperoxid ca agent oxidant. Rezultate remarcabile s-au obținut pentru complexul 1.6 cu o conversie de 85%, în absența solvenților organici.

Combinațiile complexe mononucleare cu conformație planară prezintă interes și datorită proprietăților biologice pe care le manifestă. Damercheli și colaboratorii au pus în evidență activitatea citostatică a unor complecși mononucleari ai ionului MnIII 1.9 – 1.11 cu liganzi de tip Salen.

Activitatea citostatică in vitro a fost evaluată pe linii celulare de cancer de sân (MCF-7) și de ficat (Hep G2). Complecșii 1.9 – 1.11 au arătat activitate antiproliferativă împotriva celor două linii celulare canceroase (IC50 = 10.8 – 21.02 μM) comparativ cu cis-platina. Cea mai mare activitate citotoxică s-a înregistrat pentru complexul 1.9 cu valoarea IC50 = 13.62 μM (MCF-7) și 10.8 μM (Hep G2) prin inducerea apoptozei liniilor celulare.

I.2.1.2 Combinații complexe binucleare

Bazele Schiff de tip Salen conțin gruparea hidroxil cu capacitatea de a funcționa ca punte monoatomică față de două centre metalice. Mai mult, s-a dovedit că facilitează cuplarea centrilor paramagnetici prin medierea interacțiunilor magnetice. În funcție de natura ionilor metalici, se pot obține combinații complexe homo- sau heteronucleare.

Maity și colaboratorii au sintetizat ligandul 1.12 prin condensarea salicilaldehidei cu o-fenilendiamina în raport molar 2:1. S-a obținut combinația complexă binucleară [Cu21.12Cl2(H2O)], 1.13 în care cei doi ioni de cupru(II) sunt legați prin două punți fenoxo.

Analiza cristalografică pe monocristal a arătat că cei doi ioni de cupru(II) prezintă geometrii diferite de coordinare: ionul CuII situat în ciclul chelat N2O2 are geometrie tetraedrică distorsionată, iar cel de-al doilea are geometria de piramidă pătrată distorsionată. Studiile magnetice au indicat un cuplaj magnetic între centrii metalici de -217 cm-1. Această interacție puternic antiferomagnetică este posibilă deoarece schimbul magnetic are loc de-a lungul orbitalior magnetici, dx2-y2.

Karmakar și colaboratorii au obținut patru complecși heterobinucleari cu formula generală [NiHg(L)Cl2] unde L este 2,2’-[propan-1,2-diilbis(nitrilometiliden)]difenolat (1.14), 2,2’-[propan-1,2-diilbis(nitriloet-1-il-1-iliden)]difenolat (1.15), 2,2’-[propan-1,2-diilbis(nitriloprop-1-il-1-iliden)]difenolat (1.16) respectiv 2,2’-[propan-1,3-diilbis(nitrilometiliden)]difenolat (1.17).

Complecșii binucleari 1.14 – 1.17 sunt isostructurali, cu centrele metalice NiII și HgII legate prin două punți fenoxo, ionul de NiII prezintă geometrie plan pătrată distorsionată (NiO2N2), iar ionul de HgII geometrie tetraedrică distorsionată (HgO2Cl2). Puntea monoatomică dintre cei doi ioni metalici creează o distanță mică între cei doi ioni, ceea ce conduce la o constrângere sterică. Pentru eliminarea constrângerii, ionul metalic situat înafara ciclului chelat N2O2 adoptă o geometrie puternic distorsionată, ceea ce determină distorsionarea conformației moleculei de complex.

Atunci când puntea dintre cele două metale este o moleculă poliatomică, situsurile de coordinare sunt separate de “spaceri” care conduc la obținerea combinațiilor complexe cu nuclee izolate. Forma și natura liganzilor de tip Salen generatori de combinații complexe binucleare cu nuclee izolate depind de natura aminei. De exemplu, în urma condensării salicilaldehidei cu tetraamine alifatice și aromatice s-au obținut liganzi de dinucleație respectiv combinații complexe homobinucleare cu nuclee izolate 1.18 – 1.22.

Studiile spectrale au arătat geometria tetraedrică pentru ionii metalici CuII, NiII, ZnII și CoII din 1.18 respectiv geometria de piramidă pătrată pentru ionul CoII din 1.19. Valorile momentelor magnetice la temperatura camerei au indicat absența interacțiilor între centrele bivalente cupru și cobalt [µef CuII = 1.9 MB, µef CoII = 6.35 MB (1.18), µef CoII = 6.08 MB (1.19)]. Nichel(II) și zinc(II) au un comopratment diamagnetic (µef NiII = µef ZnII = 0 MB).

Utilizarea fenilen-1,3-diaminei și a derivațiilor acesteia în reacția de condensare Schiff conduce la obținerea unei clase de liganzi de dinucleație cu un grad de preorganizare mai important. Astfel de liganzi determină formarea complecșilor binucleari ciclici cu proprietăți interesante. Pandey și colaboratorii au obținut ligandul de dinucleație 1.23 în urma reacției de condensare dintre salicilaldehida și 2,4,6-trimetilbenzen-1,3-diamina, respectiv două combinații complexe binucleare ciclice [{Cu(1.23)}2] 1.24 și [{Zn(1.23)}2] 1.25. Geometriile ionilor metalici CuII și ZnII sunt tetraedrice distorsionate.

Complexul 1.25 prezintă fluorescență puternică și manifestă capacitatea de “turn-off” respective “turn-on” în prezența ionilor CuII și AgII, în mediu apos la pH neutru. Procesul reversibil “Off-On” are loc în urma interacțiilor slabe dintre CuII/AgII și unitatea –CH=N-.

Derivații azobenzenici sunt cunoscuți pentru capacitatea de a-și schimba forma cis-trans în urma fotoiradierii. Atașarea unor grupări fenilazo ligandului 1.24 conduce la obținerea unui nou ligand 1.26 generator de combinații complexe binucleare ciclice 1.27 cu proprietăți fotochimice. Astfel, complexul 1.27 cu formula [{Zn(1.26)}2·2H2O] prezintă fotoizomerizare trans-cis în urma expunerii la radiații UV (365 nm) și își revine la forma trans după oprirea iradierii. Fotoizomerizarea trans-cis decurge mai rapid în cazul complexului 1.27 (̴5s) cu o conversie de 60-40% spre deosebire de ligand (̴25s) cu conversia de 55-45%.

I.2.1.3 Combinații complexe polinucleare

Una dintre cele mai folosite metode pentru creșterea nuclearității complecșilor este utilizarea liganzilor polidentați. Există două modalități de obținere a liganzilor polidentați de tip salen: atașarea unor grupări funcționale pe nucleul saliciladehidă respectiv puntea etilenică este înlocuită cu fragmente ce conțin grupări donoare capabile să coordineze mai mulți ioni metalici. De exemplu, Mirkin și colaboratorii au proiectat un ligand de tip salen cu formă unghiulară 1.28 care conține gruparea carboxil pe nucleul salicialdehidic.

S-a obținut o combinație complexă hexanucleară homochirală cu formula [{Cu(py)3(µ-1.28Cu)}3] 1.29 în care colțurile nodurile sunt ocupate de complexul mononuclear ligand-CuII. Prezența grupării carboxil pe nucleul salicilaldehidic conectează unitățile mononucleare ligand-CuII respectiv piridină-CuII având loc un proces de autoasamblare, cu formarea unei structuri moleculare triunghiulare.

Utilizarea nucleului piperazină ca punte într-un ligand de tip Salen determină formarea de combinații complexe mononucleare respectiv binucleare, în funcție de conformația adoptată: baie sau scaun. Ray și colaboratorii au sintetizat un ligand de tip Salen 1.30 utilizând ca diamină o piperazină disubstituită, 2-[4-(2-aminoetil)-piperazin-1-il]etilamina și combinația complexă tetranucleară [CuII4(1.30)2(OH)2(H2O)2](ClO4)2, 1.31.

Analiza structurală arată că tetranuclearul 1.31 este constituit din două unități [Cu2O2] legate în punte de nucleul piperazină în conformație scaun. Coordinarea atomilor de azot din piperazină în poziție ecuatorial-axial (figura I.2 forma C) permite dispunerea ionilor metalici în poziție cis unul față de celălalt respectiv formarea unei structuri dublu elicoidale.

Figura I.2 Modalități de coordinare a piperazinei în ligandul 1.30

Măsurătorile magnetice efectuate în intervalul de temperatură 2 – 300 K arată un comportament antiferomagnetic cu valorile constantelor de cuplaj J1 = J2 = -16.9 cm-1 și g = 2.03. Aceste valori indică un cuplaj între ionii de CuII atât prin puntea fenoxo [Cu2(µ-O)2], cât și prin puntea piperazină. Medierea interacțiilor magnetice de către inelul piperazină cu conformație scaun de tip C, poate fi explicată doar pe baza interacțiunilor rezultate în urma delocalizării spațiale a electronilor celor doi atomi de azot din piperazină.

I.3 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali

În anul 1970, Robson a introdus termenul de ligand de dinucleație pentru a descrie compușii organici polidentați cu capacitate de chelare a doi ioni metalici simultan. Termenul de ligand compartimental a fost introdus de către Fenton și Gayda pentru caracterizarea liganzilor de dinucleație care conțin două compartimente de coordinare alăturate, iar cei doi ioni metalici împart cel puțin un atom donor situat într-o poziție centrală.

Liganzii compartimentali pot fi clasificați în:

aciclici care pot fi end-off atunci când posedă un singur atom donor endogen în punte și side-off atunci când posedă două punți endogene și prezintă două compartimente de coordinare diferite (figura I.3)

macrociclici obținuți în urma condensării [1+1], respectiv un compus carbonil cu o diamină, sau [2+2] două molecule de dicarbonil cu două molecule de diamină.

Figura I.3 Liganzi compartimentali

I.3.1 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali aciclici

Utilizând ca substrat un derivat al p-cresolului, iar ca amină N-(2-aminoetil)piperazina, Banerjee și colaboratorii au obținut ligandul 2,6-bis(N-etilpiperazina-iminometil)-4-metil-fenolul, 1.32 și compusul dinuclear 1.33.

Datele structurale arată că ligandul 1.32 este de tip “end-off” și funcționează pentadentat prin două seturi donoare N2O, iar atomul de oxigen fenoxo formează punte între cei doi ioni CoII. Complecșii metalici cu liganzi compartimentali pot servi ca modele pentru studiul activității catalitice a metalo-enzimelor. De exemplu, compusul 1.33 a arătat o activitate catalitică asemănătoare cu cea a catecolazei pe substratul 3,5-ditertbutilcatecol. Mai mult, este primul complex a ionului CoII cu activitate pe substratul tetraclorocatecol. S-a stabilit că această activitate catalitică remarcabilă se datorează prezenței atomului de azot protonat din piperazină. Pentru complexul 1.33 a fost studiată și activitatea citotoxică pe linie celulară de tumoare hepatică HEP G2. Comparativ cu cis-platina (IC50 = 24.1 µM) complexul binuclear a arătat o eficiență mai mare (IC50 = 20.69 µM) prin inhibarea proliferării celulelor canceroase.

