Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Bereiding van SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexen van Lever Alcohol Dehydrogenase

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

De voorbereiding van SNS tang kobalt (II) modelcomplexen van leveralcohol dehydrogenase wordt hier gepresenteerd. De complexen kunnen worden voorbereid door te reageren op de ligand voorloper met CoCl2·6H2O en kunnen vervolgens worden geherkristalliseerd door dat diethylether langzaam diffuus in een acetonitril oplossing die het kobaltcomplex bevat.

Abstract

Chemische modelcomplexen zijn bereid om de actieve plaats van een enzym te vertegenwoordigen. In dit protocol worden een familie van drietandige pincerligand precursoren (elk met twee zwavel- en één stikstofdonoratoomfunctionaliteiten (SNS) en op basis van bis-imidazool- of bistriazoleverbindingen) metallated met CoCl2·6H2O om tridentate SNS pincer kobalt(II) complexen te veroorloven. De bereiding van de kobalt(II) modelcomplexen voor leveralcohol dehydrogenase is facile. Op basis van een snelle kleurverandering bij het toevoegen van de CoCl2·6H2O aan acetonitriloplossing die de ligand-voorloper bevat, vormen de complexe vormen zich snel. De vorming van het metaalcomplex is voltooid nadat de oplossing 's nachts kan worden overgeleverd. Deze kobalt(II) complexen dienen als modellen voor de zink actieve site in leveralcohol dehydrogenase (LADH). De complexen worden gekenmerkt met behulp van enkel kristal X-ray diffractie, electrospray massaspectrometrie, ultraviolet zichtbare spectroscopie, en elementaire analyse. Om de structuur van het complex nauwkeurig te bepalen, moet de enkele kristalstructuur worden bepaald. Enkele kristallen van de complexen die geschikt zijn voor röntgendiffractie worden vervolgens via langzame dampdiffusie van diethylether gekweekt tot een acetonitriloplossing die het kobalt(II)-complex bevat. Voor hoge kwaliteit kristallen, herkristallisatie vindt meestal plaats over een periode van 1 week, of langer. De methode kan worden toegepast op de voorbereiding van andere model coördinatie complexen en kan worden gebruikt in undergraduate onderwijslaboratoria. Ten slotte wordt aangenomen dat anderen deze herkristallisatiemethode kunnen vinden om enkele kristallen te verkrijgen die gunstig zijn voor hun onderzoek.

Introduction

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

Het doel van de gepresenteerde methode is om kleine molecuulanalogen van LADH voor te bereiden om de katalytische activiteit van metalloenzymen verder te begrijpen. LADH is een dimeric enzym dat een cofactor-bindend domein en zink(II) metaalhoudend katalytisch domein1bevat. LADH, in aanwezigheid van co-factor NADH, kan ketonen en aldehyden reduceren tot hun respectieve alcoholderivaten2. In aanwezigheid van NAD+kan LADH omgekeerde katalyse van oxidatie van alcoholen tot ketonen en aldehydenuitvoeren 2. De kristalstructuur van de actieve locatie van LADH toont aan dat het zink(II) metaalcentrum gebonden is aan één stikstofatoom, geleverd door een histidinezijde en twee zwavelatomen en wordt aangeboden door twee cysteïneliganden3. Verder onderzoek heeft aangetoond dat het zinkmetaalcentrum is verbonden met een labiel watermolecuul, wat resulteert in pseudo-tetraëdergeometrie rond het metalen centrum4.

We hebben eerder gemeld en gebruikt SNS pincer ligand precursoren evenals metallated de ligand precursoren met ZnCl2 te vormen Zn (II) complexen die de tridentate ligand voorloper5bevatten ,6,7. Deze ligandprecursoren zijn afgebeeld in figuur 1. Deze zink(II) complexen vertoonden activiteit voor de stoichiometrische vermindering van elektronenarme aldehyden en zijn dus modelcomplexen voor LADH. Vervolgens zijn de synthese en karakterisering van een reeks koper(I) en koper(II) complexen die SNS ligand precursoren bevatten gemeld8,9,10.

