Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

إعداد SNS Cobalt (II) المجمعات نموذج بينسر من الكبد الكحول ديهيدروجيناز

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

يتم تقديم إعداد SNS pincer الكوبالت (II) نماذج المجمعات من الكبد الكحول ديهيدروجيناز هنا. يمكن إعداد المجمعات عن طريق التفاعل مع السلائف ligand CoCl2· 6H2O ويمكن بعد ذلك إعادة تبلورها عن طريق السماح للأثير الديثيل لنشر ببطء في حل الأسيتونتريل الذي يحتوي على مجمع الكوبالت.

Abstract

المجمعات النموذجية الكيميائية مستعدة لتمثيل الموقع النشط للإنزيم. في هذا البروتوكول، يتم تثبيت عائلة من السلائف الليزوية المنجلة المنجلة (كل منها تمتلك اثنين من الكبريت وواحد وظائف ذرة متبرع النيتروجين (SNS) واستنادًا إلى مركبات bis-imidazole أو bis-triazole) مع CoCl2· 6H2O لتحمل مركبات ترايدنتت SNS pincer Cobalt (II). إعداد المجمعات نموذج الكوبالت (II) لdehydrogenase الكحول الكبد هو سهل. استنادا إلى تغيير اللون السريع عند إضافة CoCl2· 6H2O إلى حل الأسيتونتريل الذي يحتوي على السلائف ligand، وأشكال معقدة بسرعة. اكتمال تشكيل المجمع المعدني بعد السماح للمحلول بالجزر بين عشية وضحاها. هذه المجمعات الكوبالت (II) بمثابة نماذج لموقع الزنك النشط في الكبد الكحول ديهيدروجيناز (LADH). تتميز المجمعات باستخدام حيود الأشعة السينية الكريستالية المفردة ، وقياس الطيف الكتلي الكهربائي ، والطيف المرئي فوق البنفسجي ، والتحليل الأولي. لتحديد بنية المجمع بدقة ، يجب تحديد هيكلها البلوري الواحد. ثم تزرع بلورات واحدة من المجمعات التي هي مناسبة لحيود الأشعة السينية عن طريق نشر بخار بطيء من الأثير الديثيل في محلول الأسيتونتريل الذي يحتوي على مجمع الكوبالت (II). بالنسبة للبلورات عالية الجودة ، عادة ما تتم إعادة التبلور على مدى فترة أسبوع واحد ، أو أكثر. ويمكن تطبيق هذه الطريقة على إعداد مجمعات التنسيق النموذجية الأخرى ويمكن استخدامها في مختبرات التدريس الجامعية. وأخيرا، يعتقد أن الآخرين قد تجد هذه الطريقة إعادة التبلور للحصول على بلورات واحدة مفيدة لأبحاثهم.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

الغرض من الطريقة المعروضة هو إعداد القياس جزيء صغير من LADH لمزيد من فهم النشاط الحفاز للإنزيمات المعدنية. LADH هو إنزيم خافت يحتوي على مجال ربط عامل مساعد ومجال حفاز يحتوي على الزنك (II) مع المعادن1. LADH، في وجود NADH العامل المشارك، يمكن أن تقلل من الكيتونات والألدهيدات لمشتقات الكحول الخاصة بهم2. في وجود NAD+، LADH يمكن أن تؤدي الحفز العكسي من أكسدة الكحول إلى الكيتونات والألدهيدات2. يظهر الهيكل البلوري لموقع LADH النشط أن مركز الزنك (II) المعدني مرتبط بذرة نتروجين واحدة ، مقدمة من سلسلة جانب الهستيدين وذرتي كبريت ويقدمه اثنان من السيستين ليغاند3. وقد أظهرت أبحاث أخرى أن مركز الزنك المعدني هو رباط مع جزيء الماء اللابيلي، مما أدى إلى هندسة رباعية زائفة حول مركز المعدن4.

لقد أبلغنا في وقت سابق ونستخدم SNS pincer ligand السلائف وكذلك metallated السلائف ligand مع ZnCl2 لتشكيل Zn (II) المجمعات التي تحتوي على السلائف الليغاند tridentate5،6،7. وترد هذه السلائف ligand في الشكل 1. أظهرت هذه المجمعات الزنك (II) نشاط للحد من الألدهيدات الفقراء الإلكترونوبالتالي هي مجمعات نموذجية لLADH. في وقت لاحق، تم الإبلاغ عن توليف وتوصيف سلسلة من النحاس (I) والنحاس (II) المجمعات التي تحتوي على سلائف الليغاند SNS8،9،10.