O clasă reprezentativă de liganzi bicompartimentali de tip “side-off” este formată din baze Schiff obținute în urma condensării dintre 2-hidroxi-3-metoxibenzaldehida (o-vanilina) și diferite diamine. Acest tip de liganzi a fost sintetizat prima dată de Costes pentru a studia interacțiile magnetice mediate de oxigenul fenoxo dintre CuII și GdIII. Prezența grupării metoxi pe nucleul salicilaldehidă permite obținerea pe cale rațională a complecșilor heterodinucleari 3d-4f, unde ionul 3d ocupă situsul interior N2O2, iar ionul 4f ocupă situsul exterior.

Păsătoiu și colaboratorii au obținut o serie de combinațiile binucleare [NiII(1.32)LnIII] unde 1.32 este 1,3-propandiilbis(2-iminometilen-6-metoxi-fenol) iar LnIII = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er.

Analiza structurală arată că geometria ionului NiII este octaedrică distorsionată iar LnIII este înconjurat de zece atomi de oxigen proveniți din grupările fenoxo, metoxi și azotat bidentat chelat. Studiile magnetice au arătat un comportament antiferomagnetic pentru seria [NiIICeIII] – [NiIISmIII] și un comportament feromagnetic pentru seria [NiIIGdIII] – [NiIIErIII]. Complecșii [NiIIDyIII] și [NiIITbIII] s-a observat un comportament de nanomagnet molecular.

Atunci când este utilizat ionul de zinc(II) ca metal 3d se obțin compuși cu proprietăți luminescente. Se cunoaște că metalele cu configurație 3d10 nu prezintă tranziții d-d în domeniul vizibil, astfel emisia luminescentă a ionului 4f este posibilă prin manifestarea efectului antenă. De exemplu, prin sinteza template dintre 2,2-dimetil-1,3-diaminopropan, o-vaniliă și azotat de zinc(II) se obține complexul mononuclear [Zn1.34] care tratat cu sarea corespunzătoare de lantanid conduce la formarea complecșilor heterodinucleari [Zn(H2O)Ln(1.34)(NO3)3] 1.35 unde LnIII = Ce, Nd, Sm, Eu, Tb.

Complecșii obținuți cristalizează in grup spațial non-centrosimetric, ortorombic P 212121. Studiul proprietăților luminescente arată emisii bazate pe efectul antenă, caracteristice ionilor 4f. În cazul complexului ZnIISmIII s-a observat că folosind o radiație pentru excitare de λex= 775 nm, alături de emisia datorată excitării cu 2 fotoni apare un alt proces neliniar de ordinul doi, respectiv generarea unei armonice secundare (SHG). Aceste procese optice neliniare de ordinul doi sunt rar întâlnite la moleculele non-centosimetrice, acesta fiind primul exemplu pentru un complex al SmIII.

I.3.2 Combinații complexe generate de liganzi baze Schiff compartimentali ciclici

Strategia template reprezintă o cale simplă de a sintetiza liganzi ciclici care pot include doi ioni metalici situați în sfere de coordinare vecine și care au un atom donor comun. Cei mai reprezentativi sunt liganzii de tip Robson, obținuți prin condensare [2+2]. De exemplu, reacția dintre 4-etil-2,6-diformilfenol, 2,2′-dimetil-1,3-diaminopropan și diverse săruri ale ZnII precum și prezența unor liganzi exogeni: NaN3, NH4NCS, NaOCN și KSeCN conduce la obținerea unei familii de complecși ciclici homodinucleari de tipul [Zn2L(X)2]. Analiza structurală arată dispunerea ionilor de ZnII în cele două compartimente formate de atomii donori N(iminic)2O(phenoxo)2 cu geometrie de piramidă pătrată distorsionată.

Se cunosc combinații complexe polinucleare obținute cu liganzi care conțin inele macrociclice ca situsuri de coordinare. Liganzii macrociclici conferă complecșilor o stabilitate termodinamică suplimentară, cunoscută ca “efectul de macrociclu”. Nabesima și colaboratorii au sintetizat un ligand macrociclic [3+3], 1.44, în urma condensării 2,3-dihidroxibenzen-1,4-dicarbaldehidei cu fenilendiamină. Ligandul 1.44 dispune de trei situsuri de coordinare N2O2, iar orientarea grupărilor fenoxo formează o cavitate interioară aseamănătoare cu cea a eter-coroanei, capabilă să acomodeze ioni metalici. Tratarea ligandului cu de acetat de MnII, CoII, CuII, NiII, ZnII în raport molar 1:3, a permis obținerea combinațiilor complexe trinucleare de tipul 1.45, ionii metalici fiind situați în cele trei situsuri de coordinare N2O2. S-a observat că sarcina negativă a atomilor de oxigen fenoxo stabilizează ionii CoII și MnII în stare de oxidare înaltă, CoIII respectiv MnIII. Utilizarea unui raport ligand:metal de 1:10 conduce la obținerea unor compuși hexa- și heptanucleari de tipul 1.46 respectiv 1.47.

I.3. SISTEME EXTINSE GENERATE DE LIGANZI BAZE SCHIFF

Sistemele extinse sunt reprezentate de o clasă specială de compuși denumiți polimeri de coordinare sau rețele metal-organice. Polimerii de coordinare sunt formați din ioni metalici conectați în punte prin intermediul moleculelor organice. Aceste rețele sunt caracterizate și studiate în stare solidă.

Obținerea polimerilor de coordinare se poate face utilizând două strategii:

sinteză directă metal-ligand – prin utilizarea liganzilor polidentați care permit extinderea structurii polimerului în una, două sau trei direcții. În acest caz, topologia rețelei este determinată de: (a) ionul metalic care poate genera diferite structuri spațiale în funcție de numărul de coordinare, geometria și starea de oxidare; (b) ligandul cu rol de spacer care influențează prin denticitate, formă, dimensiune și flexibilitate/rigiditate.

utilizarea metalo-liganzilor ca unități “building-block” și a co-liganzilor cu rol de spacer. Metalo-liganzii pot direcționa formarea arhitecturii dorite prin multitudinea situsurilor de coordinare și geometria de coordinare, fiind o bună strategie de obținere a sistemelor heterometalice.

În funcție de dimensionalitatea rețelelor formate se cunosc polimeri de coordinare cu rețea monodimensională, cu topologie de tip zig-zag, helicală sau scară; rețea bidimensională cu topologie de tip gridă pătrată sau fagure; rețea tridimensională cu topologie diamondală, octaedrică ne-intercalată sau intercalată și altele (figura I.4).

Figura I.4 Reprezentarea schematică a rețelelor 1D, 2D și 3D

Trebuie menționat că incertitudinea structurală este o caracteristică intrinsecă a procesului de auto-asamblare dintre un ion metalic și liganzii organici. Este dificil să anticipezi obținerea unei structuri specifice doar pe baza design-ului molecular (alegerea ionului sau a cluster-ului metalic, a structurii ligandului) deoarece în acel sistem intervin parametrii reacției (temperatura reacției/de cristalizare, pH-ul, template/direct), solventul respectiv contraionul care dirijează formarea rețelelor polimerice.

Astfel, datorită unor asocieri diferite ale moleculelor sau prezenței interacțiilor supramoleculare, componentele se pot combina în diverși intermediari înainte de procesul de nucleație și cristalizare care conduce la obținerea unor structuri diferite (figura I.5).

Figura I.5 Reprezentarea schematică a diversității structurale în sinteza polimerilor de coordinare

I.2.1 Sisteme monodimensionale

Se cunosc liganzi polidentați de tip salen care au capacitatea de a funcționa ca punte între centrele metalice formând sisteme extinse monodimensionale. De exemplu, Song și colaboratorii au obținut un ligand flexibil 2-hidroxi-N-(2-((2-hidroxibenziliden)amino)etil) benzamida, 2.1 în urma reacției de condensare dintre salicilaldehida și N-(2-aminoetil)-2-hidroxibenzamida.

Prin reacția ligandului 2.1 cu acetat de mangan(II) în raport molar 1:1 s-a obținut polimerul de coordinare [MnL]n 2.2. Datele cristalografice arată că unitatea asimetrică [MnL] conține ionul mangan trivalent pentacoordinat cu o geometrie de piramidă pătrată distorsionată. Gruparea amido situată în poziție apicală conectează unitățile mononucleare [MnL] formând un lanț monodimensional cu topologie zig-zag (figura I.6). Distanța interatomică Mn···Mn este de 6.032(2) Å.

Figura I.6 Structura cristalografică și rețeaua 1D a compusului 2.2

Măsurătorile magnetice arată că la temperatura camerei valoarea susceptibilității este de 2.84

cm3K/mol, mai mică decât valoarea de spin a ionului MnIII cu configurație de spin înalt (3.00 cm3K/mol). Cu scăderea temperaturii, s-a pus în evidență un cuplaj antiferomagnetic (C = 3.05 cm3K/mol, θ = -8.10 K) pentru ionii mangan(III) conectați prin puntea amido.

Pentru a obține sisteme extinse monodimensionale se utilizează anioni asemănători halogenilor drept co-liganzi. Printre aceștia, anionul azidă N3- este foarte cunoscut datorită versatilității modului de coordinare (figura I.7).

Figura I.7 Reprezentarea schematică a modurilor de legare a anionului N3-

Khalaji și colaboratorii au obținut un polimer de coordinare monodimensional [Cu4(2.3)2(µ1,1,1-N3)2(µ1,1-N3)2Cu]n, 2.4 utilizând ligandul de tip salen 2.3, azotat de cupru(II) și NaN3 (figura I.8).

Unitatea asimetrică a compusului 2.4 este pentanucleară, unde ionii de CuII sunt conectați prin două gupări fenoxo și două punți azido µ1,1,1-N3 respectiv µ1,1-N3. Există trei tipuri de ioni de CuII: I – pentacoordinat cu geometrie de piramidă pătrată, II – hexacoordinat, cu geometrie octaedrică distorsionată și III – tetracoordinat, cu geometrie plan pătrată ușor distorsionată, acest comportament fiind întâlnit și la alte combinații complexe cu anionul N3-.

Figura I.8. Structura cristalografică și rețeaua bidimensională a compusului 2.4

Deasemenea, au fost identificate trei moduri diferite de conectare a ionilor de CuII: I – Cu1···Cu2 = 3.265(1) Å prin punte fenoxo și µ1,1,1-N3; II – Cu2···Cu2* = 3.435(1) Å prin punte dublă µ1,1,1-N3; III – Cu2···Cu3 = 3.202(1) Å prin punte dublă µ1,1-N3.