Hoewel LADH een zink(II) enzym is, zijn we geïnteresseerd in het voorbereiden van kobalt(II) modelcomplexen van LADH om meer spectroscopische informatie over de kobalt(II) analogen van LADH te verkrijgen. De kobalt(II) complexen zijn gekleurd, terwijl de zink(II) complexen off-white zijn. Aangezien de kobalt(II) complexen gekleurd zijn, kunnen ultraviolet zichtbare spectra van de complexen worden verkregen, waarin ook informatie over de sterkte van het ligandveld in kobalt(II) complexen kan worden verzameld. Door gebruik te maken van informatie uit Gaussische berekeningen en de experimenteel verkregen ultraviolette zichtbare spectra kan informatie over de sterkte van het ligandveld worden afgeleid. Kobalt(II) is een goede vervanging voor zink(II), aangezien beide ionen vergelijkbare ionische stralen en vergelijkbare Lewis-zuurgraad hebben11,12.

De gepresenteerde methode omvat het synthetiseren en karakteriseren van modelcomplexen om te proberen het natuurlijke katalytische gedrag van LADH5na tebootsen,6. We hebben eerder een familie van ligand precursoren met ZnCl2 gemetalleerd om zink(II) modelcomplexen van LADH te vormen, die de structuur en reactiviteit van de zinkactieve locatie in LADH4modelhebben gemodelleerd. Door middel van meerdere experimenten hebben deze tangliganden bewezen robuust te zijn onder verschillende omgevingsomstandigheden en zijn stabiel gebleven met een gevarieerde verzameling van aangesloten R-groepen. 5,6.

Tridentate liganden hebben de voorkeur in vergelijking met monodentate liganden, omdat ze zijn gevonden om meer succes met metalatie als gevolg van de sterke chelaat effecten van tridentaat liganden. Deze observatie is te wijten aan een meer favoriete entropie van tridentate pincer ligand vorming in vergelijking met een monodentate ligand13. Bovendien, tridentate tang ligands zijn waarschijnlijk te voorkomen dat verkleining van de metalen complexen, die wordt begunstigd omdat verkleining is waarschijnlijk katalytische activiteit van een complexe14vertragen . Zo is het gebruik van tridentate tangliganden bewezen succesvol in de organometaalchemie bij de voorbereiding van katalytische actieve en robuuste complexen. SNS tang complexen zijn minder bestudeerd dan andere pincer systemen, als tang complexen bevatten meestal tweede en derde rij overgang metalen15.

Dit onderzoek naar metalloenzymen kan helpen om het begrip van hun enzymatische activiteit, die kan worden toegepast op andere gebieden in de biologie, verder te begrijpen. Deze methode voor het synthetiseren van modelcomplexen in vergelijking met de alternatieve methode (het synthetiseren van het volledige eiwit van LADH) is om een aantal redenen gunstig. Het eerste voordeel is dat modelcomplexen een laag gehalte aan moleculaire massa hebben en nog steeds in staat zijn om de katalytische activiteit en de omgevingsomstandigheden van de actieve locatie van het natuurlijke enzym nauwkeurig weer te geven. Ten tweede zijn modelcomplexen eenvoudiger om mee te werken en betrouwbare en relatable gegevens te produceren.

Dit manuscript beschrijft de synthetische voorbereiding en karakterisering van twee kobalt (II) tangen modelcomplexen van LADH. Beide complexen zijn voorzien van een tang ligand dat zwavel, stikstof en zwavel donor atomen bevat. Het eerste complex (4) is gebaseerd op een imidazool voorloper, en de tweede (5) is gebaseerd op een triazool voorloper. De complexen vertonen reactiviteit voor de stoichiometry reductie van elektronenarme aldehyden in aanwezigheid van een waterstofdonor. Deze reactiviteitsresultaten worden gerapporteerd in een volgend manuscript.

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. Synthese van chloor-(n3-S,S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazool-2-thione)pyridine]kobalt(II)tetrachloorkobaltaat [4]

  1. Voeg voor de voorbereiding van complex 40,121 g (3,12 x 10-4 mol) van 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methyleneimidazool-2-thione)pyridine (C19H25N5S2)6 tot 15 mL acetriltonie in een ronde kolf van 100 mL. Voeg vervolgens 0,0851 g (3,58 x 10-4 mol) kobaltchloride(II) hexahydraat (CoCl2·6H2O) toe. De reactieoplossing moet van kleur veranderen van lichtgeel naar smaragdgroen onmiddellijk nadat het kobalt(II) chloridehexahydraat is toegevoegd.
  2. Voeg een roerstaaf toe aan de kolf. Reflux en roer de reactie gedurende 20 uur om volledige reactie te garanderen. Verwijder het oplosmiddel met een rotovap onder verminderde druk.

