Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Fremstilling af SNS Cobalt (II) Pincer Model komplekser af leveralkohol Dehydrogenase

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

Udarbejdelsen af SNS pincer cobalt (II) model komplekser af leveralkohol dehydrogenase præsenteres her. Komplekserne kan fremstilles ved at reagere på ligandforløberen med CoCl2·6H2O og kan derefter omkrystalliseres ved at tillade diethylether langsomt at sprede sig til en acetonitrilopløsning, der indeholder koboltkomplekset.

Abstract

Kemiske modelkomplekser er parat etil til at repræsentere det aktive sted for et enzym. I denne protokol, en familie af tridentat pincer ligand prækursorer (hver besidder to svovl og en kvælstof donor atom funktionaliteter (SNS) og baseret på bis-imidazol eller bis-triazol forbindelser) er metallated med CoCl2·6H2O råd tridentatS pincer kobolt (II) komplekser. Forberedelse af kobolt (II) model komplekser for leveralkohol dehydrogenase er letkøbt. Baseret på en hurtig farveændring ved tilføjelse af CoCl2·6H2O til acetonitril opløsning, der indeholder ligand forløberen, de komplekse former hurtigt. Dannelsen af metalkomplekset er komplet efter at have tilladt opløsningen at refluks natten over. Disse kobolt(II) komplekser tjener som modeller for zink aktive sted i leveralkohol dehydrogenase (LADH). Komplekserne er karakteriseret ved hjælp af enkelt krystal X-ray diffraktion, elektrospray massespektrometri, ultraviolet synlig spektroskopi, og elementær analyse. For præcist at bestemme strukturen af komplekset, skal dens enkelt krystal struktur bestemmes. Enkelte krystaller af de komplekser, der er egnet til x-ray diffraktion dyrkes derefter via langsom damp diffusion af diethyl ether i en acetonitril opløsning, der indeholder kobolt (II) kompleks. For høj kvalitet krystaller, recrystallization typisk finder sted over en 1 ugers periode, eller længere. Metoden kan anvendes til udarbejdelse af andre modelkoordinationskomplekser og kan anvendes i undervisningslaboratorier under en bachelor. Endelig menes det, at andre kan finde denne omkrystallisering metode til at opnå enkelt krystaller til gavn for deres forskning.

Introduction

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

Formålet med den præsenterede metode er at forberede små molekyle analoger af LADH for yderligere at forstå den katalytiske aktivitet af metalloenzymer. LADH er et dimeric enzym, der indeholder et cofaktor-bindende domæne og zink (II) metalholdigt katalytisk domæne1. LADH, i nærværelse af co-faktor NADH, kan reducere ketoner og aldehyder til deres respektive alkohol derivater2. Ved tilstedeværelse af NAD+kan LADH udføre omvendt katalyse af oxidation af alkoholer til ketoner og aldehyder2. Krystalstrukturen af LADH's aktive site viser, at dens zink (II) metal center er bundet til et kvælstofatom, leveret af en histidin sidekæde og to svovlatomer og tilbydes af to cystein ligander3. Yderligere forskning har vist, at zink metal center er ligated med en labile vandmolekyle, hvilket resulterer i pseudo-tetrahedral geometri omkring metal center4.

Vi har tidligere rapporteret og udnyttet SNS pincer ligand prækursorer samt metallated ligand prækursorer med ZnCl2 til at danne Zn (II) komplekser, der indeholder tridentat ligand forløber5,6,7. Disse ligandprækursorer er vist i figur 1. Disse zink(II) komplekser udstillet aktivitet for stoichiometric reduktion af elektron-fattige aldehyder og er således model komplekser for LADH. Efterfølgende er der rapporteret om syntese og karakterisering af en række kobber(I) og kobber(II) komplekser, der indeholder SNS ligand prækursorer, 8,9,10.