Variația susceptibilității magnetice moleculare cu temperatura indică un cuplaj antiferomagnetic între ionii de CuII conectați prin punte fenoxo și µ1,1,1-N3 (J = -56.1 cm-1, g = 2.149) respectiv un cuplaf feromagnetic între ionii de CuII conectați prin punte dublă µ1,1,1-N3 (J = 15.8 cm-1, g = 2.149).

Urmărind strategia nod-spacer, Ghosh și colaboratorii au utilizat un metaloligand [CuL], 2.5, și un spacer anionic, dicianamida, pentru a sintetiza polimeri de coordinare monodimensionali. Tratarea compusului 2.5 cu Cd(ClO4)2 și NaN(CN)2 în raport molar 2:1:1 respectiv 2:3:1 a condus la obținerea a doi izomeri supramoleculari 2.6 și 2.7 care au aceeași unitate trinucleară {[(CuL)2Cd](ClO4)}+ conectată în două moduri diferite de co-ligandul dicianamidă (figura I.9).

Figura I.9 Reprezentarea schematică a metodei de obținere a polimerilor de coordinare 2.6 și 2.7

În compusul 2.6 unitatea trinucleară este formată din doi ioni de cupru(II), Cu1 cu geometrie plan pătrată distorsionată, Cu2 cu geometrie de piramidă pătrată și un ion de CdII hexacoordinat cu geometrie octaedrică distorsionată. Unitățile trinucleare sunt conectate prin două punți µ1,3,5-N(CN)2 obținându-se în final o rețea 1D cu topologie de tip scară. În compusul 2.7 geometria ionilor de CuII este tetraedrică distorsionată, iar unitățile trinucleare sunt conectate prin atomii de azot terminali µ1,5-N(CN)2.

I.2.2 Sisteme bidimensionale

Cele mai simple rețele bidimensionale sunt cele cu topologie gridă pătrată, unde raportul metal:ligand este 1:2 și unitatea structurală este compusă dintr-un centru metalic coordinat de patru molecule diferite de ligand. De exemplu, Zhang și colaboratorii au sintetizat doi liganzi de tip salen, 2.8 și 2.9 prin condensarea 3,5-dibromo-2-hidroxibenzaldehidei respectiv 3,5-dicloro-2-hidroxibenzaldehidei cu 4-amino-1,2,4-triazol. Liganzii obținuți sunt polidentați cu capacitate de a coordina în punte două centre metalice. Tratarea liganzilor 2.8 și 2.9 cu acetat de zinc(II) conduce la obținerea polimerilor de coordinare isostructurali [Zn(2.8)2]n, 2.10 respectiv [Zn(2.9)2]n 2.11.

Unitatea structurală este compusă din ionul ZnII și două molecule de ligand. Ionul ZnII prezintă geometrie octaedrică distorsionată având planul ecuatorial format din atomii donori N2O2 proveniți de la două molecule de ligand care coordinează chelat prin atomul de oxigen fenoxo și atomul de azot iminic. Pozițiile apicale sunt ocupate de doi atomi de azot proveniți de la două grupări triazol din ligand. Modul de coordinare în punte μ2 : η1 :η1 : η1 al liganzilor 2.8 și 2.9 conduce la obținerea unui lanț 1D cu topologie de tip treaptă care se extinde 2D prin alte două molecule de liganzi coordinate în punte la ionii de ZnII (figura I.10).

Figura I.10 (a) Structura cristalografică; (b) lanț 1D cu topologie de tip treaptă; (c) rețeaua bidimensională a compușilor 2.10 și 2.11

Okawa și colaboratorii au obținut un polimer de coordinare 2D, [Mn{2.12 }2(H2O)4]·4H2O ·2DMF, 2.13 utilizând metaloligandul binuclear 2.12 și perclorat de mangan(II).

Metaloligandul 2.12 conține câte două grupări dioximice și carboxilice care fac posibilă funcționarea acestuia bis bidentat. Analiza cristalografică arată prezența a două unități 2.12 conectate de un ion MnII prin două grupări carboxil. Ionul MnII este hexacoordinat, fiind înconjurat de patru molecule de apă și două unități 2.12 dispuse în poziție trans. Cei doi ioni de CuII sunt pentacoordinați cu geometrie de piramidă pătrată, poziția apicală fiind ocupată de atomul de oxigen din gruparea oximat, provenit de la o moleculă de metaloligand.

Utilizînd aceeași reactanți, dar prin reacție in situ, s-a obținut compusul [Mn{2.12}2(H2O)2]n, 2.14 cu structură 2D dar topologie diferită. În compusul 2.14 ionul MnII este tot hexacoordinat fiind înconjurat de două molecule de apă , două unități 2.12 coordinate prin gruparea carboxil și două unități 2.12 coordinate prin gruparea oximat. Ionii de CuII sunt diferiți din punct de vedere cristalografic: Cu1 prezintă geometrie de piramidă pătrată cu poziția apicală ocupată de un atom de oxigen fenoxo dintr-o unitate 2.12 vecină, poziționând astfel unitățile binucleare în straturi (figura I.11). Cu2 prezintă geometrie octaedrică distorsionată, având pozițiile axiale ocupate de doi atomi de oxigen proveniți de la două grupări carboxil.

Figura I.11 Structura cristalografică și rețeaua bidimensională a compusului 2.14

Studiile magnetice efectuate pentru compuși 2.13 și 2.14 arată în ambele cazuri un cuplaj antiferomagnetic între ionii CuII-MnII prin puntea carboxilat respectiv CuII-CuII prin puntea oximat (J = -765(5) cm-1, gCu = 2.09(1), gMn = 2.00(1) și θ = -0.175(5) K).

Mitra și colaboratorii au obținut un polimer de coordinare 2D [Cu2(2.15)(µ-1,5-dca)2]n 2.16 utilizând ligandul de tip salen N,N-bis(saliciliden)-1,3-diaminopentan 2.15 și co-ligandul dicianamida.

Unitatea structurală este formată din doi ioni de cupru(II), o moleculă de ligand și două molecule de dicianamidă. Stereochimia ionilor de CuII este de piramidă pătrată distorsionată, Cu1 fiind înconjurat de doi atomi de oxigen fenoxo, doi atomi de azot iminic și un atom de azot din gruparea dicianamidă. Sfera de coordinare a ionului Cu2 este formată din doi atomi de oxigen fenoxo și trei atomi de azot din trei molecule diferite de dicianamidă (figura I.12).

Figura I.12. Structura moleculară și rețeaua bidimensională a compusului 2.16

Două unități binucleare sunt conectate în punte de două grupări µ-1,5 dicianamidă formând un dimer. A treia grupare dicianamidă conectează în punte câte două unități dimere generând o structură bidimensională.

Compusul 2.16 prezintă activitate catalitică în reacția de oxidare a 3,5-diterțbutil catecolului, reacția neavând loc în absența unui catalizator.

I.2.3 Sisteme tridimensionale

Se cunoaște capacitatea liganzilor respectiv a metaloliganzilor de tip salen funcționalizați cu grupări carboxil de a coordina ioni metalici micști, formând rețele extinse 3D. De exemplu, Hao și colaboratorii au obținut prin metodă hidrotermală un polimer de coordinare 3D, 2.18, pornind de la un ligand de tip salen dicarboxilat 2.17 și ZnCl2.

Analiza cristalografică arată prezența a doi ioni ZnII diferiți: Zn1 localizat în situsul de coordinare N2O2 al bazei Schiff cu geometrie plan-pătrată și Zn2 cu geometrie tetraedrică distorsionată este situat în planul bazal al unei piramide pătrate, formate de patru ioni Zn2 și un atom de oxigen tetracoordinat (figura I.13).

Figura I.13. Modul de legare a unităților tetranucleare și rețeaua bidimensională a compusului 2.18

Clusterul tetranuclear [Zn4(μ4-O)(carboxilat)8] este conectat în punte de câte două unități [Zn2.17], generându-se o rețea 3D a căror cavități au suprafața de 13.009 × 18.717 Å2.

În funcție de lungimea respectiv rigiditatea/flexibilitatea fragmentului carboxilic se pot obține polimeri de coordinare 3D cu diferite topologii și proprietăți. Song și colaboratorii au obținut rețele metal organice cu cavități de diferite dimensiuni utilizând metaloliganzii dicarboxilici 2.19 – 2.21 și Zn(NO3)2.

S-au obținut combinațiile complexe heteronucleare ZnII-MnIII de tipurile 2.21-2.25, care conțin clusteri tetranucleari [Zn4(μ4-O)(carboxilat)6] legați în punte printr-o moleculă de metaloligand (figura I.14).

Figura I.14 Modul de coordinare a clusterilor tetranucleari în (a) 2.21; (b) 2.22; (c) 2.23

În funcție de solventul utilizat în reacție, dimetilformamidă sau dietilformamidă s-au obținut rețele 3D poroase intercalate (2.21, 2.23) respectiv neintercalate (2.22, 2.24) atunci când au fost utilizați metaloliganzii 2.19 și 2.20. Utilizarea metaloligandului 2.21 a condus la obținerea unei structuri 3D cu rețea triplu intercalată, indiferent de solventul utilizat. Acest comportament fiind determinat de lungimea mare și rigiditatea structurii metaloligandului. Deasemenea lungimea metaloligandului determină dimensiunea cavităților formate astfel: pentru 2.19 – 0.8 × 0.6 nm2 și diametrul 1.4 nm (2.21), 2.0 × 1.6 nm2 și diametrul 2.6 nm (2.22); pentru 2.20 – 1.5 × 0.7 nm2 și diametrul de 2.0 nm (2.23), 2.5× 2.3 nm2 și diametrul de 3.2 nm (2.24); pentru 2.21 – 1.1 × 0.8 nm2 și diametrul de1.8 nm (2.25) (figura I.15).

Figura I.15 Rețelele 3D ale polimerilor 2.21-2.25

Figura I.16 Reprezentarea structurilor supramoleculare 1D și 2D a compușilor 3.4 – 3.6

II. REZULTATE ORIGINALE

II.1 BAZA SCHIFF N,N’-BIS[(2-HIDROXIBENZILIDENAMINO)-PROPIL]-PIPERAZINA (H2L1)

Ligandul N,N’-bis[(2-hidroxibenzilidenamino)-propil]-piperazina (H2L1) a fost sintetizat urmând principiul chimiei verzi, prin reacția de condensare dintre salicilaldehidă și 1,4-bis(3-aminopropil) piperazină, în prezența catalizatorului P2O5/SiO2 (schema II.1).

Schema II.1. Reacția de obținere a bazei Schiff H2L1

Reacția are loc în absența solventului, prin mojararea reactanților și preluarea produsului de reacție sub forma unei pulberi galbene cu etanol, catalizatorul fiind îndepărtat prin filtrare. Utilizarea metodei chimiei verzi are următoarele avantaje: randamente mari de pana la 83%, timp de reacție scurt și consum redus de reactivi. Compusul obținut este stabil în aer și solubil în EtOH, MeOH, CHCl3, CH2Cl2, DMF, DMSO.