على الرغم من أن LADH هو إنزيم الزنك (II) ، فإننا مهتمون بإعداد مجمعات نموذج الكوبالت (II) من LADH من أجل الحصول على مزيد من المعلومات الطيفية حول نظائر الكوبالت (II) من LADH. المجمعات الكوبالت (II) ملونة، في حين أن مجمعات الزنك (II) هي خارج الأبيض. وبما أن مجمعات الكوبالت (II) ملونة، يمكن الحصول على أطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية للمجمعات، حيث يمكن أيضًا جمع معلومات حول قوة حقل ليغاند في مجمعات الكوبالت (II). باستخدام المعلومات من الحسابات غاوسي والأطياف المرئية فوق البنفسجية التي تم الحصول عليها تجريبيا، يمكن استنتاج المعلومات حول قوة حقل ليغاند. الكوبالت (II) هو بديل جيد للزنك (II) ، لأن كلا الأيونات تحتوي على إشعاعي أيوني مماثل وحمضيات لويس مماثلة11،12.

الأسلوب المعروض ينطوي على توليف ووصف المجمعات نموذج في محاولة لتقليد السلوك الحفاز الطبيعي من LADH5,6. لقد قمنا في السابق بإنشاء مجموعة من السلائف مع ZnCl2 لتشكيل مجمعات نموذج الزنك (II) من LADH ، والتي تم تشكيلها على غرار بنية وتفاعل موقع الزنك النشط في LADH4. من خلال تجارب متعددة ، أثبتت هذه اللجان أن تكون قوية في ظل ظروف بيئية مختلفة وظلت مستقرة مع مجموعة متنوعة من مجموعات R المرفقة. 5،6

Tridentate ligands هي الأفضل بالمقارنة مع ligands monodentate ، لأنه تم العثور على أن تكون أكثر نجاحا مع metalation بسبب آثار chelate قوية من الليغاندات ترايدنتت. هذه الملاحظة يرجع إلى إنتروبيا أكثر تفضيلا من تشكيل الليغاند الكمرة ترايدنتت بالمقارنة مع ليغاند monodentate13. وعلاوة على ذلك، tridentate الكماشة ليغاند من المرجح أن تمنع التمممن من المجمعات المعدنية، وهو المفضل لأن الخافتة من المرجح أن تبطئ النشاط الحفاز للمجمع14. وهكذا، فإن استخدام الليغاندات المعسرة المنقطة قد أثبتت نجاحها في الكيمياء العضوية المعدنية في إعداد المجمعات النشطة والقوية الحفازة. وقد تم أقل SNS المجمعات الكماشة درس من أنظمة pincer الأخرى، كما المجمعات pincer عادة ما تحتوي على ثاني وثالث المعادن الانتقالالصف 15.

هذا البحث على المعادنالانزيمات يمكن أن تساعد على زيادة فهم نشاطها الأنزيمي، والتي يمكن تطبيقها على مجالات أخرى في علم الأحياء. هذه الطريقة في توليف المجمعات النموذجية مقارنة مع الطريقة البديلة (توليف البروتين بأكمله من LADH) مواتية لعدد من الأسباب. الميزة الأولى هي أن المجمعات النموذجية منخفضة في الكتلة الجزيئية ولا تزال قادرة على تمثيل النشاط الحفاز والظروف البيئية للموقع النشط للإنزيم الطبيعي بدقة. ثانياً، المجمعات النموذجية أبسط للعمل مع البيانات الموثوقة والقابلة للربط وإنتاجها.

تصف هذه المخطوطة الإعداد الصناعي وتوصيف مجمعين نموذج الكاسر الكوبالت (II) من LADH. كلا المجمعين ميزة ليغاند الكماشة التي تحتوي على ذرات المتبرع الكبريت والنيتروجين والكبريت. ويستند المجمع الأول(4)على سلائف imidazole، والثاني(5)ويستند على سلائف تريازول. تظهر المجمعات التفاعل للحد من قياس التقويات للإلكترونات الألدهيدات الفقيرة في وجود متبرع بالهيدروجين. سيتم الإبلاغ عن نتائج التفاعل هذه في مخطوطة لاحقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1- توليف الكلورو-(ن 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [4]3

  1. لإعداد المجمع إضافة 0.121 غرام (3.12 ×10-4 مول) من 2،6-bis (N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione) البيريدين (C19H25N5S2)6 إلى 15 مل من الأسيتونتريل في قارورة قاع مستديرة 100 مل. بعد ذلك ، إلى هذا الحل ، أضف 0.0851 غرام (3.58 × 10-4 مول) من كلوريد الكوبالت (II) سداسي الهيدرات (CoCl2· 6H2O). يجب أن يغير حل التفاعل اللون من الأصفر الفاتح إلى الأخضر الزمردي مباشرة بعد إضافة سداسي هيدرات كلوريد الكوبالت (II).
  2. إضافة شريط اثارة إلى قارورة. الجزر وتحريك رد الفعل لمدة 20 ساعة لضمان رد فعل كامل. إزالة المذيبات باستخدام rotovap تحت انخفاض الضغط.