Selvom LADH er et zink(II) enzym, er vi interesseret i at forberede kobolt(II) modelkomplekser af LADH for at opnå mere spektroskopiske oplysninger om LADH's koboltanaloger(II). Koboltens(II) komplekser er farvede, mens zinkkomplekserne er off-white. Da koboltkomplekserne er farvede, kan der opnås ultraviolette synlige spektre af komplekserne, hvor der også kan indsamles oplysninger om ligandfeltets styrke i koboltkomplekser(II). Ved hjælp af oplysninger fra gaussiske beregninger og de eksperimentelt opnåede ultraviolette synlige spektre kan der udledes oplysninger om ligandfeltets styrke. Kobolt(II) er en god erstatning for zink(II), da begge ioner har lignende ioniske radier og lignende Lewis surhedsgrad11,12.

Den præsenterede metode indebærer syntese og karakterisering model komplekser at forsøge at efterligne den naturlige katalytiske adfærd LADH5,6. Vi har tidligere metallated en familie af ligand prækursorer med ZnCl2 til at danne zink (II) model komplekser af LADH, som modelleret struktur og reaktivitet af zink aktive sted i LADH4. Gennem flere eksperimenter har disse pincer ligands vist sig at være robuste under forskellige miljøforhold og har været stabile med en forskelligartet samling af tilknyttede R-grupper. 5,5.

Tridentatligands er at foretrække i forhold til monodentate ligander, fordi de har vist sig at være mere vellykket med metaldannelse på grund af de stærke chelate virkninger af tridentat ligands. Denne observation skyldes en mere begunstiget entropi af tridentat pincer ligand dannelse i forhold til en monodentate ligand13. Desuden tridentat pincer ligands er tilbøjelige til at forhindre dimerisering af metal komplekser, som er begunstiget, fordi dimerisering sandsynligvis vil bremse katalytisk aktivitet af en kompleks14. Således ved hjælp af tridentat pincer ligands har vist sig vellykket i organometallic kemi i udarbejdelsen af katalytiske aktive og robuste komplekser. SNS pincer komplekser er blevet mindre undersøgt end andre pincer systemer, som pincer komplekser indeholder normalt anden og tredje række overgang metaller15.

Denne forskning på metalloenzymer kan bidrage til at fremme forståelsen af deres enzymatiske aktivitet, som kan anvendes på andre områder i biologi. Denne metode til syntese model komplekser i forhold til den alternative metode (syntetisering hele protein et LADH) er gunstig for en række årsager. Den første fordel er, at modelkomplekser har en lav molekylmasse og stadig er i stand til præcist at repræsentere katalytisk aktivitet og miljøforhold på det naturlige enzyms aktive sted. For det andet er modelkomplekser enklere at arbejde med og producere pålidelige og relatable data.

Dette manuskript beskriver den syntetiske forberedelse og karakterisering af to kobolt (II) pincer model komplekser af LADH. Begge komplekser har en pincer ligand, der indeholder svovl, kvælstof og svovldonoratomer. Det første kompleks (4) er baseret på en imidazol forløber, og den anden (5) er baseret på en triazol forløber. Komplekserne viser reaktivitet for stoichiometri reduktion af elektron fattige aldehyder i overværelse af en brint donor. Disse reaktivitetsresultater vil blive rapporteret i et efterfølgende manuskript.

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. Syntese af chlor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazol-2-thione)pyridin]kobolt(II)tetrachlorkokoboltat [4]

  1. For at forberede kompleks 4tilsættes 0,121 g (3,12 x 10-4 mol) af 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methyleneimidazol-2-thione)pyridin (C19H25N5S2)6 til 15 ml acetonitril i en 100 ml rund bundkolbe. Dernæst tilsættes 0,0851 g (3,58 x 10-4 mol) koboltchlorid(II) hexahydrat (CoCl2·6H2O). Reaktionsopløsningen skal skifte farve fra lysegul til smaragdgrøn umiddelbart efter tilsat kobolt(II) chloridhexahydrat.
  2. Tilsæt en omrøring bar til kolben. Tilbagesluk og rør reaktionen i 20 timer for at sikre fuldstændig reaktion. Opløsningsmidlet fjernes ved hjælp af en rotovap under reduceret tryk.