2. Herkristallisatie van chloor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazool-2-thione)pyridine]kobalt(II)tetrachloorkobaltaat [4] door langzame dampdiffusie

  1. Los de solute op in acetonitril (7,5 mL), filter de oplossing en plaats de oplossing gelijkmatig in 1 dram-flacons. Vul elke flacon met 1,5 mL acetonitriloplossing.
    1. Voeg katoen toe om de flacons te capen, wat zorgt voor langzame dampdiffusie. Plaats het katoen goed in de opening aan de bovenkant van de flacon.
    2. Plaats de flacons in een pot van 240 mL met 50 mL diethylether. Sluit de pot met een dop.
    3. Laat de kristallen groeien over een periode van 1 week.
      LET OP: Herkristallisatie kan langer dan 1 dag duren.

3. Synthese van chloor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazool-2-thione)pyridine]kobalt(II)tetrachloorcobaltaat [5]

  1. Voeg voor de voorbereiding van complex 50,183 g (4,70 x 10-4 mol) van 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methylenetriazool-2-thione)pyridine (C17H23N7S2)6 tot 15 mL acetonitril in een ronde kolf van 100 mL. Voeg aan deze oplossing 0,223 g (9,37 x 10-4 mol) kobaltchloridehexahydraat (CoCl2·6H2O) toe. De reactieoplossing moet onmiddellijk na de afgifte van het kobalt(II) chloridehexahydraat van kleur veranderen van lichtgeel naar koninklijk blauw.
    1. Voeg een roerstaaf toe aan de kolf. Reflux en roer de reactie gedurende 20 uur om volledige reactie te garanderen. Verwijder het oplosmiddel met een rotovap onder verminderde druk.

4. Herkristallisatie van chloor-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazool-2-thione)pyridine]kobalt(II)tetrachloorkobaltaat [5] door langzame dampdiffusie

  1. Los de solute op in acetonitril (9,0 mL), filter de oplossing en plaats de oplossing gelijkmatig in 1 dram-flacons. Vul elke flacon met 1,5 mL acetonitriloplossing.
    1. Voeg katoen toe om de flacons te capen, wat zorgt voor langzame dampdiffusie. Plaats het katoen goed in de opening aan de bovenkant van de flacon.
    2. Doe de flacons in een pot met 50 mL diethylether. Sluit de flacon met een dop.
    3. Laat de kristallen groeien over een periode van 1 week.
      LET OP: Herkristallisatie kan langer dan 1 dag duren.

5. Röntgenkristallografie

  1. Monteer een kristal van 4 op een nylon lus. Verzamel de gegevens op een Rigaku Oxford Diffractie diffractometer. Hier worden röntgendiffractiegegevens verzameld op 173(2) K. Los de kristalstructuur op met Olex216- en ShelXT 17-structuuroplossingsprogramma's met behulp van directe methoden.17 Verfijn de structuur met het ShelXL18 verfijningspakket met de minste vierkantenminimalisatie.
  2. Monteer een kristal van 5 op een nylon lus. Verzamel de röntgendiffractiegegevens op een Rigaku Oxford Diffractie diffractometer. Hier worden röntgendiffractiegegevens verzameld op 173(2) K. Los de kristalstructuur op met Olex216- en ShelXT 17-structuuroplossingsprogramma's met behulp van directe methoden.17 Verfijn de structuur met het ShelXL18 verfijningspakket met de minste vierkantenminimalisatie.

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

Synthese
De syntheses van complexen 4 en 5 werden met succes uitgevoerd door te reageren op een acetonitriloplossing die een bis-thione ligand-voorloper met kobalt (II) chloridehexahydraat ( figuur 2 ) (figuur 2) ( Deze reactie trad op bij een refluxtemperatuur in aanwezigheid van lucht. In het algemeen werden complexen 4 en 5 waargenomen oplosbaar in acetril, dimethylsulfoxide, dichloormethaan en methanol. Complex 4 was groen van kleur en complex 5 was blauw van kleur. De procentopbrengst voor complexen 4 en 5 was kwantitatief.