2. إعادة بلورة الكلورو-(ن 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'methyleneimidazole-2-thione) البيريدين]الكوبالت (II)tetrachlorocobaltate [4] عن طريق انتشار البخار البطيء3

  1. حل المذاب في الأسيتونتريل (7.5 مل)، وتصفى الحل، ووضع الحل بالتساوي في قارورة 1 درام. ملء كل قارورة مع 1.5 مل من محلول الأسيتونتريل.
    1. إضافة القطن لغطاء القنينات، والذي يسمح لنشر بخار بطيء. تناسب القطن بشكل مريح في فتح في الجزء العلوي من القارورة.
    2. ضع القنينات في جرة 240 مل تحتوي على 50 مل من الأثير الديثيل. أغلق الجرة بغطاء.
    3. السماح للبلورات أن تنمو على مدى فترة 1 أسبوع.
      ملاحظة: قد تستغرق إعادة التبلور أكثر من يوم واحد.

3. توليف الكلورو-(ن 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [5]3

  1. لإعداد المجمع إضافة 0.183 ز (4.70 ×10-4 مول) من 2،6-bis (N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione) pyridine (C17H23N7S2)6 إلى 15 مل من الأسيتونتريل في قارورة أسفل الجولة 100 مل. إلى هذا الحل، أضف 0.223 غرام (9.37 ×10-4 مول) من سداسي هيدرات كلوريد الكوبالت (CoCl2·6H2O). يجب أن يغير حل التفاعل اللون من الأصفر الفاتح إلى الأزرق الملكي مباشرة بعد إضافة سداسي هيدرات كلوريد الكوبالت (II).
    1. إضافة شريط اثارة إلى قارورة. الجزر وتحريك رد الفعل لمدة 20 ساعة لضمان رد فعل كامل. إزالة المذيبات باستخدام rotovap تحت انخفاض الضغط.

4. إعادة بلورة الكلورو-(ن 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'methylenetriazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [5] عن طريق انتشار البخار البطيء3

  1. حل المذاب في الأسيتونتريل (9.0 مل)، وتصفى الحل، ووضع الحل بالتساوي في قارورة 1 درام. ملء كل قارورة مع 1.5 مل من محلول الأسيتونتريل.
    1. إضافة القطن لغطاء القنينات، والذي يسمح لنشر بخار بطيء. تناسب القطن بشكل مريح في فتح في الجزء العلوي من القارورة.
    2. ضع القنينات في جرة تحتوي على 50 مل من الأثير الديثيل. أغلق القارورة بغطاء.
    3. السماح للبلورات أن تنمو على مدى فترة 1 أسبوع.
      ملاحظة: قد تستغرق إعادة التبلور أكثر من يوم واحد.

5- التصوير البلوري بالأشعة السينية

  1. جبل بلورة من 4 على حلقة النايلون. جمع البيانات على مقياس Diffractometer ديفكسر ريغاكو أكسفورد. هنا ، يتم جمع بيانات حيود الأشعة السينية في 173 (2) K. حل بنية الكريستال باستخدام Olex216 و ShelXT17 برامج حل هيكل باستخدام أساليب مباشرة. صقل الهيكل مع حزمة الصقل18 ShelXL باستخدام أقل المربعات تصغير.
  2. جبل بلورة من 5 على حلقة النايلون. جمع بيانات حيود الأشعة السينية على مقياس Diffractometer في ريغاكو أكسفورد. هنا ، يتم جمع بيانات حيود الأشعة السينية في 173 (2) K. حل بنية الكريستال باستخدام Olex216 و ShelXT17 برامج حل هيكل باستخدام أساليب مباشرة. صقل الهيكل مع حزمة الصقل18 ShelXL باستخدام أقل المربعات تصغير.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

توليف
تم تنفيذ توليفات المجمعات 4 و 5 بنجاح من خلال التفاعل مع محلول الأسيتونتريل يحتوي على سلائف بيس ثيون يغاند مع سداسي هيدرات كلوريد الكوبالت (II)(الشكل 2). حدث رد الفعل هذا في درجة حرارة الجزر في وجود الهواء. وبوجه عام، لوحظ أن المجمعات 4 و5 قابلة للذوبان في الأسيتونتريل، وثنائي ميثيل السلفوك، وثنائي كلورو الميثان، والميثانول. كان المجمع 4 أخضر اللون وكان المجمع 5 أزرق اللون. وكان العائد في المئة للمجمعين 4 و5 كميا.