Diamina 1,4-bis(3-aminopropil)piperazina conferă semirigiditate ligandului H2L1, iar prezența inelului piperazină induce un grad de preorganizare ridicat prin capacitatea de a adopta conformațiile baie sau scaun. H2L1 este hexadentat, cu setul de atomi donori NO situați de-o parte și de alta a nucleului piperazină.

II.1.2 Sisteme discrete generate de H2L1

II.1.2.1 Combinații complexe mononucleare ale metalelor 3d

Prin sinteză directă metal-ligand, la raport molar 2:1, s-au obținut combinațiile complexe [MnL](ClO4) (1) și [CoL](NO3)·2CH3OH (2) (schema II.1). Reacțiile s-au desfășurat la temperatua camerei, în CHCl3-MeOH (1:1 v/v), în prezența trietilaminei ca agent de deprotonare. În urma evaporării lente a soluțiilor mumă se obțin cristale verzi pentru 1 și brune pentru 2, adecvate analizei cristalografice. Combinațiile complexe obținute sunt stabile în aer și solubile în DMF și DMSO și insolubile în majoritatea solvenților.

Conductivitatea electrică molară cu valoarea de 94.1 -1mol-1cm2 pentru 1 și 103.2 -1mol-1cm2 pentru 2, măsurată în soluție de DMF, 10-4 M, arată că aceste combinații complexe sunt de tip electrolit 1:1.

Schema II.1. Reprezentarea schematică a reacției de obținere a compușilor 1 și 2

Se observă că în urma coordinării are loc un proces de oxidare a ionilor metalici MnII și CoII la MnIII și CoIII, starea de oxidare înaltă fiind stabilizată de ligand.

II.1.2.1.1 Structura moleculară a [MnL](ClO4) (1)

Compusul 1 cristalizează în sistemul monoclinic, grup spațial P21/c, având patru molecule în unitatea celulară. Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 1 sunt prezentate în tabelul II.1. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.2. Complexul este constituit dintr-un cation complex [MnL]+ și anion perclorat. Unitatea complexă prezintă ligandul dublu deprotonat L2- dispus în jurul ionului metalic MnIII, toți atomii donori fiind implicați în coordinare (figura II.1).

Figura II.1 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor în unitatea complexă [MnL]+ (atomii de hidrogen sunt omiși pentru claritate)

Ionul metalic mangan(III) prezintă geometrie octaedrică distorsionată, având planul median format din atomii donori N4 proveniți de la doi atomi de azot iminic, cu distanța Mn1-Niminic de 2.069(2) Å și doi atomi de azot din nucleul piperazină cu distanța Mn1-Npip de 2.339(2) respectiv 2.359(2) Å. Pozițiile apicale sunt ocupate de cei doi atomi de oxigen fenoxo cu distanța Mn1-Ofenoxo de 1.870(2) respectiv 1.871(2). Valorile unghiurilor trans O1-Mn1-O2 și cis N1-Mn1-N4 de 170.69(9)° respectiv 134.12(2)° denotă o geometrie octaedrică puternic distorsionată. Cele două bretele -CH2-CH2- ale punții piperazină formează cu ionul MnIII două inele chelate de cinci atomi, având unghiul „de mușcătură” N2-Mn1-N3 de 63.74(8)°. Valorile unghiurilor de torsiune C12-C11-N2-C10propil de -177.8(2)° și C13-C14-N3-C15propil de -177.5(2)°, indică conformația baie a inelului piperazină.

Distanțele mici între atomii de carbon ce aparțin a două unități [MnL]+ vecine C1∙∙∙C5' (3.337(1)) și C3∙∙∙C6' (3.615(1)) indică prezența interacțiunilor de tip π-π stacking între nucleele fenil adiacente.

Împachetarea moleculară de-a lungul axei b arată formarea unor lanțuri supramoleculare, arhitectura fiind menținută prin forțe Van der Waals și legături de hidrogen stabilite între atomii de oxigen din anionii perclorat și atomii de carbon din ligand (distanța C-H∙∙∙O se situează în intervalul 3.160(4) – 3.366(1) Å) (figura II.2).

Figura II.2 Formarea lanțului supramolecular de-a lungul axei b în urma interacțiunilor

de tip π-π stacking

II.1.2.1.2 Structura moleculară a [CoL](NO3)·2CH3OH (2)

Compusul 2 cristalizează în sistemul triclinic, grupul spațial centrosimetric cu operația de simetrie (’) = -x+4/3, -x+y+2/3, -z+7/6 și este format dintr-un cation complex [CoL]+, anionul azotat și două molecule de metanol. Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 2 sunt prezentate în tabelul II.1. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.2.

Similar cu compusul 1 ligandul înfășoară ionul metalic CoIII, generând o geometrie octaedrică puțin distorsionată în jurul acestuia (valoarea unghiului trans O1-Co1-O1’ fiind de 176.71(9)° (figura II.3).

Figura II.3. Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor în unitatea complexă [CoL]+ [operația de simetrie (’) = -x+4/3, -x+y+2/3, -z+7/6] (atomii de hidrogen sunt omiși pentru claritate)

Cei patru atomi de azot ai bazei Schiff sunt situați în planul median al octaedrului (distanțele Co1-Niminic și Co1-Npip fiind de 1.927(2) respectiv 1.986(2) Å), iar atomii de oxigen fenoxo ocupă pozițiile apicale (distanța Co1-Ofenoxo fiind de 1.899(1) Å). Unghiul de mușcătură” format de atomii de azot N2 și N2’ cu ionul CoIII (N2-Co1-N2’ 73.65(7)ș) confirmă conformația baie a piperazinei.

Împachetarea moleculară de-a lungul axei c arată un aranjament circular al unitățiilor complexe [CoL]+, în interiorul cavitățiilor fiind situate moleculele de solvent si anionii azotat (figura II.4).

Figura II.4 Impachetarea moleculară de-a lungul axei c a compusului 2

Tabelul II.1 Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 1 și 2

Tabel II.2 Distanțele interatomice [Å] și unghiurile [ș] de legătură pentru 1 și 2 – selecție

Operația de simetrie utilizată pentru generarea atomilor echivalenți: (’) = -x+4/3,-x+y+2/3,-z+7/6

II.1.2.1.3 Proprietățile spectrale și magnetice

Spectrul FT-IR al combinațiilor complexe 1 și 2 prezintă benzi caracteristice ligandului L2-, însă deplasate în urma coordinării ionilor metalici MIII. Astfel, se observă că vibrația caracteristică legăturii iminice νC=N situată la 1621 pentru 1 și 1625 cm-1 pentru 2 este deplasată la valori mai mici față de valoarea observată în ligandul liber (1631 cm-1). Benzile de absorbție situate în intervalul 1290 – 1311 cm-1 pot fi atribuite vibrației νC=Ofenoxo. Benzile caracteristice inelului piperazină apar deplasate spre valori mai mari ale lungimii de undă, și anume în intervalul 850 – 860 cm-1 comparativ cu 846 cm-1 în ligand. În spectrul compusului 1, vibrațiile de valență situate la valorile 1095 cm-1 și 622 cm-1 sunt caracteristice modurilor ν3 respectiv ν4 a simetriei Td a ionului perclorat necoordinat. Vibrația de intensitate mare situată la 1384 cm-1 în spectrul complexului 2 este atribuită grupării azotat ionic.

Spectrul electronic al compusului 1 prezintă două benzi intense situate la 319 și 358 nm atribuite tranzițiilor π-π* respectiv n-π*. Banda largă de intensitate mică, situată la 468 nm este atribuită tranziției 5T2g ←5Eg a ionului MnIII hexacoordinat cu o configurație de spin maxim. În cazul compusului 2 banda caracteristică transferului de sarcină este situată la 399 nm, iar benzile largi ce apar în domeniul vizibil la 505 și 563 nm sunt atribuite tranzițiilor 1A1g → 1T1g respectiv 1A1g →1Eg , caracteristice ionului CoIII cu o geometrie octaedrică.

Măsurătorile magnetice efectuate la temperatura camerei pentru complexul 1, au evidențiat o valoare de 4.486 MB a momentului magnetic, valoare caracteristică ionului MnIII octaedric situat în configurație de spin maxim.

Complexul 2 fiind diamagnetic, a fost posibilă înregistrarea spectrului RMN de proton care prezintă semnalele protonilor la valori mai scăzute față de valorile semnalelor protonilor din spectrul ligandului. Mai mult, semnalul situat la 13.55 ppm atribuit protonului –OH din H2L este absent în spectrul complexului ceea ce confirmă coordinarea ionului metalic la atomul de oxigen fenoxo. Splitarea semnalelor protonilor din zona alifată atribuite lanțurilor propil, indică un aranjament foarte distorsionat al moleculei.

II.1.2.1.4 Proprietățile electrochimice

Comportamentul electrochimic al complecșilor 1 și 2 a fost studiat prin voltametrie ciclică. Voltamogramele au fost înregistrate cu un electrod sticlos de carbon în soluție de DMSO 10-3 M și 0.1 M perclorat de tetrabutilamoniu (TBAC) și sunt prezentate în figura II.5a. Pentru a identifica prezența ionului mangan trivalent, valoarea potențialului a fost baleat în domeniul -0.5 ÷ 0.5 V/SCE, unde SCE reprezintă electrodul de calomel saturat. Balearea catodică a permis observarea procesului de reducere la valoarea potențialului de -0.056 V/SCE. În urma unui baleaj anodic a fost înregistrat peak-ul de oxidare la valoarea de 0.016 V/SCE, aceste valori fiin caracteristice cuplului redox MnIII/MnII . Având în vedere caracteristicile unui sistem reversibil ideal pentru transferul unui singur electron, și ΔEp = 56.5 mV, putem afirma că rezultatele obținute, , .49 și ΔEp = 70 mV, indică un sistem cvasi-reversibil corespunzător unui transfer de un electron. Deviația de la sistemul reversibil ideal poate fi datorată modificărilor ce au avut loc în sfera de coordinare a ionului metalic, în urma procesului de electroreducere.

Pentru compusul 2 a fost observat un comportament electrochimic diferit, prezentat în figura II.5b. Domeniul de baleaj a potențialului a fost mărit în direcția valorilor negative, deoarece peak-ul corespunzător procesului de reducere a sistemului CoIII/CoII a fost observat la valoarea de -0.513 V/SCE. Această valoare este similară cu valorile raportate în literatură pentru același sistem. Efectuarea baleajului anodic s-a observat doar un peak mic situat la valoarea -0.08V/SCE ceea ce indică un comportament ireversibil a sistemului (ΔEp = 433 mV, corespunzător unui transfer de un electron). Acest comportament al sistemului arată că procesul de electroreducere are un efect determinant asupra sferei de coordinare a ionului metalic CoIII.

