Summary
La préparation de SNS pincer cobalt (II) complexes modèles de déshydrogénase d’alcool de foie est présentée ici. Les complexes peuvent être préparés en réagissant au précurseur du ligand avec CoCl2'6H2O et peuvent ensuite être recrystallisés en permettant à l’éther de diethyl de se diffuser lentement dans une solution d’acétyltrile qui contient le complexe de cobalt.
Abstract
Les complexes de modèles chimiques sont prêts à représenter le site actif d’une enzyme. Dans ce protocole, une famille de précurseurs de ligand de pince tridentate (chacun possédant deux fonctionnalités d’atome de sulfure et d’un donneur d’azote (SNS) et basée sur des composés bis-imidazole ou bis-triazole) sont métallées avec des complexes CoCl2'6H2O pour se permettre des complexes tridents de cobalt de pince SNS(II). La préparation des complexes modèles de cobalt (II) pour la déshydrogénase d’alcool du foie est facile. Basé sur un changement de couleur rapide lors de l’ajout de la Solution CoCl26H 2O à l’acétyltrile qui contient le précurseur ligand, le complexe se forme rapidement. La formation du complexe métallique est terminée après avoir permis à la solution de reflux pendant la nuit. Ces complexes de cobalt (II) servent de modèles pour le site actif de zinc dans la déshydrogénase d’alcool de foie (LADH). Les complexes sont caractérisés à l’aide diffraction à rayons X en cristal unique, spectrométrie de masse électrospray, spectroscopie visible ultra-violet et analyse élémentaire. Pour déterminer avec précision la structure du complexe, sa structure cristalline unique doit être déterminée. Les cristaux simples des complexes qui conviennent à la diffraction des rayons X sont ensuite cultivés par la diffusion lente de vapeur de l’éther de diéthyle dans une solution d’acétyltrile qui contient le complexe de cobalt(II). Pour les cristaux de haute qualité, la récrystallisation se fait généralement sur une période d’une semaine, ou plus. La méthode peut être appliquée à la préparation d’autres complexes de coordination des modèles et peut être utilisée dans les laboratoires d’enseignement de premier cycle. Enfin, on croit que d’autres peuvent trouver cette méthode de réhantification pour obtenir des cristaux uniques bénéfiques à leur recherche.
Introduction
Le but de la méthode présentée est de préparer des analogues à petites molécules de la LADH pour mieux comprendre l’activité catalytique des métalloenzymes. LADH est une enzyme dimerique qui contient un domaine cofactor-contraignant et zinc(II) domaine catalytique contenant1. LADH, en présence du co-facteur NADH, peut réduire les cétones et les aldéhydes à leurs dérivés respectifs de l’alcool2. En présence de NAD,LADH peut effectuer une catalyse inverse de l’oxydation des alcools aux cétones et aux aldéhydes2. La structure cristalline du site actif de la LADH montre que son centre métallique de zinc(II) est lié à un atome d’azote, fourni par une chaîne latérale d’histidine et deux atomes de soufre et offert par deux ligands de cystéine3. D’autres recherches ont montré que le centre de zinc métal est ligated avec une molécule d’eau labile, résultant en la géométrie pseudo-tetrahedral autour du centre métallique4.
Nous avons déjà signalé et utilisé SNS pinces ligand précurseurs ainsi que métallé les précurseurs ligand avec ZnCl2 pour former Zn(II) complexes qui contiennent le précurseur de ligand tridentate5,6,7. Ces précurseurs ligand sont indiqués dans la figure 1. Ces complexes de zinc (II) ont montré l’activité pour la réduction stoichiométrique des aldéhydes électron-pauvres et sont donc des complexes modèles pour LADH. Par la suite, la synthèse et la caractérisation d’une série de complexes de cuivre (I) et de cuivre (II) qui contiennent des précurseurs de ligand SNS ont été rapportés8,9,10.
Bien que la LADH soit une enzyme de zinc(II), nous sommes intéressés à préparer des complexes modèles de cobalt (II) de LADH afin d’obtenir plus d’informations spectroscopiques sur les analogues de cobalt(II) de LADH. Les complexes de cobalt (II) sont colorés, tandis que les complexes de zinc(II) sont blanc cassé. Puisque les complexes de cobalt (II) sont colorés, des spectres ultraviolets visibles des complexes peuvent être obtenus, dans lesquels des informations sur la force du champ de ligand dans les complexes de cobalt(II) peuvent également être recueillies. En utilisant les informations des calculs gaussiens et les spectres visibles ultra-violets obtenus expérimentalement, les informations sur la force du champ ligand peuvent être déduites. Cobalt(II) est un bon substitut pour le zinc(II), puisque les deux ions ont des radii ioniques similaires et des acidités similaires de Lewis11,12.