2. Omkrystallisering af chlor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazol-2-thione)pyrion]kobolt(II)tetrachlorkoboltat [4] ved langsom dampdiffusion

  1. Solute opløses i acetonitril (7,5 ml), opløsningen filtreres, og opløsningen anbringes jævnt i 1 dramhætteglas. Hvert hætteglas fyldes med 1,5 ml acetonitrilopløsning.
    1. Tilsæt bomuld til cap hætteglasserne, som giver mulighed for langsom damp diffusion. Sæt bomulden tæt i åbningen øverst på hætteglasset.
    2. Hætteglassene anbringes i en 240 ml krukke indeholdende 50 ml diethylether. Luk krukken med en hætte.
    3. Lad krystallerne vokse over en periode på 1 uge.
      BEMÆRK: Omkrystallisering kan tage længere tid end 1 dag.

3. Syntese af chlor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazol-2-thione)pyridin]kobolt(II)tetrachlorkokokoboltat [5]

  1. For at forberede kompleks 5tilsættes 0,183 g (4,70 x 10-4 mol) af 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methylenetriazol-2-thione)pyridin (C17H23N7S2)6 til 15 ml acetonitril i en 100 ml rund bundkolbe. Til denne opløsning tilsættes 0,223 g (9,37 x 10-4 mol) koboltchloridhexahydrat (CoCl2·6H2O). Reaktionsopløsningen bør skifte farve fra lysegul til kongeblå umiddelbart efter tilsat kobolt(II) chloridhexahydrat.
    1. Tilsæt en omrøring bar til kolben. Tilbagesluk og rør reaktionen i 20 timer for at sikre fuldstændig reaktion. Opløsningsmidlet fjernes ved hjælp af en rotovap under reduceret tryk.

4. Omkrystallisering af chlor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazol-2-thione)pyrion)kobolt(II)tetrachlorkoboltat [5] ved langsom dampdiffusion

  1. Solute opløses i acetonitril (9,0 ml), opløsningen filtreres jævnt, og opløsningen anbringes jævnt i 1 dramhætteglas. Hvert hætteglas fyldes med 1,5 ml acetonitrilopløsning.
    1. Tilsæt bomuld til cap hætteglasserne, som giver mulighed for langsom damp diffusion. Sæt bomulden tæt i åbningen øverst på hætteglasset.
    2. Hætteglassene anbringes i en krukke indeholdende 50 ml diethylether. Luk hætteglasset med en hætte.
    3. Lad krystallerne vokse over en periode på 1 uge.
      BEMÆRK: Omkrystallisering kan tage længere tid end 1 dag.

5. Røntgenkrystallografi

  1. Monter en krystal på 4 på en nylonløkke. Indsamle data om en Rigaku Oxford Diffraktion diffractometer. Her indsamles røntgendiffraktionsdata ved 173(2) K. Løs krystalstrukturen ved hjælp af Olex216- og ShelXT 17-strukturløsningsprogrammer ved hjælp af direkte metoder.17 Forfine strukturen med ShelXL18 raffinement pakke ved hjælp af mindste firkanter minimering.
  2. Monter en krystal på 5 på en nylonløkke. Indsamle X-ray diffraktion data på en Rigaku Oxford Diffraktion diffractometer. Her indsamles røntgendiffraktionsdata ved 173(2) K. Løs krystalstrukturen ved hjælp af Olex216- og ShelXT 17-strukturløsningsprogrammer ved hjælp af direkte metoder.17 Forfine strukturen med ShelXL18 raffinement pakke ved hjælp af mindste firkanter minimering.

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

Syntese
Syntheses af komplekser 4 og 5 blev udført med succes ved at reagere på en acetonitril opløsning indeholdende en bis-thione ligand forløber med kobolt (II) chlorid hexahydrat (Figur 2). Denne reaktion opstod ved en reflukstemperatur ved tilstedeværelse af luft. Generelt blev komplekser 4 og 5 observeret at være opløselige i acetonitril, dimethylsulfoxid, dichlormethan og methanol. Kompleks 4 var grøn i farven og kompleks 5 var blå i farven. Procentudbyttet for komplekserne 4 og 5 var kvantitativt.