التصوير البلوري بالأشعة السينية
تم الحصول على بلورات واحدة من المجمعات 4 و 5 عن طريق طريقة نشر بخار بطيء ، والتي تم حل المركبات في الأسيتونتريل ، وسمح لبخار الأثير الديثيل بالانتشار ببطء في كل حل. طريقة إعادة التبلور هذه هي طريقة ممتازة لزراعة بلورات واحدة للعينات التي يصعب بلورتها. ويبين الجدول 1 بيانات الصقل للمجمعين، وترد الهياكل البلورية المفردة في الشكل 3 والشكل 4. استنادا إلى هياكل الكريستال واحد، كل خلية وحدة يحتوي على اثنين من الكوبالت (II) SNS كامس الكسر وواحد [CoCl4]2- مضادة الأنيون. حالة أكسدة أيون الكوبالت في التأكسد والأنيون هو Co2+. وقد أودعت الهياكل البلورية للمجمعات 4 و 5 في قاعدة بيانات كامبردج الهيكلية (أرقام الترسيب 1946448 و 1946449).

كلا المجمعين عرض الهندسة رباعية زائفة حول مركز المعادن الكوبالت (II) مع النيتروجين واحد واثنين من ذرات المتبرعين الكبريت منسقة إلى المركز المعدني. وعلاوة على ذلك، فإن كلا المجمعين يتميزان بمضاد رباعي كلوريد. أطوال السندات المشتركة N و Co-S للمجمعات 4 و 5 متطابقة تقريبًا من حيث القيمة. طول السندات المشتركة N هو 2.084 (3) Å في 4 و 2.0763 (16) Å في 5. أطوال السندات المشتركة في 4 هي 2.2927 (12) Å و 2.3386 (11) Å. وبالمثل، فإن أطوال السندات المشتركة في 5 هي 2.3180 (6) Å و 2.3227 (6) Å. بالنسبة للمجمعات 4 و 5، فإن أطوال السندات مشابهة لتلك التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا19. أطوال السندات المشتركة Cl هي 2.2256 (13) Å في 4 و 2.2116 (6) Å في 5.

أطوال سندات الكربون والكبريت من 1.710 (4) Å و 1.714 (4) Å في 4 و 1.693 (2) Å و 1.698 (2) Å في 5 متشابهة للمجمعين وبين ما لوحظ عادة للسندات C-S الفردية (1.83 Å) و C = S السندات المزدوجة (1.61 H)20.

وكما ذُكر سابقاً، فإن المجمعات 4 و5 تحتوي انيوناً مضاداً لرابع كلوريد. أطوال السندات المضادة للأنيون Co-Cl لـ 4 هي 2.2709 (12) Å و 2.2709 (12) Å و 2.2949 (11) Å و 2.2950 (11) Å. هذه هي مماثلة لتلك التي من المجمع والتي هي 2.2737 (6) Å، 2.2737 (6) Å، 2.2956 (6) Å، و 2.2956 (6) Å. أطوال السندات المشتركة N و Co-S في 4 و 5 هي في اتفاق جيد مع Co-N (histidine) وCo-S (السيستين) أطوال السندات في الكوبالت (II) التناظرية البديلة من الكبد الكحول ديهيدروجيناز. في هذا الانزيم، طول السندات الكوبالت-N (histidine) هو 2.04 Å، وأطوال السندات الكوبالت-S (السيستين) هي 2.29 Å و 2.33 Å.21

في المجمع 4، تكون زوايا السندات N-Co-S هي 108.77 (10) درجة و 114.03 (10) درجة ، في حين أنها في المجمع 5 هي 112.58 (5) درجة و 114.15 (5)°. زوايا السندات N-Co-S قريبة من بعضها البعض، وأي اختلافات قد تكون بسبب الإلكترونيات المختلفة للمجمعين. زوايا السندات N-Co-Cl في 4 و 5 هي 107.91 (10) ° و 107.59 (5) درجة مئوية ، على التوالي. تم قياس زاوية S-Co-S على أنها 99.79 (5) درجة لـ 4 و 102.78 (3) درجة لـ 5. وأخيراً، فإن زوايا السندات S-Co-Cl لـ 4 هي 117.98 (5) درجة و108.43 (5)° وبالنسبة لـ 5 هي 111.76 (3)° و107.93 (3) درجة.