La méthode présentée consiste à synthétiser et caractériser les complexes modèles pour tenter d’imiter le comportement catalytique naturel de LADH5,6. Nous avons déjà métallé une famille de précurseurs ligand avec ZnCl2 pour former zinc (II) complexes modèles de LADH, qui a modélisé la structure et la réactivité du site actif de zinc dans LADH4. Grâce à de multiples expériences, ces ligands pinces se sont avérés robustes dans des conditions environnementales différentes et sont restés stables avec une collection diversifiée de R-groupes attachés. 5,6
Les ligands Tridentate sont préférables par rapport aux ligands monodentate, parce qu’ils se sont avérés être plus de succès avec la métalisation en raison des effets chélatés forts des ligands tridentate. Cette observation est due à une entropie plus favorisée de la formation de ligand de pince de tridentate par rapport à un ligand monodentate13. En outre, les ligands de pince tridentate sont susceptibles d’empêcher la dimécrétisation des complexes métalliques, ce qui est favorisé parce que la dimerisation est susceptible de ralentir l’activité catalytique d’un complexe14. Ainsi, l’utilisation de ligands de pince tridentate a été prouvée réussie dans la chimie organométallique dans la préparation des complexes actifs et robustes catalytiques. Les complexes de pinces SNS ont été moins étudiés que les autres systèmes de pinces, car les complexes de pinces contiennent habituellement des métaux de transition de deuxième et troisièmerangées 15.
Cette recherche sur les métalloenzymes peut aider à mieux comprendre leur activité enzymatique, qui peut être appliquée à d’autres domaines de la biologie. Cette méthode de synthèse des complexes modèles par rapport à la méthode alternative (synthétiser toute la protéine de LADH) est favorable pour un certain nombre de raisons. Le premier avantage est que les complexes modèles sont faibles en masse moléculaire et sont encore capables de représenter avec précision l’activité catalytique et les conditions environnementales du site actif de l’enzyme naturelle. Deuxièmement, les complexes modèles sont plus simples à travailler et à produire des données fiables et relatables.
Ce manuscrit décrit la préparation et la caractérisation synthétiques de deux complexes modèles de pinces de cobalt(II) de LADH. Les deux complexes disposent d’un ligand pince qui contient du soufre, de l’azote et des atomes de donneurs de soufre. Le premier complexe (4) est basé sur un précurseur imidazole, et le second (5) est basé sur un précurseur triazole. Les complexes montrent la réactivité pour la réduction de stoichiométrie des aldéhydes pauvres d’électrons en présence d’un donneur d’hydrogène. Ces résultats de réactivité seront rapportés dans un manuscrit ultérieur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Synthèse du chloro-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [4]
- Pour préparer le complexe 4, ajouter 0,121 g (3,12 x 10-4 mol) de 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione)pyridine (C19H25N5S2)6 à 15 mL d’acétonitrile dans un flacon de fond rond de 100 ml. Ensuite, à cette solution, ajouter 0,0851 g (3,58 x 10-4 mol) de chlorure de cobalt (II) hexahydrate (CoCl2'6H2O). La solution de réaction devrait changer la couleur du jaune clair au vert émeraude immédiatement après l’ajout du chlorure de cobalt(II).
- Ajouter une barre de remuer au flacon. Reflux et remuer la réaction pendant 20 h pour assurer une réaction complète. Retirer le solvant à l’aide d’un rotovap sous pression réduite.
2. Recrystallization of chloro-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [4] par diffusion lente de vapeur
- Dissoudre le soluté dans l’acétonitrile (7,5 ml), filtrer la solution et placer la solution uniformément dans 1 flacons dram. Remplir chaque flacon de 1,5 ml de solution d’acétonitrile.
- Ajouter le coton pour plafonner les flacons, ce qui permet une diffusion lente de vapeur. Ajuster le coton confortablement dans l’ouverture au sommet de la fiole.
- Placer les flacons dans un bocal de 240 ml contenant 50 ml d’éther de diéthyle. Fermez le pot avec un bouchon.
- Laissez les cristaux se développer sur une période de 1 semaine.
REMARQUE : La recrystallisation peut prendre plus d’un jour.