Røntgenkrystallografi
Enkelt krystaller af komplekser 4 og 5 blev opnået via en langsom damp diffusion metode, hvor forbindelserne blev opløst i acetonitril, og diethyl ether damp fik lov til langsomt diffuse i hver opløsning. Denne omkrystalliseringsmetode er en glimrende måde at dyrke enkelte krystaller til svære at krystallisere prøver. Tabel 1 viser forfinelsesdata for de to komplekser, og de enkelte krystalstrukturer er vist i figur 3 og figur 4. Baseret på de enkelte krystalstrukturer indeholder hver enhedscelle to kobolt(II) SNS pincer kationer og en [CoCl4]2- modani. Koboltionens oxidationstilstand i kationen og anionen er Co2+. Krystalstrukturerne af komplekserne 4 og 5 er blevet deponeret i Cambridge Structural Database (aflejringsnumrene 1946448 og 1946449).

Begge komplekser viser pseudo-tetrahedral geometri om kobolt (II) metal center med en kvælstof og to svovl donor atomer koordineret til metal center. Desuden har begge komplekser en tetrachloridmodanion. Co-N- og Co-S-bindingslængden for komplekserne 4 og 5 er næsten identiske i værdi. Co-N-bindingslængden er 2,084(3) Å i 4 og 2,0763(16) Å i 5. Co-S-bindingslængden i 4 er 2.2927(12) Å og 2.3386(11) Å. På samme måde er Co-S-bindingslængden i 5 2.3180(6) Å og 2.3227(6) Å. For komplekserne 4 og 5svarer obligationslængden til dem , der tidligere blev rapporteret19. Co-Cl-bindingslængden er 2.2256(13) Å i 4 og 2.2116(6) Å i 5.

Kulstofsvovlsbindingslængderne på 1.710(4) Å og 1,714(4) Å i 4 og 1.693(2) Å og 1.698(2) Å i 5 er ens for de to komplekser og mellem det, der typisk observeres for C-S-enkeltbindinger (1,83 Å) og C=S-dobbeltbindinger (1,61 Å)20.

Som tidligere nævnt indeholder komplekserne 4 og 5 begge en tetrachloridmodanion. Co-cl-obligationernes modvægt slængde for 4 er 2.2709(12) Å, 2.2709(12) Å, 2.2949(11) Å og 2.2950(11) Å. Disse kan sammenlignes med kompleks 5, som er 2.2737(6) Å, 2.2737(6) Å, 2.2956(6) Å og 2.2956(6) Å. Co-N- og Co-S-bindingslængden i 4 og 5 er i god overensstemmelse med Co-N-bindingslængden (histidin) og Co-S(cystein) i den kobolt(II)-substituerede analog af leveralkoholdehydrogenase. I dette enzym er boltbolt-N(histidin) bindingslængden 2,04 Å, og boltbolt-S(cystein) bindingslængden er 2,29 Å og 2,33 Å.21.

I kompleks 4er N-Co-S-bindingsvinklerne 108,77(10)° og 114,03(10)°, mens de i kompleks 5 er 112,58(5)° og 114,15(5)°. N-Co-S-bindingsvinklerne er tæt på hinanden, og eventuelle forskelle kan skyldes de to kompleksers varierende elektronik. N-Co-Cl-bindingsvinklerne i henholdsvis 4 og 5 er henholdsvis 107,91(10)° og 107,59(5)°. S-Co-S-vinklen blev målt som 99,79(5)° for 4 og 102,78(3)° for 5. Endelig er S-Co-Cl-bindingsvinklerne for 4 117,98(5)° og 108,43(5)° og for 5 er 111,76(3)° og 107,93(3)°.

Tau-4-parameteren blev også bestemt for komplekserne 4 og 5. Tau-4 parameteren for kompleks 4 er 0,907, og tau-4 parameteren for kompleks 5 er 0,94522. Begge tau-4 parametre er mere i overensstemmelse med tetrahedral geometri om kobolt centrum end firkantede planar geometri. Tau-4-parameteren for et tetrahedralkompleks er lig med et, og tau-4-parameteren for et kvadratplankompleks er lig med nul.

Elementær analyse
For at studere bulk renheden af 4 og 5,de omkrystalliserede komplekser gennemgik elementære analyser. Resultaterne er sammenfattet i tabel 2. Dataene her tyder på, at komplekserne 4 og 5 er rene, fordi de beregnede procenter af kulstof, brint og kvælstof er i fremragende overensstemmelse med de fundne procentdele af kulstof, brint og kvælstof.