Röntgenkristallografie
Enkele kristallen van complexen 4 en 5 werden verkregen via een langzame dampdiffusiemethode, waarbij de verbindingen werden opgelost in acetonitril, en diethyletherdamp zich langzaam in elke oplossing mocht verspreiden. Deze herkristallisatie methode is een uitstekende manier om enkele kristallen groeien voor moeilijk te kristalliseren monsters. Tabel 1 bevat verfijningsgegevens voor de twee complexen en de afzonderlijke kristalstructuren worden weergegeven in figuur 3 en figuur 4. Op basis van de enkele kristalstructuren bevat elke cel van de eenheid twee kobalt(II) SNS-tangen en één [CoCl4]2- tegenanion. De oxidatietoestand van het kobaltion in de kation en anion is Co2+. De kristalstructuren van complexen 4 en 5 zijn gedeponeerd in de Cambridge Structural Database (depositienummers 1946448 en 1946449).

Beide complexen tonen pseudo-tetraëdergeometrie over het kobalt(II) metaalcentrum met één stikstof- en twee zwaveldonoratomen die zijn gecoördineerd met het metaalcentrum. Bovendien zijn beide complexen voorzien van een tetrachloride tegen-anion. De Co-N en Co-S bindingslengtes voor complexen 4 en 5 zijn vrijwel identiek in waarde. De co-n-bindingslengte bedraagt 2.084(3) Å in 4 en 2,0763(16) Å in 5. De Co-S-bindingslengtes in 4 zijn 2.2927(12) Å en 2.3386(11) Å. Evenzo zijn de co-s-bindingslengtes in 5 2.3180(6) Å en 2.3227(6) Å. Voor de complexen 4 en 5zijn de obligatielengtes vergelijkbaar met die vaneerder gerapporteerde 19. De co-cl-bandlengtes zijn 2.2256(13) Å in 4 en 2.2116(6) Å in 5.

De koolstof-zwavelbindingslengtes van 1.710(4) Å en 1.714(4) Å in 4 en 1.693(2) Å en 1.698(2) Å in 5 zijn vergelijkbaar voor de twee complexen en tussen wat doorgaans wordt waargenomen voor C-S-enkele bindingen (1,83 Å) en C=S-bindingen dubbele (1,61 Å)20.

Zoals eerder vermeld, complexen 4 en 5 bevatten beide een tetrachloride tegen-anion. De contra-anion Co-Cl obligatielengtes voor 4 zijn 2.2709(12) Å, 2.2709(12) Å, 2.2949(11) Å en 2.2950(11) Å. Deze zijn vergelijkbaar met die van complex 5, die 2.2737(6) Å, 2.2737(6) Å, 2.2956(6) Å en 2.2956(6) Å zijn. De co-n- en co-s-bindingslengtes in 4 en 5 zijn in goede overeenstemming met de bondlengtes Co-N(histidine) en Co-S(cysteïne) in de kobalt(II)-vervangenanaloog van leveralcoholdehydrogenase. In dit enzym is de bindingslengte kobalt-N (histidine) 2,04 Å en de bindingslengte van kobalt-S (cysteïne) 2,29 Å en 2,33 Å.21

In complex 4zijn de N-Co-S-bindingshoeken 108,77(10)° en 114,03(10)°, terwijl ze in complex 5 112,58(5)° en 114,15(5)° zijn. De N-Co-S bindingshoeken liggen dicht bij elkaar en eventuele verschillen kunnen te wijten zijn aan de wisselende elektronica van de twee complexen. De N-Co-Cl-bindingshoeken in respectievelijk 4 en 5 zijn respectievelijk 107,91(10)° en 107,59(5)°. De S-Co-S hoek werd gemeten als 99,79(5)° voor 4 en 102,78(3)° voor 5. Ten slotte zijn de S-Co-Cl-bindingshoeken voor 4 117,98(5)° en 108,43(5)° en voor 5 zijn 111,76(3)° en 107,93(3)°.

De tau-4 parameter werd ook bepaald voor complexen 4 en 5. De tau-4 parameter voor complex 4 is 0,907, en de tau-4 parameter voor complex 5 is 0,94522. Beide tau-4 parameters zijn meer in overeenstemming met tetraëdergeometrie over het kobaltcentrum dan vierkante vlakke geometrie. De tau-4 parameter voor een tetraëdercomplex is gelijk aan één en de parameter tau-4 voor een vierkant vlakke complex is gelijk aan nul.