3. Synthèse du chloro-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione)pyridine]cobalt (II)tétrachlorocobaltate [5]
- Pour préparer le complexe 5, ajouter 0,183 g (4,70 x 10-4 mol) de 2,6-bis (N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione)pyridine (C17H23N7S2)6 à 15 mL d’acétonitrile dans un flacon de fond rond de 100 ml. À cette solution, ajouter 0,223 g (9,37 x 10-4 mol) d’hexahydrate de chlorure de cobalt (CoCl2à 6H2O). La solution de réaction devrait changer la couleur du jaune clair au bleu royal immédiatement après l’ajout du chlorure de cobalt(II).
- Ajouter une barre de remuer au flacon. Reflux et remuer la réaction pendant 20 h pour assurer une réaction complète. Retirer le solvant à l’aide d’un rotovap sous pression réduite.
4. Recrystallization of chloro-(n3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione)pyridine]cobalt(II)tetrachlorocobaltate [5] par diffusion lente de vapeur
- Dissoudre le soluté dans l’acétonitrile (9,0 ml), filtrer la solution et placer la solution uniformément dans 1 flacons dram. Remplir chaque flacon de 1,5 ml de solution d’acétonitrile.
- Ajouter le coton pour plafonner les flacons, ce qui permet une diffusion lente de vapeur. Ajuster le coton confortablement dans l’ouverture au sommet de la fiole.
- Placer les flacons dans un bocal contenant 50 ml d’éther de diéthyle. Fermez la fiole avec un bouchon.
- Laissez les cristaux se développer sur une période de 1 semaine.
REMARQUE : La recrystallisation peut prendre plus d’un jour.
5. Cristallographie aux rayons X
- Montez un cristal de 4 sur une boucle en nylon. Recueillir les données sur un diffractomètre Rigaku Oxford Diffraction. Ici, les données de diffraction aux rayons X sont collectées à 173(2) K. Résoudre la structure cristalline à l’aide de programmes de solutions de structure Olex216 et ShelXT17 à l’aide de méthodes directes. Affiner la structure avec le paquet de raffinement ShelXL18 en utilisant la minimisation du moins de carrés.
- Montez un cristal de 5 sur une boucle en nylon. Recueillir les données de diffraction aux rayons X sur un diffractomètre Rigaku Oxford Diffraction. Ici, les données de diffraction aux rayons X sont collectées à 173(2) K. Résoudre la structure cristalline à l’aide de programmes de solutions de structure Olex216 et ShelXT17 à l’aide de méthodes directes. Affiner la structure avec le paquet de raffinement ShelXL18 en utilisant la minimisation du moins de carrés.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Synthèse
Les synthèses des complexes 4 et 5 ont été réalisées avec succès en réagissant à une solution d’acétylière contenant un précurseur de ligand bis-thione avec l’hexahydrate de chlorure de cobalt (II)(figure 2). Cette réaction s’est produite à une température de reflux en présence de l’air. En général, les complexes 4 et 5 ont été observés pour être solubles dans l’acétyonitrile, le sulfoxide de diméthyle, le dichlorométhane, et le méthanol. Complexe 4 était de couleur verte et complexe 5 était de couleur bleue. Le rendement en pourcentage des complexes 4 et 5 était quantitatif.
Cristallographie aux rayons X
Des cristaux simples des complexes 4 et 5 ont été obtenus par une méthode de diffusion lente de vapeur, dans laquelle les composés ont été dissous dans l’acétyltrile, et la vapeur d’éther de diéthyle a été permise pour se diffuser lentement dans chaque solution. Cette méthode de réhantification est un excellent moyen de cultiver des cristaux uniques pour les échantillons difficiles à cristalliser. Le tableau 1 montre les données de raffinement des deux complexes, et les structures cristallines uniques sont indiquées à la figure 3 et à la figure 4. Basé sur les structures cristallines simples, chaque cellule unitaire contient deux cations de pinces SNS cobalt(II) et une [CoCl4]2- contre-anion. L’état d’oxydation de l’ion de cobalt dans la cation et l’anion est Co2 . Les structures cristallines des complexes 4 et 5 ont été déposées dans la base de données structurale de Cambridge (numéros de dépôt 1946448 et 1946449).