Elektrospray massespektrometri
Fremstillingen af komplekserne 4 og 5 blev også bekræftet ved hjælp af elektrospraymassespektrometri. Elektrospraymassespektrene blev indsamlet ved hjælp af en direkte flowindsprøjtning. Injektionsvolumenet var 5 μL. Dataene blev indsamlet på et Agilent QTOF instrument i positive og negative iontilstande. De optimerede betingelser var som følger: kapillær = 3000 kV, kegle = 10 V, kildetemperatur = 120 °C. For kompleks 4, i positiv iontilstand, blev den molekylære ion observeret ved m/z = 481,0631. I negativ iontilstand blev [CoCl3]- ion observeret ved m/z 163.8433. For kompleks 5, i positiv iontilstand, blev den molekylære ion observeret ved m/z 483.0503. I negativ iontilstand blev [CoCl3]- ion observeret ved m/z 163.8413.

Ultraviolet synlig spektroskopi
Komplekser 4 og 5 blev analyseret ved hjælp af ultraviolet synlig spektroskopi for at få yderligere indsigt i det elektroniske miljø af komplekserne. Komplekser 4 og 5 blev opløst i acetonitril til at danne separate opløsninger. Kompleks 4 var 1,0 x 10-4 M i koncentration og kompleks 5 var 9,2 x 10-4 M i koncentration. Kompleks 4 udviste tre toppe i det synlige område ved 680 nm (ε = 1300 M-1cm-1),632 nm (ε = 1100 M-1cm-1) og 589 nm (ε = 1200 M-1cm-1). Kompleks 5 udviste fire toppe i det synlige område ved 682 nm (ε = 1300 M-1cm-1),613 nm (ε = 850 M-1cm-1),588 nm (ε = 790 M-1cm-1), og 573 nm (ε = 820 M-1cm-1).

Figure 1
Figur 1: SNS pincer ligand prækursorer tidligere udnyttet. Ligand prækursorer baseret på bis-imidazol og bis-triazol moieties. (A) R = iPr, (B) R= neopentyl, (C) R = N-butyl. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Syntese af komplekser 4 og 5. Syntetisk ordning til fremstilling af komplekser 4 og 5. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: Solid-state struktur af komplekse 4. Solid-state enkelt krystal struktur af komplekse 4. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: Solid-state struktur af komplekse 5. Solid-state enkelt krystal struktur af komplekse 5. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: Ultraviolet synligt spektrum af kompleks 4. Ultraviolet synligt spektrum af kompleks 4 (1,0 x 10-4 M) i acetonitril. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Ultraviolet synligt spektrum af kompleks 5. Ultraviolet synligt spektrum af kompleks 5 (9,15 x 10-4 M) i acetonitril. Klik her for at se en større version af dette tal.

4 5
α/° 90 90
β/° 97.2252(19) 90.770(2)
γ/° 90 90
Bind/Å3 5462.6(2) 4852.0(2)
Z 4 4
ρcalcg/cm3 1.516 1.6
μ/mm 1 11.526 1.56
F(000) 2556 2380
Krystalstørrelse/mm3 0,24 × 0,22 × 0,06 0,28 × 0,08 × 0,06
Stråling CuKα (λ = 1,54184) MoKα (λ = 0,71073)
2Θ interval for dataindsamling/° 7.39 til 142,76 6.596 til 65.254
Indeksområder -26 ≤ h ≤ 29, -8 ≤ k ≤ 8, -39 ≤ l ≤ 31 -27 ≤ h ≤ 28, -17 ≤ k ≤ 13, -33 ≤ l ≤ 32
Refleksioner indsamlet 10233 21514
Uafhængige refleksioner 5235 [Rint = 0,0565, Rsigma = 0,0739] 8079 [Rint = 0,0262, Rsigma = 0,0315]
Data/begrænsninger/parametre 5235/0/312 8079/0/289
Godhed-of-fit på F2 0.978 1.035
Afsluttende R-indeks [I>=2σ (I)] R1 = 0,0529, wR2 = 0,1246 R1 = 0,0398, wR2 = 0,0845
Afsluttende R-indeks [alle data] R1 = 0,0758, wR2 = 0,1361 R1 = 0,0610, wR2 = 0,0964
Største diff. top/hul / e Å-3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

Tabel 1: Data om skemat over forfinelse for komplekserne 4 og 5. X-ray raffinement og indsamling data for komplekser 4 og 5.