كما تم تحديد المعلمة تاو-4 للمجمعات 4 و 5. المعلمة تاو-4 للمجمع 4 هو 0.907، والمعلمة تاو-4 للمجمع 5 هو 0.94522. كل من معلمات تاو-4 أكثر اتساقا مع هندسة رباعية حول مركز الكوبالت من هندسة البلانة مربع. المعلمة tau-4 لمجمع رباعي يساوي واحد، والمعلمة تاو-4 لمجمع البلان مربع تساوي الصفر.

التحليل الأساسي
لدراسة النقاء السائب ة من 4 و 5، خضعت المجمعات التي أعيد تصميمها لتحليلات أولية. يتم تلخيص النتائج في الجدول 2. تشير البيانات هنا إلى أن المجمعات 4 و5 نقية، لأن النسب المئوية المحسوبة للكربون والهيدروجين والنيتروجين تتفق بشكل ممتاز مع النسب المئوية الموجودة من الكربون والهيدروجين والنيتروجين.

قياس الطيف الكتلي الكهربائي
كما تم تأكيد إعداد المجمعات 4 و 5 باستخدام قياس الطيف الكتلي الكهربائي. تم جمع أطياف كتلة الرذاذ الكهربائي باستخدام حقن التدفق المباشر. وكان حجم الحقن 5 ميكرولتر. تم جمع البيانات على أداة Agilent QTOF في أوضاع أيون إيجابية وسلبية. وكانت الظروف المثلى على النحو التالي: الشعيرات الدموية = 3000 كيلوفولت، مخروط = 10 V، درجة حرارة المصدر = 120 درجة مئوية. بالنسبة للمجمع 4، في وضع الأيون الإيجابي ، لوحظ الأيون الجزيئي عند m/z = 481.0631. في وضع الأيون السلبي ، لوحظ [CoCl3]- أيون في m/z 163.8433. بالنسبة للمجمع 5، في وضع الأيون الإيجابي ، لوحظ الأيون الجزيئي في m/z 483.0503. في وضع الأيون السلبي ، لوحظ [CoCl3]- أيون في m/z 163.8413.

التحليل الطيفي المرئي فوق البنفسجي
تم تحليل المجمعات 4 و 5 باستخدام التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية للحصول على مزيد من التبصر حول البيئة الإلكترونية للمجمعات. تم حل المجمعات 4 و 5 في الأسيتونتريل لتشكيل حلول منفصلة. كان المجمع 4 1.0 × 10-4 M في التركيز وكان المجمع 5 9.2 × 10-4 M في التركيز. عرض المجمع 4 ثلاث قمم في المنطقة المرئية عند 680 نانومتر (= 1300 متر-1سم-1)، 632 نانومتر (= 1100 متر-1سم-1)، و 589 نانومتر (= 1200 متر- 1سم-1). عرض المجمع 5 أربع قمم في المنطقة المرئية عند 682 نانومتر (= 1300 متر-1سم-1)، 613 نانومتر (= 850 متر-1سم-1)، 588 نانومتر (= 790 متر- 1سم- 1)، و 573 نانومتر (= 820 M-1سم-1).