Figura II.5 Voltamogramele ciclice pentru a) 10-3 M [MnL]+ și b) 10-3 M [CoL]+ în DMSO și 0.1 M TBAC, viteza de scanare de 0.02 Vs-1

II.1.2.1.5 Proprietățile biologice

A fost evaluată activitatea biologică in vitro a compușilor 1 și 2. Efectul citotoxic a fost determinat prin metoda Alamar blue pe linia celulară MCF7 (carcinom mamar). Au fost testate trei concentrații din proble de analizat (5, 25 și 50 µg/ml) pentru 24h, 48 și 72h. Rezultatele obținute au fost interpretate în funcție de solventul folosit pentru dizolvarea probelor – DMSO (Lotul de Control).

În figura II.6 este reprezentată viabilitatea celulelor de carcinom mamar MCF7 la 24h după stimularea cu probele de analizat. Cele mai importante rezultate au fost obținute în cazul compusului 2, unde se observă scăderea viabilității celulelor tumorale o dată cu creșterea dozei. Proba 2 la cea mai mică doză testată (5 µg/ml) a crescut viabilitatea celulelor MCF7 (128.3 ± 11.02 vs. Control), dar la doze mai mari (25 și 50 µg/ml) are loc o scădere a viabilității (84.5 ± 4.4 vs. Control pentru 25 µg/ml și respectiv 81.5 ± 5.07 vs Control pentru doza de 50 µg/ml, *, p < 0.05 vs. Control). Proba 1 a indus o ușoară scădere a viabilității la dozele de 5 și 25 µg/ml (99 ± 1.5 vs. Control, respectiv 94.2 ± 8.1 vs. Control), iar la cea mai mare doză testată s-a observat o creștere a viabilității (115.8 ± 11.7 vs. Control). Proba L (ligand) a indus o creștere a viabilitățți la toate dozele testate.

Figura II.6 Evaluarea efectelor ligandului (L) 1 și 2 asupra liniei celulare MCF7 la 24h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

La 48h după stimulare (figura II.7), efectul citotoxic indus de proba 2 a fost mai intens comparativ cu cel obținut la 24h după stimulare. La cea mai mică doză testată, 5 µg/ml, viabilitatea nu a fost influențată semnificativ (105 ± 0.5 vs. Control), dar la dozele de 25 și 50 µg/ml s-a constatat o scădere semnificativă a viabilității (87 ± 0.8 vs. Control pentru 25 µg/ml, respectiv 62.9 ± 1.2 pentru 50 µg/ml; pentru ambele doze *** p < 0.001 vs control). Rezultatele obținute pentru proba 1 la 48h după stimulare sunt similare cu cele obținute pentru control dar se observă o scădere a viabilității comparativ cu datele obținute pentru aceasta probă la 24h după stimulare. Proba L a indus o ușoară creștere a viabilității la toate dozele testate și se poate constata reducerea viabilității față de datele obținute la 24h post-stimulare.

Figura II.7 Evaluarea efectelor probelor asupra liniei celulare MCF7 la 48h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

În figura II.8 este reprezentat efectul citotoxic al compușilor de analizat la 72h post-stimulare. În cazul probei 2, se păstrează efectul citotoxic dozo-dependent (90.9 ± 0.5 vs. Control pentru 25 µg/ml, ** p < 0.01; respectiv 63.2 ± 1.2 vs. Control pentru doza de 50 µg/ml, *** p < 0.001). La 72h după stimulare, proba 1 nu a influențat semnificativ viabilitatea celulelor MCF7. În ceea ce privește proba L, se poate observa o ușoară creștere a viabilității celulare pentru toate dozele testate.

Figura II.8 Evaluarea efectelor probelor asupra liniei celulare MCF7 la 72h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

II.2.2 Combinații complexe polinucleare ale metalelor 3d

Prin sinteza directă dintre ligandul H2L și acetatul de cupru(II), în prezență de trietilamină, se obține complexul binuclear [Cu2L(CH3COO)2] (3) (schema II.2).

Schema II.2 Reprezentarea schematică a reacției de obținere a compusului 3

Prin tratarea compusului [Cu9L6(µ3-ClO4)2](ClO4)4∙4CHCl3 cu NH4BF4 se obține complexul trinuclear [Cu3L2(H2O)2](ClO4)2·3H2O (4) (schema II.3).

Schema II.3 Reprezentarea schematică a reacției de obținere a compusului 4

Compusul [Cu6L4(N3)2](ClO4)2 5 a fost obținut prin două metode: prin sinteză directă metal-ligand în prezența co-ligandului azidă, respectiv prin tratarea compusului 4 cu NaN3 (schema II.4).

Schema II.4 Reprezentarea schematică a reacției de obținere a compusului 5

Pentru combinațiile complexe 3, 4 și 5 s-au obținut cristale de culoare verde adecvate pentru analiza cristalografică. Analiza elementală susține formulele combinațiilor complexe.

Valorile conductivităților electrice molare arată pentru compusul 3 un comportament de tip neelectrolit, iar pentru 4 și 5 un comportament de tip electrolit 1:2.

II.1.2.2.1 Structura moleculară a [Cu2L(CH3COO)2] (3)

Compusul 3 cristalizează în sistemul monoclinic, grupul spațial P21/c. Unitatea de bază este o combinație complexă dinucleară de CuII constituită din ligandul H2L dublu deprotonat și două grupări acetat (figura II.6). Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 3 sunt prezentate în tabelul II.3. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.4.

Figura II.6 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor pentru 3 (atomii de H sunt omiși pentru claritate)

Ligandul de tip bază Schiff coordinează doi ioni de CuII, fiecare situat de o parte și de alta a punții piperazină. Ionii metalici Cu1 și Cu2 sunt pentacoordinați, sfera de coordinare fiind realizată de un atom de azot iminic și unul piperazinic, un atom de oxigen fenoxo și doi atomi de oxigen aparținând grupării acetat. Geometria de coordinare din jurul fiecărui ion de cupru(II) poate fi descrisă ca o piramidă pătrată ușor distorsionată, valoarea parametrilor Addison (τ) fiind de 0.24 pentru Cu1 și 0.33 pentru Cu2. Planul bazal este descris de setul de atomi donori NO3 ce provine de la un atom de azot iminic, un atom de oxigen fenoxo și doi atomi de oxigen din gruparea acetat, distanța cupru – atomi donori variind între 1.885(3) Å și 2.177(3) Å. Poziția apicală este ocupată de atomul de azot piperazinic N2 (Cu1-N2 = 2.320(3), Cu2-N3 = 2.275(3)). Toate distanțele observate sunt în acord cu valorile raportate în literatură. Ionii de CuII sunt situați deasupra planului bazal NO3 cu 0.315 Å pentru Cu1 și 0.36 Å pentru Cu2. Diferența între gradul de distorsionare a geometriilor ionilor Cu1 și Cu2 poate fi explicată pe baza diferențelor valorilor unghiurilor realizate de ionul metalic și gruparea acetat (valoarea unghiurilor O3-Cu1-O4 de 63.44(11)ș și O5-Cu2-O6 de 62.98(11)ș). Unghiul diedru realizat de planurile descrise de atomii N2-C11-C12 și N3-C13-C14 este 0ș, ceea ce indică faptul că nucleul piperazină se află în conformație scaun. Valoarea unghiurilor de torsiune C7-N1-C8-C9 și C18-N4-C17-C16 de -106.94 respectiv 103.64ș arată coordinarea ionilor metalici de către piperazină în poziție axial-axial.

Împachetarea moleculară de-a lungul axei c arată apariția unor straturi paralele ale moleculelor, rezultate în urma unor interacțiuni intermoleculare slabe, de tipul CH∙∙∙O (distanța C7-H7∙∙∙O4 de 3.193(1) Å și unghiul de 90.62ș), CH∙∙∙C și π-stacking (figura II.7).

Figura II.7 Împachetarea moleculară de-a lungul axei c a compusului 3

II.1.2.2.2 Structura moleculară a [Cu3L2(H2O)2](ClO4)2·3H2O (4)

Compusul 4 este format dintr-un cation complex trinuclear [Cu3L2 ] și anioni perclorat (figura II.8). Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 3 sunt prezentate în tabelul II.3. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.4.

Figura II.8 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor pentru 4 (atomii de H sunt omiși pentru claritate)

În cationul complex două molecule de ligand H2L coordinează asimetric trei ioni de CuII prin grupările de atomi donori N3O și NO. Cei trei ioni de CuII sunt diferiți din punct de vedere cristalografic, Cu1 și Cu3 sunt pentacoordinați cu geometrie de piramidă pătrată, având planul bazal descris de trei atomi de azot și un atom de oxigen fenoxo, iar poziția apicală fiind ocupată de o moleculă de apă (distanța Cu1-O4W respectiv Cu3-O3W este de 2.255(5) și 2.259(5) Å). Ionii Cu1 și Cu3 sunt situați deasupra planului bazal N3N4N5O1 respectiv N7N8N6O2 cu 0.294 Å și 0.282 Å. Parametrul Addison pentru Cu1 (τ = 0.005) denotă o geometrie de piramidă pătrată foarte apropiată de cea ideală, în timp ce geometria ionului Cu3 prezintă o distorsionare mai accentuată (τ = 0.232). Atomul central Cu2 este coordinat de setul de atomi donori NO proveniți de la două molecule de ligand situați în poziție trans (Cu2-O3 (1.887(5) Å), Cu2-O4 (1.888(5) Å), Cu2-N1 (1.959(5) Å) și Cu2-N2 (1.947(6) Å). Parametrii τ4 și τ4’ de 0.4073 și 0.4015 caracteristici geometriei tetracoordinate indică o distorsionare de la geometria planară spre cea tetraedrică. Valorile unghiurilor de torsiune C31-N1-C32-C33 respectiv C18-N2-C17-C16 de 85.06° și 120.33° explică poziționarea celor trei ioni ce CuII în colțurile unui triunghi cu laturile de 5.976, 5.760 și 5.314 Å. Unghiurile de torsiune CpipCpipNpipCpropil cu valori cuprinse în intervalul 174.40 177.60° susțin conformația baie a piperazinei. Cele două bretele -CH2-CH2- ale piperazinei formează două cicluri chelate de cinci atomi cu ionul Cu1 și Cu3, în care unghiul de „mușcătură” N3Cu1N4 respectiv N7-Cu3-N8 este de 73.30° și de 95.9°.

Legăturile de hidrogen intermoleculare [O1∙∙∙O3W (2.898 Å) și O2∙∙∙O4W (2.829 Å)] stabilite între moleculele de apă din pozițiile apicale susțin topologia de “coș” a aqua complexului. Mai mult, între moleculele de apă coordinate, anionii perclorat și moleculele de apă libere se stabilesc legături de hidrogen intramoleculare care formează un tetramer supramolecular (Figura II.9). Legăturile de hidrogen inter- și intramoleculare sunt prezentate în tabelul II.5.