Komplekse Calc. % C Fundet % C Calc. % H Fundet % H Calc. % N Fundet % N
4, [C38H50Cl2Co2N10S4][CoCl4]•2[CH3CN] 40.46 40.26 4.53 4.39 13.48 13.17
5, [C34H46Cl2Co2N14S4][CoCl4]•[CH3CN] 35.75 36.20 4.08 4.20 17.37 17.40

Tabel 2: Elementanalyseresultater for komplekserne 4 og 5. Elementært analyserer resultater for procentkulstof, brint og nitrogen til komplekser 4 og 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

Forberedelsen af komplekserne 4 og 5 er letkøbt. Det vigtigste skridt er at tilføje den faste CoCl2·6H2O til en acetonitril opløsning, der indeholder de respektive ligand forløber. Opløsningen bliver mørkegrøn inden for få sekunder efter tilsætning af CoCl2·6H2O til dannelse af kompleks 4. Opløsningen bliver lyseblå efter tilsætning af CoCl2·6H2O til at danne kompleks 5. For at sikre fuldstændig reaktion placeres opløsningen ved tilbagesvaling natten over.

For at dyrke enkelte krystaller af komplekser 4 og 5skal acetonitrilopløsningen, der indeholder komplekser 4 eller 5, koncentreres. Komplekserne skal opløses i en minimal mængde acetonitril for at producere de løsninger, der indeholder komplekset så koncentreret som muligt. Enkelt krystaller af 4 og 5 dyrkes ved at tilføje acetonitril opløsning, der indeholder komplekse 4 eller 5 til 1 dram hætteglas. Disse 1 dram hætteglas, der indeholder en opløsning af komplekse 4 eller 5 er placeret i en lukket krukke, der indeholdt diethyl ether. For at bremse den hastighed, hvormed diethyl ether diffiserer i acetonitrilopløsningen, tilsættes en vatkugle til hver 1 dram hætteglas. Den vat skal være meget lun at bremse hastigheden af diffusion. Brugen af bomuld til at bremse udbredelsen af diethyl ether kan udnyttes af andre til at dyrke enkelt krystaller til hårde prøver.

Hvis koncentrationen af metalkomplekset i acetonitril til omkrystalliseringikke er stærk nok, vil enkelte krystaller ikke dannes. Produktet efter omkrystalliseringsforsøget kan være en olieagtig rest. Forskere skal sikre, at metalkomplekset har en tilstrækkelig høj koncentration til, at enkelte krystaller kan dannes.

Så vidt vi ved, er der ikke offentliggjort andre kobolt(II) erstattede modelkomplekser af leveralkoholdehydrogenase i litteraturen. Det fremtidige arbejde vil fokusere på at sammenligne eksperimentelt opnåede UV-synlige spektre med spektre forudsagt af Gaussiske beregninger for at bestemme ligandfeltstyrken af pincer ligander. Nuværende arbejde i Miecznikowski laboratoriet fokuserer på at forberede kobolt erstattet model komplekser af leveralkohol dehydrogenase, der ikke indeholder [CoCl4]2- som modani. Disse komplekser er i øjeblikket screenet for reduktion af elektron fattige aldehyder og ketoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

John Miecznikowski modtaget finansiel støtte fra følgende for dette projekt: Connecticut NASA Space Grant Alliance (Award Number P-1168), Fairfield University Science Institute, College of Arts and Sciences Publication Fund, Fairfield University Faculty Summer Research Stipendium, og National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1827854) for midler til at erhverve en 400 MHz NMR spektrometer. Han takker også Terence Wu (Yale University) for hjælp til at erhverve elektrospray massespektre. Jerry Jasinski anerkender National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1039027) for midler til at købe en X-ray diffractometer. Sheila Bonitatibus, Emilse Almanza, Rami Kharbouch og Samantha Zygmont anerkender Hardiman Scholars Program for at give deres sommerforskning stipendium.

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).
Fremstilling af SNS Cobalt (II) Pincer Model komplekser af leveralkohol Dehydrogenase
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