Figure 1
الشكل 1: SNS pincer ligand السلائف المستخدمة سابقا. ليغاند السلائف على أساس bis-imidazole وbis-triazole moieties. (A)R = iPr،(B)R = neopentyl،(C)R = N-butyl. N يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: تجميع المجمعات 4 و5. مخطط الاصطناعية لإعداد المجمعات 4 و 5. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: هيكل الحالة الصلبة للمجمع 4. بنية الكريستال الواحد للدولة الصلبة من المجمع 4. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: هيكل الحالة الصلبة للمجمع 5. بنية الكريستال الواحد للدولة الصلبة من المجمع 5. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: الطيف المرئي فوق البنفسجي للمجمع 4. الطيف المرئي فوق البنفسجي للمجمع 4 (1.0 ×10-4 M) في الأسيتونتريل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: الطيف المرئي فوق البنفسجي للمجمع 5. الطيف المرئي فوق البنفسجي للمجمع 5 (9.15 ×10-4 M) في الأسيتونتريل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4 5
α/° 90 90
α/° 97.2252(19) 90.770(2)
ο/° 90 90
حجم/Å3 5462.6(2) 4852.0(2)
Z 4 4
οcalcg/cm3 1.516 1.6
μ/mm 1 11.526 1.56
F (000) 2556 2380
الكريستال حجم / mm3 0.24 × 0.22 × 0.06 0.28 × 0.08 × 0.06
الاشعاع CuKα (= 1.54184) MoKα (= 0.71073)
2Ο نطاق لجمع البيانات /° 7.39 إلى 142.76 6.596 إلى 65.254
نطاقات الفهرس -26 ≤ h ≤ 29، -8 ≤ k ≤ 8، -39 ≤ l ≤ 31 -27 ≤ h ≤ 28، -17 ≤ k ≤ 13، -33 ≤ l ≤ 32
التأملات التي تم جمعها 10233 21514
تأملات مستقلة 5235 [Rint = 0.0565، رسيغما = 0.0739] 8079 [Rint = 0.0262، رسيغما = 0.0315]
البيانات/القيود/المعلمات 5235/0/312 8079/0/289
الخير من صالح على F2 0.978 1.035
مؤشرات البحث النهائي [I>=2ο (I)] R1 = 0.0529، wR2 = 0.1246 R1 = 0.0398، wR2 = 0.0845
فهارس R النهائية [جميع البيانات] R1 = 0.0758، wR2 = 0.1361 R1 = 0.0610، wR2 = 0.0964
أكبر فرق الذروة / حفرة / ه Å -3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

الجدول 1: بيانات التحسين المجدولة للمجمعين 4 و 5. تنقيح الأشعة السينية وجمع البيانات للمجمعين 4 و 5.

المعقده كال. % C تم العثور على % C كال. % H تم العثور على % H كال. % N تم العثور على % N
[C38H50Cl2Co2N10S4[CoCl 4]•2[CH3CN]4 40.46 40.26 4.53 4.39 13.48 13.17
[C34H46Cl2Co2N14S4[CoCl4][CH3CN] 35.75 36.20 4.08 4.20 17.37 17.40

الجدول 2: نتائج التحليل الأولي للمجمعين 4 و 5. تحليل عنصري نتائج النسبة المئوية للكربون والهيدروجين والنيتروجين للمجمعات 4 و 5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

إعداد المجمعات 4 و 5 سهل. الخطوة الرئيسية هي إضافة CoCl الصلبة2· 6H2O إلى حل الأسيتونتريل الذي يحتوي على السلائف ligand ذات الصلة. يتحول الحل إلى اللون الأخضر الداكن في غضون ثوان بعد إضافة CoCl2·6H2O لتشكيل مجمع 4. يتحول الحل إلى اللون الأزرق الساطع بعد إضافة CoCl2·6H2O لتشكيل مجمع 5. لضمان رد فعل كامل، يتم وضع الحل على الجزر بين عشية وضحاها.

لزراعة بلورات واحدة من المجمعات 4 و 5، والحل acetonitrile الذي يحتوي على المجمعات 4 أو 5 يحتاج إلى التركيز. يجب حل المجمعات في الحد الأدنى من الأسيتونتريل لإنتاج الحلول التي تحتوي على المجمع كما تركزت قدر الإمكان. تزرع بلورات واحدة من 4 و 5 عن طريق إضافة حل الأسيتونتريل التي تحتوي على معقدة 4 أو 5 إلى 1 قنينات درام. يتم وضع هذه القنينات 1 درام التي تحتوي على حل من المجمع 4 أو 5 في جرة مغلقة تحتوي على الأثير الديثيل. لإبطاء المعدل الذي ينتشر الأثير diethyl في محلول الأسيتونتريل، يتم إضافة كرة القطن إلى كل قارورة 1 درام. يجب أن تكون الكرة القطنية دافئجدا لإبطاء معدل الانتشار. يمكن استخدام القطن لإبطاء انتشار الأثير الديثيل من قبل الآخرين لزراعة بلورات واحدة للعينات صعبة.

إذا كان تركيز المجمع المعدني في الأسيتونتريل لإعادة التبلور ليس قويًا بما فيه الكفاية ، فلن تتشكل بلورات واحدة. قد يكون المنتج بعد محاولة التبلور بقايا زيتية. يحتاج الباحثون إلى التأكد من أن المجمع المعدني يحتوي على تركيز عال ٍ بما يكفي لتشكيل بلورات مفردة.