Figura II.9 Legături de hidrogen intermoleculare în 4

Împachetarea moleculară de-a lungul axei a arată dispunerea unităților trinucleare în coloane fiind orientate în directii opuse, formându-se două tipuri de cavități (Figura II.10). Cavitatea mare găzduiește doi anioni perclorat și două molecule de apă, în timp ce cavitatea mica conține doar anion perclorat. Distanța cea mai mica între doi ioni de CuII marginali proveniți de la două unități trinucleare vecine este de 7.708 Å.

Figura II.10 Împachetarea moleculară de-a lungul axei a a compusului 4

II.1.2.2.3 Structura moleculară a [Cu6L4(N3)2](ClO4)2 (5)

Compusul 5 cristalizează în sistemul monoclinic, grup spațial P21/n și este constituit dintr-un dimer [Cu6L4(N3)2]2+ și doi anioni perclorat. Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 5 sunt prezentate în tabelul II.3. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.4. Unitatea complexă este situată pe un centru de inversie (operația de simetrie (’) = 1-x, 1-y, 1-z) și construită din două unități trinucleare Cu3L22+ conectate între ele prin două punți realizate de anionul azidă (figura II.11)

Figura II.11 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor pentru 5 (atomii de H sunt omiși pentru claritate) [operația de simetrie (’) = 1-x, 1-y, 1-z]

Unitățile trinucleare conțin trei ioni de CuII dispuși linear și conectați prin două molecule de ligand L2-. Ionii Cu1 și Cu3 sunt dispuși simetric față de ionul Cu2 care este coordinat de setul de atomi N2O2 ce provine din fragmentul salicilaldehidei a două molecule de ligand. Atomii donori N3O rămași de la fiecare din cele două molecule de ligand alcătuiesc sfera de coordinare a ionilor Cu1 și Cu3. Geometria ionilor Cu1 și Cu3 este de piramidă pătrată distorsionată, cu planul bazal realizat de atomii donori ai ligandului, doi atomi de azot proveniți de la nucleul piperazină situat în conformație baie, un atom de azot iminic și un atom de oxigen fenoxo. Distanțele interatomice cupru(II) – atomi donori se găsesc în intervalul 1.877(7) – 2.062(4) Å și sunt în concordanță cu valorile raportate în literatură pentru compuși similari. Ionul Cu1 este situat deasupra planului bazal cu 0.391 Å iar Cu2cu 0.333 Å. Pozițiile apicale sunt ocupate de atomii de azot din co-ligandul azido (distanțele Cu1-N9 și Cu3-N11 de 2.183(9) respectiv 2.202(2) Å). Parametrii Addison 1 de 0.185 (Cu1) și 2 de 0.163 (Cu3) îndică gradul de distorsionare a geometriilor celor doi ioni metalici. Geometria ionului Cu2 este plan pătrată puternic distorsionată către tetraedrică, având indicii geometrici τ4 = 0.534 și τ4’ = 0.525. Setul de atomi donori NO sunt situați în poziție trans, distanțele Cu2-O și Cu2-N fiind cuprinse în intervalul 1.876(3) – 1.968(2) Å) și unghiurile cis N4-Cu2-O2 (95.44°), O2-Cu2-N5 (97.51°), N5-Cu2-O3 (94.65°), O3-Cu2-N4 (96.37°).

Gruparea azido este aproape liniară, unghiul format de atomii de azot N1-N2-N3 fiind de 176.65°. Distanțele interatomice Cu1–N9 (2.184 Å) respectiv Cu3-N11 (2.202 Å) sunt apropiate și asemănătoare cu valorile raportate în literatură pentru azida în poziție apicală. Poziția apicală determină o alungire a legăturii Cu-Nazidă, acest fenomen fiind asociat cu efectul Jahn-Teller asupra ionului de cupru.

Împachetarea moleculară de-a lungul axei a arată un aranjament columnar al unităților dimere (figura II.12) între care se observă prezența anionilor perclorat care realizează legături de hidrogen intramoleculare cu atomii de carbon din piperazină (tabel II.6 ).

Figura II.12 Împachetarea moleculară de-a lungul axei a a compusului 5

Tabel II.3 Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 3 – 5

Tabel II.4 Distanțele interatomice [Å] și unghiurile [ș] de legătură pentru 3 – 5 – selecție

Tabel II.5 Legături de hidrogen pentru 4

Tabel II.6 Legături de hidrogen pentru 5

II.1.2.2.3 Proprietățile spectrale și magnetice

Spectrele FT-IR ale combinațiilor complexe 3 – 5 sunt în concordanță cu structurile rezolvate prin difracție de raze X. În intervalul 1621 – 1639 cm-1 este identificată banda caracteristică vibrației νC=N. Vibrația de valență a legăturii C-Ofenoxo este observată în intervalul 1319 – 1327 cm-1. Spectrul complexului 3 prezintă benzi de intensitate medie situate la 1147, 961, 861 și 686 cm-1 care se regăsesc și în ligandul liber și sunt caracteristice inelului piperazină cu conformația scaun. Benzile situate la 1539 și 1451 cm-1 sunt atribuite vibrațiilor simetrice și asimetrice a grupării acetat coordinat bidentat chelat55. În spectrele complecșilor 4 și 5, banda intensă situată la 1084 cm-1 respectiv banda de intensitate medie situată la 620 cm-1 sunt atribuite vibrațiilor ν3 și ν4 caracteristice percloratului ionic cu simetria Td.

În spectrul complexului 5 se observă o bandă de intensiate mare centrată la 2063 cm-1 care confirmă coordinarea grupării azido la ionul metalic. Spectrele compușilor prezintă benzi în intervalul 515 – 576 cm-1 și 412 – 415 cm-1 care pot fi atribuite vibrațiilor νCu-O respectiv νCu-N.

Spectrul de reflexie difuză al compusului 3 prezintă în domeniul vizibil o bandă largă, centrată la 743 nm cu un umăr la 1090 nm caracteristică geometriei de piramidă pătrată a ionului CuII. În cazul compușilor 4 și 5 se observă o bandă largă centrată la 615 respectiv 620 nm care denotă prezența ionului de CuII cu geometria plan-pătrată distorsionată.

Valorile măsurătorilor magnetice la temperatura camerei au arătat valori ale momentelor magnetice de 1.65 pentru 3, 1.85 pentru 4 și 1.68 MB pentru 5, valori apropiate de cea teoretică pentru un singur spin electronic (1.73 MB) ceea ce indică prezența unui electron necuplat pentru fiecare ion de Cu II.

Susceptibilitatea magnetică a complexului 5 a fost investigată în domeniul de temperatură 250-50K. Variația cu temperatura a produsului χMT este prezentată în figura II.13.

Figura II.13 Variația cu temperatura a produsului χMT pentru compusul 5

La temperatura de 250 K produsul χMT este de 2.60 cm3mol-1K și corespunde la șase ioni de cupru(II) care nu interacționează între ei. O dată cu scăderea temperaturii, χMT rămâne constant până la temperatura de 50 K, când are loc o scădere treptată până atinge valoarea de 1.68 cm3mol-1K la temperatura de 2 K. acest comportament indică prezența unor interacțiuni antiferomagnetice. Conform structurii cristalografice, doar între ionii de CuII conectați prin intermediul punții azido pot exista interacțiuni semnificative (Cu1∙∙∙Cu3). Distanțele între ceilalți ioni de CuII, Cu1∙∙∙Cu2 și Cu2∙∙∙Cu3 (6.1767(1), 6.2766(1) Å) sunt prea mari și nu favorizează schimburile magnetice. Pentru a estima magnitudinea cuplajului antiferomagnetic, rezultatele experimentale au fost fitate dupa ecuația Bleaney-Bowers pentru doi ioni de cupru(II), folosind Hamiltonianul de spin H = − 2JS1·S2. Se obține ecuația:

În urma fitării datelor magnetice au rezultat următorii parametri: J = -2.85 cm-1, g1 = 2.13 și g2 = 2.21. Slaba interacție magnetică poate fi explicată prin natura orbitalilor magnetici implicați, schimbul magnetic având loc prin poziția apicală a ionilor de cupru(II), în timp ce orbitalii magnetici, dx2-y2, sunt situați în planul bazal.

II.1.2.2.4 Proprietățile biologice

Activitatea biologică a compusului 3 a fost evaluată in vitro prin determinarea efectului citotoxic folosind metoda Alamar blue pe linia celulară MCF7 (carcinom mamar). Au fost testate trei concentrații din proble de analizat (5, 25 și 50 µg/ml) pentru 24h, 48 și 72h. Rezultatele obținute au fost interpretate în funcție de solventul folosit pentru dizolvarea probelor – DMSO (Lotul de Control) și au fost reprezentate comparativ cu activitatea biologică a compusului 2.

În figura II.14 este reprezentată viabilitatea celulelor de carcinom mamar MCF7 la 24h după stimularea cu probele de analizat. Proba 3 la cea mai mică doză testată (5 µg/ml) a crescut viabilitatea celulelor MCF7 (105.3 ± 5.5 vs. Control), dar la doze mai mari are loc o scădere a viabilității (93.9 ± 8.8 vs. Control pentru 25 µg/ml și respectiv 74.1 ± 13.2 vs Control pentru doza de 50 µg/ml, *, p < 0.05 vs. Control).

Figura II.14 Evaluarea efectelor ligandului (L) 2 și 3 asupra liniei celulare MCF7 la 24h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

La 48h după stimulare (figura II.15), efectul citotoxic indus de proba 3 a fost mai intens comparativ cu cel obținut la 24h după stimulare. La cea mai mică doză testată, 5 µg/ml, viabilitatea nu a fost influențată semnificativ (100.1 ± 0.5 vs. Control), dar la dozele de 25 și 50 µg/ml s-a constatat o scădere semnificativă a viabilității (90.1 ± 5.9 vs. Control pentru 25 µg/ml, respectiv 71.9 ± 8.6 pentru 50 µg/ml; pentru ambele doze *** p < 0.001 vs control).

Figura II.15 Evaluarea efectelor probelor 2 și 3 asupra liniei celulare MCF7 la 48h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

În figura II.16 este reprezentat efectul citotoxic al compusului 3 la 72h post-stimulare. În cazul probei 2, se păstrează efectul citotoxic dozo-dependent, astfel la 5 μg/ml viabilitatea celulelor este de 93.02± 3.6 vs. Control 81.8 ± 5.7 pentru 25 µg/ml, ** p < 0.01; și 61.8 ± 5.6 vs. Control pentru doza de 50 µg/ml, *** p < 0.001).

Figura II.16 Evaluarea efectelor probelor 2 și 3 asupra liniei celulare MCF7 la 72h post-stimulare. (Datele sunt prezentate ca medie ± DS. Experimentele au fost efectuate in triplicat)

(*p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001 vs control)

Rezultatele obținute indică faptul că efectul citotoxic asupra liniei celulare de cancer mamar MCF7 al complexului 3 este dependent de doza utilizată. S-a observat o activitate citotoxică mai mare pentru compusul 3 comparativ cu 2, la 72 ore post-stimulare.