Elementaire analyse
Om de bulkzuiverheid van 4 en 5te bestuderen, ondergingen de gekristalliseerde complexen elementaire analyses. De resultaten worden samengevat in tabel 2. De gegevens hier suggereert dat complexen 4 en 5 zijn zuiver, omdat de berekende percentages van koolstof, waterstof en stikstof zijn in uitstekende overeenstemming met de gevonden percentages van koolstof, waterstof en stikstof.

Electrospray massaspectrometrie
De voorbereiding van complexen 4 en 5 werd ook bevestigd met behulp van electrospray massaspectrometrie. De elektrospray massa spectra werden verzameld met behulp van een directe stroom injectie. Het injectievolume was 5 μL. De gegevens werden verzameld op een Agilent QTOF-instrument in positieve en negatieve ionenmodi. De geoptimaliseerde omstandigheden waren als volgt: capillair = 3000 kV, kegel = 10 V, brontemperatuur = 120 °C. Voor complex 4, in positieve ionenmodus, werd de moleculaire ion waargenomen bij m/z = 481.0631. In de negatieve ionenmodus werd de [CoCl3]- ion en ion waargenomen bij m/z 163.8433. Voor complex 5, in positieve ionenwijze, werd de moleculaire ion waargenomen bij m/z 483.0503. In de negatieve ionenmodus werd de [CoCl3]- ion en ion waargenomen bij m/z 163.8413.

Ultraviolette zichtbare spectroscopie
Complexen 4 en 5 werden geanalyseerd met behulp van ultraviolet zichtbare spectroscopie om meer inzicht te krijgen in de elektronische omgeving van de complexen. Complexen 4 en 5 werden opgelost in acetonitril om afzonderlijke oplossingen te vormen. Complex 4 was 1,0 x 10-4 M in concentratie en complex 5 was 9,2 x 10-4 M in concentratie. Complex 4 vertoonde drie pieken in het zichtbare gebied bij 680 nm (ε = 1300 M-1cm-1),632 nm (ε = 1100 M-1cm-1), en 589 nm (ε = 1200 M-1cm-1). Complex 5 vertoonde vier pieken in het zichtbare gebied bij 682 nm (ε = 1300 M-1cm-1),613 nm (ε = 850 M-1cm-1),588 nm (ε = 790 M-1cm-1), en 573 nm (ε = 820 M-1cm-1).

Figure 1
Figuur 1: SNS pincer ligand precursoren eerder gebruikt. Ligand precursoren op basis van bis-imidazool en bis-triazool moieties. (A) R = iPr,b) R= neopentyl, (C) R = N-butyl. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Synthese van complexen 4 en 5. Synthetische regeling voor de voorbereiding van complexen 4 en 5. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Solid-state structuur van complex 4. Solid-state enkele kristalstructuur van complex 4. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Solid-state structuur van complex 5. Solid-state enkele kristalstructuur van complex 5. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Ultraviolet zichtbaar spectrum van complex 4. Ultraviolet zichtbaar spectrum van complex 4 (1,0 x 10-4 M) in acetonitril. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: Ultraviolet zichtbaar spectrum van complex 5. Ultraviolet zichtbaar spectrum van complex 5 (9,15 x 10-4 M) in acetonitril. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

4 5
α/° 90 90
β/° 97.2252(19) 90.770(2)
γ/° 90 90
Volume/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
Kristalgrootte/mm3 0,24 × 0,22 × 0,06 0,28 × 0,08 × 0,06
Straling CuKα (λ = 1,54184) MoKα (λ = 0,71073)
2Γ bereik voor het verzamelen van gegevens/° 7.39 tot 142,76 6.596 tot 65.254
Indexbereiken -26 ≤ h ≤ 29, -8 ≤ k ≤ 8, -39 ≤ l ≤ 31 -27 ≤ h ≤ 28, -17 ≤ k ≤ 13, -33 ≤ l ≤ 32
Verzamelde reflecties 10233 21514
Onafhankelijke reflecties 5235 [Rint = 0,0565, Rsigma = 0,0739] 8079 [Rint = 0,0262, Rsigma = 0,0315]
Gegevens/beperkingen/parameters 5235/0/312 8079/0/289
Goedheid-van-pasvorm op F2 0.978 1.035
Definitieve R-indexen [I>=2σ (I)] R1 = 0,0529, wR2 = 0,1246 R1 = 0,0398, wR2 = 0,0845
Definitieve R-indexen [alle gegevens] R1 = 0,0758, wR2 = 0,1361 R1 = 0,0610, wR2 = 0,0964
Grootste diff. piek/gat / e Å-3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

Tabel 1: Tabel 1: Tabeluleerde verfijningsgegevens voor complexen 4 en 5. Röntgenverfijning en verzameling van gegevens voor complexen 4 en 5.