Les deux complexes affichent une géométrie pseudo-tétrasérale sur le centre métallique de cobalt (II) avec un azote et deux atomes de donneur de soufre coordonnés au centre métallique. En outre, les deux complexes disposent d’un contre-anion de tétrachlorure. Les longueurs d’obligations Co-N et Co-S pour les complexes 4 et 5 sont presque identiques en valeur. La longueur des obligations Co-N est de 2,084(3) en 4 et 2,0763(16) 5. Les longueurs des obligations Co-S en 4 sont de 2,2927(12) et de 2,3386(11) . De même, les longueurs des obligations Co-S en 5 sont de 2,3180(6) et de 2,3227(6) . Pour les complexes 4 et 5, les longueurs des obligations sont similaires à celles précédemment signalées19. Les longueurs d’obligations Co-Cl sont de 2,2256(13) en 4 et 2,2116(6) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 5
Les longueurs des obligations de carbone-sulfure de 1.710(4) et 1.714(4) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' (2) Les obligations doubles en 5 sont similaires pour les deux complexes et entre ce qui est généralement observé pour les obligations individuelles C-S (1,83 euro) et les obligations doubles C-S (1,61 )20. 4
Comme mentionné précédemment, les complexes 4 et 5 contiennent tous deux un contre-anion de tétrachlorure. Les longueurs d’obligations de la co-cl de contre-anion pour 4 sont de 2,2709(12) , 2 2709(12) , 2,2949(11) et 2,2950(11) . Ceux-ci sont comparables à ceux du complexe 5, qui sont 2.2737(6) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Les longueurs de liaison Co-N et Co-S en 4 et 5 sont en bon accord avec les longueurs de liaison Co-N (histidine) et Co-S (cysteine) dans l’analogique cobalt (II) substitué de la déshydrogénase de l’alcool du foie. Dans cette enzyme, la longueur de l’obligation cobalt-N(histidine) est de 2,04 euros, et les longueurs des obligations cobalt-S(cystéine) sont de 2,29 et 2,33euros.
Dans le complexe 4, les angles obligataires N-Co-S sont de 108,77(10) et de 114,03 (10) , alors que dans le complexe 5, ils sont 112,58(5) et 114,15(5) . Les angles de liaison N-Co-S sont proches les uns des autres, et toute différence peut être due à la variable électronique des deux complexes. Les angles obligataires N-Co-Cl en 4 et 5 sont respectivement de 107,91(10)et 107,59(5) . L’angle S-Co-S a été mesuré à 99,79(5) pour 4 et 102,78(3) pour 5. Enfin, les angles obligataires S-Co-Cl de 4 sont de 117,98(5) et de 108,43(5) et de 5 ans, de 111,76(3) et de 107,93(3) et de 107,93(3).
Le paramètre tau-4 a également été déterminé pour les complexes 4 et 5. Le paramètre tau-4 pour le complexe 4 est de 0,907, et le paramètre tau-4 pour le complexe 5 est de 0,94522. Les deux paramètres tau-4 sont plus compatibles avec la géométrie tétraérielle au sujet du centre de cobalt que la géométrie planaire carrée. Le paramètre tau-4 pour un complexe tétraéral est égal à un, et le paramètre tau-4 pour un complexe planaire carré est égal à zéro.
Analyse élémentaire
Pour étudier la pureté en vrac de 4 et 5, les complexes recrystallisés ont subi des analyses élémentaires. Les résultats sont résumés dans le tableau 2. Les données ici suggèrent que les complexes 4 et 5 sont purs, parce que les pourcentages calculés de carbone, d’hydrogène et d’azote sont en excellent accord avec les pourcentages trouvés de carbone, d’hydrogène et d’azote.
Spectrométrie de masse électrospray
La préparation des complexes 4 et 5 a également été confirmée à l’aide de spectrométrie de masse électrospray. Les spectres de masse électrospray ont été recueillis à l’aide d’une injection de flux direct. Le volume d’injection était de 5 l. Les données ont été recueillies sur un instrument Agilent QTOF en mode ion positif et négatif. Les conditions optimisées étaient les suivantes : capillaire à 3 000 kV, cône à 10 V, température de source à 120 oC. Pour le complexe 4, en mode ion positif, l’ion moléculaire a été observée à m/z - 481.0631. En mode ion négatif, le [CoCl3]- ion a été observé à m/z 163.8433. Pour le complexe 5, en mode ion positif, l’ion moléculaire a été observée à m/z 483.0503. En mode ion négatif, le [CoCl3]- ion a été observé à m/z 163.8413.