II.1.3 Sisteme extinse generate de H2L1

II.1.3.1 Sisteme monodimensionale ale ionilor metalelor 3d

Reacția dintre ligandul H2L și Cu(X)2·nH2O (X = ClO4-, NO3- și n = 6, 3) în prezență de Et3N în raport molar 1:2:3 a condus la obținerea combinațiilor complexe trinucleare [Cu3L2(H2O)][ClO4]2 (6) și [Cu3L2(NO3)][NO3]·2MeOH·2H2O (7). Sinteza compusului 6 decurge la temperatura de 60°C în timp ce sinteza compusului 7 are loc la temperatura camerei.

În urma reacției dintre H2L, Cu(CH3COO)2·H2O și NaN3 în raport molar 1:2:2 se obține combinația complexă [Cu3L2(N3)][Cl0.48/(N3)0.52]·3MeOH (8) (schema II.5).

Schema II.5 Reprezentarea schematică a reacțiilor de obținere a compușilor 6 – 8

II.1.3.1.1 Structura moleculară a [Cu3L2(H2O)]n[ClO4]2 (6)

Compusul 6 cristalizează în sistemul monoclinic, grup spațial P21/c. Structura moleculară cu numerotarea atomilor este prezentată în figura II.13. Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 5 sunt prezentate în tabelul II.7. Distantele interatomice și unghiurile relevante cu abaterea lor standard estimată sunt prezentate în Tabelul II.8.

Figura II.13 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor pentru 6 (atomii de H sunt omiși pentru claritate) [operațiile de simetrie: (’) = 2-x, 1-y, -z, (”) = -x,-y+1,-z+1]

Complexul 6 este format dintr-un cation complex trinuclear [Cu3L2(H2O)]2+ asemănător cu cel găsit în compusul 4 și anioni perclorat. Spre deosebire de 4, în compusul 6, ionii de CuII marginali sunt identici din punct de vedere cristalografic. Geometria ionilor Cu1 (Cu1”) este de piramidă pătrată distorsionată ( = 0.33), cu planul bazal format de setul de atomi N3O proveniți din ligand iar poziția apicală fiind ocupată de un atom de oxigen fenoxo (distanța Cu1-O1’ de 2.210(2) Å). Cu1 respectiv Cu1” este situat cu 0.334 Å deasupra planului bazal. Ionul central Cu2 este pentacoordinat, cu o geometrie de piramidă pătrată, având planul bazal format de doi atomi de oxigen fenoxo și doi atomi de azot iminic, iar în poziția apicală este coordinată o moleculă de apă (distanța Cu2-O3 este de 2.773(6) Å). Prezența a două molecule de apă coordinate la Cu2 în figura II.13 se datorează faptului că factorul de ocupare al moleculei de apă O3 a fost setat la 50%, în aceste condiții obținându-se cei mai buni parametrii de rafinare a structurii. Inelul piperazină adoptă conformația baie, unghiurile de torsiune Cpip-Cpip-Npip-Cpropil fiind cuprinse între 168.47(29) și 172.77(27)°.

Ionii de CuII sunt dispuși liniar, la distanță egală unul față de celălalt (Cu1∙∙∙Cu2 și Cu2∙∙∙Cu1” = 7.535(7) Å) cu unghiul Cu1-Cu2-Cu1” [operația de simetrie: (”) = -x,-y+1,-z+1] de 180.00°. Ionii Cu1 și Cu1” proveniți din două unități trinucleare diferite sunt legați prin punte fenoxo (distanța Cu1··· Cu1” este de 3.1638(6) Å) și generează o structură 1D cu topologie zig-zag (figura II.14). Împachetarea moleculară de-a lungul axei a arată dispunerea anionilor perclorat între lanțurile 1D și formarea legăturilor de hidrogen între atomul de oxigen din perclorat și ligand (tabel II.7).

Figura II.14 Împachetarea moleculară de-a lungul axei a a compusului 6

II.1.3.1.2 Structura moleculară a [Cu3L2(NO3)]n[NO3]·2MeOH·2H2O (7)

II.1.3.1.2 Structura moleculară a [Cu3L2(N3)]n[Cl0.48/(N3)0.52]·3MeOH (8)

Combinațiile complexe 7 și 8 sunt isostructurale, ambele cristalizează în sistemul ortorombic, grup spațial P212121. Structurile moleculare cu numerotarea atomilor sunt prezentate în figura II.15.

Figura II.14 Structurile moleculare și schemele de numerotare a atomilor pentru compușii a) 7 și b) 8 (atomii de H sunt omiși pentru claritate)

Analiza cristalografică arată prezența cationilor complecși trinucleari [Cu3L2(NO3)]+ respectiv [Cu3L2(N3)]+ similari cu cel găsit în compusul 4. Există trei tipuri de ioni de CuII, ionul central Cu2 este tetracoordinat cu geometrie tetraedrică distorsionată [τ4 și τ4’ de 0.355 și 0.365 (7) respectiv 0.346 și 0.329 (8)]. Ionii marginali Cu1 și Cu3 prezintă geometrie de piramidă pătrată ușor distorsionată [τ = 0.19 (Cu1) și 0.09 (Cu3)], în care pozițiile apicale sunt ocupate de un atom de oxigen din gruparea azotat în cazul compusului 7 (distanța Cu1-O7 și Cu3-O5 este de 2.240(4) și 2.409(3) Å) respectiv de un atom de azot din gruparea azido în compusul 8 (distanța Cu1-N11 și Cu3-N9 este de 2.314(6) și 2.198(8) Å)). Gruparea azotat respectiv azidă coordinează în punte, conducând la formarea unor lanțuri monodimensionale.

Împachetarea moleculară a compușilor 7 și 8 prezintă rețele bidimensionale supramoleculare formate prin interacțiuni slabe de tip π-π stacking între nucleele fenil dintre două lanțuri adiacente [distanța intermoleculară C4···C29’ este de 4.041(1) pentru 7 și 3.907(1) Å pentru 8 respectiv C5···C28' de 3.929(8) pentru 7 și 3.869(1) Å pentru 8]. Între atomii de oxigen din gruparea azotat și moleculele de metanol se stabilesc legături de hidrogen (distanța O9∙∙∙O13 și O10∙∙∙O14 este de 3.224(4) și 2.855(1) Å) care susțin arhitectura moleculară (Figura II.15, II.16).

Figura II.15 Împachetarea moleculară de-a lungul axei a a compusului 7

Figura II.16 Împachetarea moleculară de-a lungul axei a a compusului 8

Tabel II.7. Datele cristalografice și parametrii structurali prelucrați pentru 6-8

Tabel II.8 Distanțele interatomice [Å] și unghiurile [ș] de legătură pentru 5 – 8 – selecție

Table II.9 Legături de hidrogen pentru 6

II.1.3.1.3 Proprietățile spectrale și magnetice

Spectrul FT-IR al complecșilor 6 – 8 confirmă prezența ligandului H2L. Benzile de intensitate mare situate în intervalul 1618 – 1627 cm-1 sunt atribuite vibrației de valență a legăturii iminice (νC=N). Vibrația caracteristică legăturii C-Ofenoxo apare în domeniul 1319 – 1327 cm-1. În spectrul compusului 6, banda intensă situată la 1092 cm-1 și banda de intensitate medie situată la 623 cm-1 sunt caracteristice modului ν3 respectiv ν4 a percloratului ionic cu simetria Td. Banda intensă situată la 1384 cm-1 în spectrul compusului 7 este caracteristică grupării azotat (νNO2). În spectrul compusului 8 este identificată banda caracteristică grupării azidă situată la 2034 cm-1. Benzile de intensitate medie situate în intervalul 515 – 576 cm-1 și 412 – 415 cm-1 sunt atribuite vibrației νCu-O respectiv νC-N.

Spectrele electronice ale combinațiilor complexe 6 – 8 au fost înregistrate în DMSO la concentrație de 10-4 și prezintă două benzi intense situate la 303 (6 – 8) și 369 (6), 367 (7), 371 nm (8) atribuite tranzițiilor π-π* respectiv n-π*. Banda largă de intensitate mică, situată la 588 (6 și 7) și 601 nm (8) este atribuită ionului cupru(II) pentacoordinat cu geometrie de piramidă pătrată distorsionată.

II.1.3.2 Sisteme monodimensionale ale ionilor metalelor 4d

II.1.3.2.1 Structura moleculară a [Cd3L2 …..(9)

II.1.3.2.2 Structura moleculară a [Cd5L2 …..(10)

II.1.3.2.3 Structura moleculară a [Cd2L2 …..(11)

II.1.3.2.4 Proprietățile spectrale și luminescente

II.1.3.2.5 Proprietățile fotocatalitice

II.2 Baza Schiff N,N’-bis[(3-metoxisalicilidenamino)-propil]-piperazina (H2L2)

În scopul obținerii de combinații complexe hetero polinucleare ale unor elemente de tip 3d și 4f s-a obținut ligandul simetric de tip bază Schiff derivat al salicilaldehidei, VPP, respectiv precursorul VPPCu.

Structura moleculară a VPP

C26H36N4O4 (2x C2H6OS) – VPP cristalizează în sistem monoclinic având grupul spațial P 21/c. În Figura 2 este prezentată poziția și schema de numerotare a atomilor în moleculă.

Figura 2 Structura moleculară și schema de numerotare a atomilor ligandului VPP

VPP este format din două fragmente de 3-metoxi-salicilaldehidă dispuse simetric față de puntea piperazină având atomii potențiali donori NO orientați în direcții diferite și care permit închiderea ciclului chelat. Prezența grupării metoxi pe nucleul saliciladehidic oferă posibilitatea bazei Schiff VPP să funcționeze ca ligand bicompartimental putând lega doi ioni metalici diferiți. Compartimentul interior creat de atomii donori O1N2 este potrivit pentru coordinarea unui ion metalic 3d în timp ce compartimentul exterior format de atomii donori O1O2 este ideal pentru a coordina ioni metalici mai voluminoși, puternic oxofilici cum sunt lantanidele.

Distanțele interatomice și unghiurile relevante sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabel 1. Distanțele interatomice [Å] și unghiurile [ș] de legătură pentru VPP

Lungimea legăturii C8-N2iminic (1.297 Å) este apropiată de valoarea lungimii pentru legătura dublă C=N raportată în literatură (1.28 Å) și este mai scurtă decât legătura simplă C-N întâlnită la atomii C11-N1 (1.453 Å) din puntea piperazină. Valoarea unghiului format de atomii C12N1C13 (108.87) din piperazină indică o geometrie piramidală caracteristică unei hibridizări sp3 a atomului de azot. Conformația piperazinei poate fi determinată pe baza a trei planuri: planul A format de atomii C11-N1-C12-C13, planul B descris de atomii C12-C13-C12A-C13A din nucleul piperazină și planul C compus din al doilea set de atomi C11-N1-C12-C13. Unghiul diedru dintre planul A și B (29.45°) este egal cu cel dintre B și C, iar unghiul realizat de planul A și C este de 0. Aceste valori demonstrează conformația de tip scaun a inelului piperazină.