Complexe Calc. % C Gevonden % C Calc. % H Gevonden % H Calc. % N Gevonden % 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: Elementaire analyseresultaten voor complexen 4 en 5. Elemental analyseert resultaten voor procentkoolstof, waterstof en stikstof voor complexen 4 en 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

De voorbereiding van complexen 4 en 5 is facile. De belangrijkste stap is om de solide CoCl2·6H2O toe te voegen aan een acetonitriloplossing die de respectievelijke ligand-voorloper bevat. De oplossing wordt binnen enkele seconden na de toevoeging van CoCl2·6H2O donkergroen om complex 4te vormen. De oplossing wordt helderblauw na de toevoeging van CoCl2·6H2O om complex 5te vormen. Om een volledige reactie te garanderen, wordt de oplossing 's nachts op reflux geplaatst.

Om enkele kristallen van complexen 4 en 5te kweken, moet de acetonitriloplossing die complexen 4 of 5 bevat worden geconcentreerd. De complexen moeten worden opgelost in een minimale hoeveelheid acetonitril om de oplossingen te produceren die het complex zo geconcentreerd mogelijk bevatten. Enkele kristallen van 4 en 5 worden gekweekt door toevoeging van acetonitril oplossing die complexe 4 of 5 tot 1 dram flesjes bevatten. Deze 1 dram flesjes die een oplossing van complexe 4 of 5 bevatten worden geplaatst in een gesloten pot die diethylether bevatte. Om de snelheid waarmee ethylether zich verspreidt in de acetonitriloplossing te vertragen, wordt een katoenen bal toegevoegd aan elke 1 dram flacon. De katoenen bal moet zeer knus zijn om de snelheid van diffusie te vertragen. Het gebruik van katoen om de verspreiding van diethylether te vertragen kan door anderen worden gebruikt om enige kristallen voor taaie steekproeven te kweken.

Als de concentratie van het metaalcomplex in acetonitril voor de herkristallisatie niet sterk genoeg is, zullen enkele kristallen zich niet vormen. Het product kan na de herkristallisatiepoging een olieachtige residu zijn. Onderzoekers moeten ervoor zorgen dat het metaalcomplex een hoge concentratie heeft om enkele kristallen te vormen.

Voor zover bekend zijn er geen andere kobalt(II) vervangenmodelcomplexen van leveralcoholdehydrogenase gepubliceerd in de literatuur. Toekomstig werk zal zich richten op het vergelijken van experimenteel verkregen UV-zichtbare spectra met de spectra voorspeld door Gaussische berekeningen om de ligand veld sterkte van pincer liganden te bepalen. Het huidige werk in het Miecznikowski laboratorium richt zich op de voorbereiding van kobalt vervangen modelcomplexen van leveralcohol dehydrogenase die niet bevatten [CoCl4]2- als de tegen-anion. Deze complexen worden momenteel gescreend op de vermindering van elektronenarme aldehyden en ketonen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

John Miecznikowski kreeg financiële steun van het volgende voor dit project: de Connecticut NASA Space Grant Alliance (Award Number P-1168), het Fairfield University Science Institute, College of Arts and Sciences Publication Fund, Fairfield University Faculty Summer Research Stipendend, en National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1827854) voor fondsen voor de aanschaf van een 400 MHz NMR spectrometer. Hij bedankt ook Terence Wu (Yale University) voor hulp bij het verwerven van electrospray massa spectra. Jerry Jasinski erkent de National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1039027) voor fondsen voor de aankoop van een X-ray diffractometer. Sheila Bonitatibus, Emilse Almanza, Rami Kharbouch, en Samantha Zygmont erkennen de Hardiman Scholars Program voor het verstrekken van hun zomer onderzoek 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).
Bereiding van SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexen van Lever Alcohol 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