على حد علمنا، لم يتم نشر أي مجمعات نموذج ية بديلة أخرى من الكحول الكبددي هيدروجيني في الأدب. وسيركز العمل في المستقبل على مقارنة الأطياف المرئية للأشعة فوق البنفسجية التجريبية بالأطياف التي تنبأت بها حسابات غاوسي لتحديد قوة حقل ليغاند للكماشة. العمل الحالي في مختبر Miecznikowski يركز على إعداد مجمعات نموذج الكوبالت البديلة من الكبد الكحول ديهيدروجيناز التي لا تحتوي على [CoCl4]2- كما anion المضادة. ويجري حاليا فحص هذه المجمعات للحد من الإلكترون الألدهيدات الفقيرة والكيتونات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

تلقى جون ميتشينيكوفسكي الدعم المالي من ما يلي لهذا المشروع: تحالف منحة الفضاء في وكالة ناسا في كونيتيكت (جائزة رقم P-1168)، معهد العلوم بجامعة فيرفيلد، صندوق نشر كلية الآداب والعلوم، فيرفيلد جامعة كلية البحوث الصيفية الراتب، والمؤسسة الوطنية للعلوم - برنامج البحوث الرئيسية الأجهزة (منحة رقم CHE-1827854) للحصول على الأموال للحصول على مطياف NMR 400 ميغاهرتز. كما يشكر تيرينس وو (جامعة ييل) للمساعدة في الحصول على أطياف كتلة البخاخة الكهربائية. جيري جاسينسكي يعترف المؤسسة الوطنية للعلوم - برنامج الأجهزة البحثية الرئيسية (منحة رقم CHE-1039027) للحصول على أموال لشراء مقياس diffractometer الأشعة السينية. شيلا بونيتيبوس، إميلسي المانزا، رامي خاربوش، وسامانثا زيغمونت يعترفون ببرنامج دارسي هارديمان لتقديم رواتبهم البحثية الصيفية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
100 mL Round Bottomed Flask Chem Glass CG150691 100mL Single Neck Round Bottomed Flask, 19/22 Outer Joint
Acetonitrile Fisher HB9823-4 HPLC Grade
Chiller for roto-vap Lauda L000638 Alpha RA 8
Cobalt Chloride hexahydrate Acros Organics AC423571000 Acros Organics
Diethyl Ether Fisher E-138-1 Diethyl Ether Anhydorus
graduated cylinder Fisher S63456 25 mL graduated cylinder
hotplate Fisher 11-100-49SH Isotemp Basic Stirring Hotplate
jars Fisher 05-719-481 250 mL jars
Ligand ----- ----- Synthezied previously by Professor Miecznikowski
medium cotton balls Fisher 22-456-80 medium cotton balls
one dram vials Fisher 03-339 one dram vials with TFE Lined Cap
pipet Fisher 13-678-20B 5.75 inch pipets
pipet bulbs Fisher 03-448-21 Fisher Brand Latex Bulb for pipet
recrystallizing dish for sand bath Fisher 08-741 D 325 mL recrystallizing dish for sand bath
reflux condensor Chem Glass CG-1218-A-22 Condenser with 19/22 inner joint
Rotovap Heidolph Collegiate 36000090 Brinkmann; Heidolph Collegiate Rotary Evaporator with Heidolph WB eco bath Heidolph Rotary Evaporator
sea sand for sandbath Acros Organics 612355000 washed sea sand for sand bath
Stir bar Fisher 07-910-23 Egg-Shaped Magnetic Stir Bar
Vacum grease Fisher 14-635-5D Dow Corning High Vacuum Grease
vacuum pump for rotovap Heidolph Collegiate 36302830 Heidolph Rotovac Valve Control