Valoarea unghiului de torsiune C13C12N1C11 de 176.46° indică faptul că gruparea metilen C(11) se află în poziție ecuatorială față de piperazină. Valoarea unghiului de torsiune C2-C8-N2-C9 de 179.15° indică faptul că ligandul este torsionat sub un unghi de aproximativ 90. Unghiul diedru dintre planurile nucleelor aromatice din aceeași moleculă este de 0 ceea ce sugerează dispunerea paralelă a celor două inele fenilice la o distanță de 12.925 Å. (Figura 3)

Figura 3. Dispunerea paralelă a inelelor fenilice

În urma măsurătorilor se constată că distanța interatomică C(1)-O(1) de 1.269 Å este semnificativ mai mică decât distanța teoretică pentru legătura simplă C-O (1.362 Å), aceasta fiind caracteristică unei legături duble C=O. Protonul din gruparea hidroxo este localizat la azotul iminic, distanța interatomică N-H fiind de 0.860 Å și realizează legături de hidrogen intramoleculare N(2)-H(2)∙∙∙∙O(1) de tărie medie (Tabelul 2).

. Tabel 2 Legături de hidrogen prezente în VPP

N(2)- H(2)∙∙∙∙O(1)* – legatura intramoleculară

Împachetarea moleculară de-a lungul axei c prezintă apariția unei rețele monodimensionale stabilizate de legături de hidrogen intermoleculare formate între atomii de Ofenolic și Niminic de la două molecule vecine. (Figura 4)

Figura 4. Împachetarea ligandului de-a lungul axei c evidențiindu-se legăturile de hidrogen intermoleculare

Arhitectura este susținută prin forțe van der Waals și legături de hidrogen slabe între moleculele de ligand și moleculele de dimetilsulfoxid, rezultând straturi supramoleculare în planul ac. (Figura 5)

Figura 5. Împachetarea moleculară a ligandului văzută în planul cristalografic ac

Distanța dintre planurile nucleelor benzenice provenite de la molecule vecine dispuse paralel, este de 5.955 Å, valoare prea mare pentru existența unor interacțiuni π-π (3.3-3.8 Å).

II.2.1 Sisteme discrete conținând ligandul H2L2

II.2.2 Combinații complexe homopolinucleare

II.2.2.1 Structura moleculară a [Cu3(L)2(NO3)2] (x)

Combinația complexă 1 cristalizează în sistem monoclinic, grupul spațial P 21/c, cu două molecule în unitatea celulară. Structura cristalină cu numerotarea atomilor este prezentată în Figura 6, iar principalele distanțe și unghiuri în Tabelul 3.

Figura 6. Structura moleculară și numerotarea atomică în 1

Combinația complexă Cu3(VPP-2H)2(NO3) este formată din unități trinucleare în care doi ioni de Cu1 marginali sunt dispuși simetric față de ionul de Cu2 central și conectați între ei de către două molecule de ligand.

Tabel 3. Lungimi de legătură selectate (Å) și unghiuri (°) în 1

Ionul metalic central Cu2 prezintă o stereochimie plan pătrată, fiind înconjurat de atomii donori N2O2 în poziție trans. Distanțele Cu2O6 și Cu2N5 de 1.879, respectiv 1.977 Å sunt asemănătoare cu cele întâlnite în alți compuși raportați în literatură. Se observă că valorile unghiurilor N5Cu2N5, O6Cu2O6 sunt egale (180.00°), iar unghiul N5Cu2O6 este de 91.27° ceea ce arată că ionul central Cu2 se înscrie în planul format de setul de atomi donori NO. Cei doi atomi de Cu1 sunt situați de o parte și de alta a planului N5O6N5O6 și prezintă o geometrie de piramidă pătrată, valoarea parametrului τ fiind de 0.0695. Planul bazal este alcătuit de atomii donori N3O proveniți din ligand, ionul de Cu1 având o deviație de 0.300 Å deasupra planului. Lungimea legăturii Cu1N1imino de 1.958 Å este mai scurtă decât Cu1–Npip de 2.046 respectiv 2.086 Å, iar distanța interatomică Cu1–O1fenolic este de 1.890 Å. Poziția apicală este ocupată de atomul de oxigen O2N din anionul azotat coordinat monodentat cu distanța interatomică Cu1-O2N de 2.290 Å, valoare apropiată de cea caracteristică semi-coordinării. Valorile unghiurilor O-N-O din molecula de azotat se găsesec în intervalul 119.59-120.47 și sunt în acord cu cele corespunzătoare pentru hibridizarea sp3 a atomului de azot. Distanțele Cu1-Npiperazinic de 2.046 respectiv 2.085 Å sunt similare cu cele găsite în literatură pentru compuși asemănători, iar unghiul de „mușcătură” N2Cu1N3 de 72.89° arată o distorsionare ușoară a planului bazal. Lungimile de legătură ale inelului piperazinic C12-C13 respectiv C14-C15 sunt egale (1.531 respectiv 1.532 Å) și apropiate de cele din ligandul liber (1.504 Å). Unghiurile C12N2C15 și C13N3C14 din fragmentul piperazinic de 108.13 respectiv 107.69° sunt asemănătoare cu cele corespunzătoare din ligandul liber de 108.86°. Ungiurile de torsiune Cpip-Cpip-Npip-Cpropil prezintă valori cuprinse între 168.15 și 179.04ș, iar unghiul dintre cele două planuri forrmate de atomii C16-N3-C12-C13 respectiv C11-N2-C14-C15 este de 57.53ș. Aceste informații structurale demonstrează trecerea inelului piperazinic din conformația scaun în cea de baie în urma complexării.

În cadrul unei unități structurale, cei trei ioni de Cu(II) sunt dispuși liniar unul față de celălalt, unghiul realizat de ionii metalici fiind de 180.00°, iar distanțele Cu1Cu2 respectiv Cu2Cu1 sunt de 7.340 Å.

Cei doi liganzi din unitatea structurală sunt conectați între ei prin intermediul unor legături de hidrogen intramoleculare, ce implică un atom de oxigen de tip fenoxo de la o moleculă de ligand și un atom de carbon din lanțul propilic din cel de-al doilea ligand. În Tabelul 4 sunt prezentate legăturile de hidrogen existente în 1.

. Tabel 4 Legături de hidrogen prezente în 1

* – legatură intramoleculară

Figura 7. Împachetarea compusului 1 de-a lungul axei c

.Figura 8. Dispunerea unităților trinucleare de-a lungul axei b

II.2.2.2 Proprietatile spectrale si magnetice

II.2.3 Combinații complexe heteropolinucleare

II.2.3.1 Structura moleculară a [LaCu6(L)4(H2O)2(NO3)2]5+ ∙ CH3OH (x)

II.2.3.2 Proprietatile spectrale si luminescente

Concluzii

Lucrarea de față cuprinde, în prima parte, un studiu de literatură asupra caracterului de preorganizare al liganzilor bază Schiff de tip salen. S-a arătat capacitatea acestor liganzi de a genera combinații complexe mononucleare respectiv polinucleare, combinații complexe cu structură extinsă 1D, 2D și 3D, precum și sisteme supramoleculare pe baza interacțiilor non-covalente (legături de hidrogen și interacții π-π stacking).

Se poate conclude că denticitatea, poziția atomilor donori în ligand, forma aciclică/ciclică, respectiv flexibilitatea/rigiditatea fragmentelor din moleculă reprezintă factori importanți în proiectarea de liganzi generatori de combinații complexe cu proprietăți țintă.

În partea a doua s-a dovedit caracterul de preorganizare al ligandului N,N’-bis[(2-hidroxibenzilidenamino)-propil]-piperazina prin obținerea a două combinații complexe mononucleare, trei combinații complexe homopolinucleare și trei combinații complexe cu structură 1D. Modul de coordinare al ligandului este influențat de conformația piperazinei, dimensiunea ionilor metalici utilizați, contraionii, prezența co-liganzilor și temperatura, astfel:

obținerea compușilor mononucleari 1 și 2 este posibilă prin adoptarea conformației baie a piperazinei. Adoptarea acestei conformații se datorează ionilor metalici cu rază ionică mare, ligandul stabilizând starea de oxidare înaltă a acestora;

pentru sistemul H2L:CuII modul de coordinare al ligandului este determinat de contraion și temperatură, astfel:

a) utilizarea contraionului acetat cu capacitate de coordinare mare, conduce la formarea compusului binuclear 3, în care piperazina adoptă conformația scaun;

b) utilizarea contraionului perclorat conduce la obținerea unui compus trinuclear 4 în care ligandul coordinează asimetric doi ioni de CuII, iar piperazina adoptă conformația baie;

c) utilizarea contraionului perclorat, la temperatura de 60°C, se obține compusul 6 în care unitățile trinucleare [Cu3L2]+ sunt conectate prin punte fenoxo formând o rețea 1D;

d) utilizarea contraionului azotat conduce la formarea compusului 7 în care unitățile trinucleare [Cu3L2]+ sunt conectate prin punte azotat formând o rețea monodimensională;

utilizarea co-ligandului azidă în sistemul H2L:Cu(ClO4)2 conduce la obținerea unui dimer 5, în care unitățile trinucleare [Cu3L2]+ sunt legate prin două grupări azido;

utilizarea co-ligandului azidă în sistemul H2L:Cu(CH3COO)2 conduce la obținerea compusului 8 în care unitățile trinucleare [Cu3L2]+ sunt conectate prin punte azido formând o rețea 1D.

Pentru combinațiile complexe obținute au fost investigate proprietățile biologice și magnetice. A fost studiat efectul citotoxic al compușilor 1-3 pe linia celulară MCF7 de cancer mamar și s-a observat că activitatea citotoxică este dozo-dependentă, compusul 3 fiind cel mai activ la 72 ore post-stimulare.

Momentele magnetice înregistrate la temperatura camerei indică lipsa interacțiunilor magnetice între ionii de CuII, din compușii 3 și 4, distanțele Cu1∙∙∙Cu2 respectiv Cu2∙∙∙Cu3 de 6.1767(1) și 6.2766(1) Å fiind prea mari. Între ionii de CuII conectați prin intermediul punții azido din compusul 5 s-a observat un cuplaj slab antiferomagnetic. Slaba interacție magnetică poate fi explicată prin natura orbitalilor magnetici implicați, schimbul magnetic având loc prin poziția apicală a ionilor de cupru(II), în timp ce orbitalii magnetici, dx2-y2, sunt situați în planul bazal.

Bibliografie