Spectroscopie visible ultra-violet
Les complexes 4 et 5 ont été analysés à l’aide de spectroscopies visibles ultraviolettes afin d’obtenir un aperçu plus approfondi de l’environnement électronique des complexes. Les complexes 4 et 5 ont été dissous en acétyltrile pour former des solutions distinctes. Le complexe 4 était de 1,0 x 10à 4 M en concentration et le complexe 5 était de 9,2 x 10à 4 M de concentration. Le complexe 4 a montré trois sommets dans la région visible à 680 nm (1300 M-1cm-1), 632 nm (1100 M-1cm-1), et 589 nm (- 1200 M-1cm-1). Le complexe 5 a montré quatre pics dans la région visible à 682 nm (1300 M-1cm-1), 613 nm (850 M-1cm-1), 588 nm (790 M-1cm-1), et 573 nm (820 M-1cm- 1).
Figure 1 : Précurseurs de ligand de pince de pince SNS précédemment utilisés. Précurseurs Ligand basé sur bis-imidazole et bis-triazole moieties. (A) R iPr, (B) R neopentyl, (C) R -N-butyl. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 2 : Synthèse des complexes 4 et 5. Schéma synthétique pour préparer les complexes 4 et 5. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3 : Structure à état solide du complexe 4. Structure cristalline unique à état solide du complexe 4. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 4 : Structure à état solide du complexe 5. Structure cristalline unique à état solide du complexe 5. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 5 : Spectre visible ultra-violet du complexe 4. Spectre visible ultra-violet du complexe 4 (1,0 x 10-4 M) en acétyltrile. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 6 : Spectre visible ultra-violet du complexe 5. Spectre visible ultra-violet du complexe 5 (9,15 x 10-4 M) en acétyltrile. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
| 4 | 5 | |
| / | 90 | 90 |
| / | 97.2252(19) | 90.770(2) |
| / | 90 | 90 |
| Volume/3 | 5462.6(2) | 4852.0(2) |
| Z | 4 | 4 |
| calcg/cm3 | 1.516 | 1.6 |
| /mm 1 | 11.526 | 1.56 |
| F(000) | 2556 | 2380 |
| Taille de cristal/mm3 | 0,24 à 0,22 x 0,06 | 0,28 à 0,08 à 0,06 |
| Rayonnement | CuKMD (1,54184) | MoKMD (0,71073) |
| Gamme de données pour la collecte de données/ | 7.39 à 142.76 | 6.596 à 65.254 |
| Gammes d’indices | -26 h 29, -8 k ' 8, -39 'l '31 | -27 h 28, -17 k ' 13, -33 'l '32 |
| Réflexions recueillies | 10233 | 21514 |
| Réflexions indépendantes | 5235 [Rint 0,0565, Rsigma - 0,0739] | 8079 [Rint - 0,0262, Rsigma - 0,0315] |
| Données/retenues/paramètres | 5235/0/312 | 8079/0/289 |
| Bonté de forme sur F2 | 0.978 | 1.035 |
| Indices R final [I -gt;;2 '(I)] | R1 - 0,0529, wR2 - 0,1246 | R1 - 0,0398, wR2 - 0,0845 |
| Indices R final [toutes les données] | R1 - 0,0758, wR2 - 0,1361 | R1 - 0,0610, wR2 - 0,0964 |
| Le plus grand diff. pic/trou / e -3 | 0.99/-0.55 | 0.59/-0.46 |
Tableau 1 : Données de raffinement tabulées pour les complexes 4 et 5. Données de raffinement et de collecte de rayons X pour les complexes 4 et 5.
| Complexe | Calc. % C | Trouvé % C | Calc. % H | Trouvé % H | Calc. % N | Trouvé % N |
| 4, [C38H50Cl2Co2N10S4][CoCl4]3 | 40.46 | 40.26 | 4.53 | 4.39 | 13.48 | 13.17 |
| 5, [C34H46Cl2Co2N14S34][CoCl4] | 35.75 | 36.20 | 4.08 | 4.20 | 17.37 | 17.40 |
Tableau 2 : Résultats d’analyse élémentaire pour les complexes 4 et 5. Les analyses élémentaires sont les résultats du carbone, de l’hydrogène et de l’azote pour les complexes 4 et 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
La préparation des complexes 4 et 5 est facile. L’étape clé consiste à ajouter le solide CoCl2'6H2O à une solution d’acétylure qui contient le précurseur de ligand respectif. La solution devient vert foncé quelques secondes après l’ajout de CoCl26H2O pour former le complexe 4. La solution devient bleu vif après l’ajout de CoCl26H2O pour former le complexe 5. Pour assurer une réaction complète, la solution est placée sur le reflux pendant la nuit.
Pour faire pousser des cristaux uniques de complexes 4 et 5,la solution d’acétonitrile qui contient des complexes 4 ou 5 doit être concentrée. Les complexes doivent être dissous dans une quantité minimale d’acétyltrile pour produire les solutions qui contiennent le complexe aussi concentré que possible. Les cristaux simples de 4 et 5 sont cultivés en ajoutant la solution d’acétyonitrile qui contiennent des flacons complexes de 4 ou 5 à 1 dram. Ces flacons de 1 dram qui contiennent une solution de complexe 4 ou 5 sont placés dans un pot fermé qui contenait de l’éther de dythyl. Pour ralentir la vitesse à laquelle l’éther de diéthyle se diffuse dans la solution d’acétonitrile, une boule de coton est ajoutée à chaque flacon de 1 dram. La boule de coton doit être très confortable pour ralentir le taux de diffusion. L’utilisation du coton pour ralentir la diffusion de l’éther de diéthyle peut être utilisée par d’autres pour cultiver des cristaux simples pour des échantillons durs.
Si la concentration du complexe métallique en acétyl pour la recrystallisation n’est pas assez forte, les cristaux simples ne se formeront pas. Le produit après la tentative de réhantification peut être un résidu huileux. Les chercheurs doivent s’assurer que le complexe métallique a une concentration suffisamment élevée pour que les cristaux simples se forment.
Au meilleur de notre connaissance, aucun autre cobalt (II) complexes modèles substitués de déshydrogénase d’alcool de foie n’ont été édités dans la littérature. Les travaux futurs se concentreront sur la comparaison des spectres UV-visibles obtenus expérimentalement aux spectres prédits par les calculs gaussiens pour déterminer la force de champ ligand des ligands de pince. Les travaux actuels dans le laboratoire Miecznikowski se concentrent sur la préparation de complexes modèles remplacés par le cobalt de déshydrogénase d’alcool du foie qui ne contiennent pas [CoCl4]2- comme le contre-anion. Ces complexes sont actuellement examinés pour la réduction des aldéhydes et cétones pauvres d’électrons.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
John Miecznikowski a reçu le soutien financier de ce projet : la Connecticut NASA Space Grant Alliance (Award Number P-1168), le Fairfield University Science Institute, College of Arts and Sciences Publication Fund, Fairfield L’allocation de recherche d’été de la Faculté d’université et le Programme d’instrumentation de recherche major de la National Science Foundation (Grant Number CHE-1827854) pour obtenir un spectromètre NMR de 400 MHz. Il remercie également Terence Wu (Yale University) pour son aide dans l’acquisition de spectres de masse électrospray. Jerry Jasinski reconnaît le Programme d’instrumentation de recherche de la National Science Foundation-Major Research (Grant Number CHE-1039027) pour les fonds nécessaires à l’achat d’un diffractomètre aux rayons X. Sheila Bonitatibus, Emilse Almanza, Rami Kharbouch et Samantha Zygmont reconnaissent que le Programme des boursiers Hardiman a fourni leur allocation de recherche estivale.
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 |
References
- Holm, R. H., Kennepohl, P., Solomon, E. I. Structural and Functional Aspects of Metal Sites in Biology. Chemical Reviews. 96 (7), 2239-2314 (1996).
- Ibers, J. A., Holm, R. H. Modeling coordination sites in metallobiomolecules. Science. 209 (4453), 223-235 (1980).
- 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).
- Eklund, H., Brändén, C. I. Structural differences between apo- and holoenzyme of horse liver alcohol dehydrogenase. Journal of Biological Chemistry. 254, 3458-3461 (1979).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Web Elements. , Available from: https://www.webelements.com/zinc/atom_sizes.html (2019).
- Web Elements. , Available from: https://www.webelements.com/cobalt/atom_sizes.html (2019).
- 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).
- 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).
- Peris, E., Crabtree, R. H. Key factors in pincer ligand design. Chemistry Society Reviews. 47, 1959-1968 (2018).
- 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).
- Sheldrick, G. M. Integrated Space Group and Crystal Structure Determination. Acta Crystallography. 71, 3-8 (2015).
- Sheldrick, G. M. Crystal Structure Refinement with SHELXL. Acta Crystallography. 71, 3-8 (2015).
- 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).
- Trzhtsinskaya, B. V., Abramova, N. D. Imidazole-2-Thiones: Synthesis, Structure, Properties. Sulfur Reports. 10 (4), 389 (1991).
- 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).
- 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).