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Holm, R. H., Kennepohl, P., Solomon, E. I. Structural and Functional Aspects of Metal Sites in Biology. Chemical Reviews. 96, (7), 2239-2314 (1996).
  2. Ibers, J. A., Holm, R. H. Modeling coordination sites in metallobiomolecules. Science. 209, (4453), 223-235 (1980).
  3. Kannan, K. K., et al. Crystal structure of human erythrocyte carbonic anhydrase B. Three-dimensional structure at a nominal 2.2-A resolution. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 72, (1), 51-55 (1975).
  4. Eklund, H., Brändén, C. I. Structural differences between apo- and holoenzyme of horse liver alcohol dehydrogenase. Journal of Biological Chemistry. 254, 3458-3461 (1979).
  5. Miecznikowski, J. R., et al. Syntheses, Characterization, Density Functional Theory Calculations and Activity of Tridentate SNS Zinc Pincer Complexes. Inorganica Chimica Acta. 376, 515-524 (2011).
  6. Miecznikowski, J. R., et al. Syntheses, Characterization, Density Functional Theory Calculations, and Activity of Tridentate SNS Zinc Pincer Complexes Based on Bis-Imidazole or Bis-Triazole Precursors. Inorganica Chimica Acta. 387, 25-36 (2012).
  7. Sunderland, J. R., et al. Investigation of liver alcohol dehydrogenase catalysis using an NADH biomimetic and comparison with a synthetic zinc model complex. Polyhedron. 114, 145-151 (2016).
  8. Miecznikowski, J. R., et al. Synthesis and characterization of three- and five-coordinate copper(II) complexes based SNS ligand precursors. Polyhedron. 80, 157-165 (2014).
  9. Miecznikowski, J. R., et al. Synthesis, Characterization, and Computational Study of Three-Coordinate SNS Copper(I) Complexes based on Bis-Thione Ligand Precursors. Journal of Coordination Chemistry. 67, 29-44 (2014).
  10. Lynn, M. A., et al. Copper(I) SNS Pincer Complexes: Impact of Ligand Design and Solvent Coordination on Conformer Interconversion from Spectroscopic and Computational Studies. Inorganica Chimica Acta. 495, (2019).
  11. Web Elements. Available from: https://www.webelements.com/zinc/atom_sizes.html (2019).
  12. Web Elements. Available from: https://www.webelements.com/cobalt/atom_sizes.html (2019).
  13. Caballero, A., Díez-Barra, E., Jalón, F. A., Merino, S., Tejeda, J. 1,1'-(pyridine-2,6-diyl)bis(3-benzyl-2,3-dihydro-1H-imidazol-2-ylidine), a new multidentate N-heterocyclic bis-carbene and its silver(I) complex derivative. Journal of Organometallic Chemistry. 617-618, 395-398 (2001).
  14. Albrecht, M., van Koten, G. Platinum Group Organometallics Based on "Pincer" Complexes: Sensors, Switches, and Catalysis. Angewandte Chemie International Edition. 40, (20), 3750-3781 (2001).
  15. Peris, E., Crabtree, R. H. Key factors in pincer ligand design. Chemistry Society Reviews. 47, 1959-1968 (2018).
  16. Dolomanov, O. V., Bourhis, L. J., Gildea, R. J., Howard, J. A. K., Puschmann, H. A complete structure, solution, refinement, and analysis program. Journal of Applied Crystallography. 42, 339-341 (2009).
  17. Sheldrick, G. M. Integrated Space Group and Crystal Structure Determination. Acta Crystallography. 71, 3-8 (2015).
  18. Sheldrick, G. M. Crystal Structure Refinement with SHELXL. Acta Crystallography. 71, 3-8 (2015).
  19. Pauling, L. Metal-metal bond lengths in complexes of transition metals. Proceedings of the National Academies of the Sciences of the United States of America. 73, 4290-4293 (1976).
  20. Trzhtsinskaya, B. V., Abramova, N. D. Imidazole-2-Thiones: Synthesis, Structure, Properties. Sulfur Reports. 10, (4), 389 (1991).
  21. Schneider, G., Eklund, H., Cedergren-Zeppezauer, E., Zeppezauer, M. Crystal structure of the active site in specifically metal-depleted and cobalt substituted horse liver alcohol dehydrogenase derivatives. Proceedings of the National Academies of the Sciences of the United States of America. 80, 5289-5293 (1983).
  22. Yang, L., Powell, D. R., Houser, R. P. Structural variation in copper(I) complexes with pyridylmethylamide ligands: structural analysis with a new four-coordinate geometry index, τ4. Dalton Transactions. 955-964 (2007).
إعداد SNS Cobalt (II) المجمعات نموذج بينسر من الكبد الكحول ديهيدروجيناز
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Miecznikowski, J. R., Jasinski, J. P., Kaur, M., Bonitatibus, S. C., Almanza, E. M., Kharbouch, R. M., Zygmont, S. E., Landy, K. R. Preparation of SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexes of Liver Alcohol Dehydrogenase. J. Vis. Exp. (157), e60668, doi:10.3791/60668 (2020).More

Miecznikowski, J. R., Jasinski, J. P., Kaur, M., Bonitatibus, S. C., Almanza, E. M., Kharbouch, R. M., Zygmont, S. E., Landy, K. R. Preparation of SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexes of Liver Alcohol Dehydrogenase. J. Vis. Exp. (157), e60668, doi:10.3791/60668 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter