Waiting
Login processing...

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

Chemistry

הכנת SNS קובלט (II) מכלולי מודל מודלים של הכבד אלכוהול דהידרוגנאז

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

הכנת של sns לקחיים קובלט (II) דגמי מתחמים של אלכוהול הכבד דהידרוגנאז מוצג כאן. התסביכים יכול להיות מוכן על ידי התגובה ליקודמן עם cocl2· 6h2O ולאחר מכן יכול להיות recrystallized על ידי מתן המאפשר דיאתיל אתר לפזר לאט לפתרון acetonitrile המכיל את מתחם קובלט.

Abstract

מתחמי מודל כימיים מוכנים לייצג את האתר הפעיל של אנזים. בפרוטוקול זה, משפחה של tridentate לקחיים ליגונס (כל אחד מהם בעל שני גופרית ואחד התורם חנקן פונקציונליות (sns) ומבוסס על התרכובות bis או bis-triazole) הם metallated עם cocl2· 6h2O כדי להרשות לעצמם tridentate sns לקחיים קובלט (II) תסביכים. הכנת מתחמי מודל קובלט (II) לאלכוהול הכבד דהידרוגנאז הוא facile. מבוסס על שינוי צבע מהיר על הוספת CoCl2· 6h2O לפתרון acetonitrile המכיל את ליגהקודמן, טפסים מורכבים במהירות. היווצרות של מתחם המתכת הוא השלם לאחר המאפשר את הפתרון ריפלוקס לילה. אלה מתחמי קובלט (II) לשמש מודלים עבור האתר הפעיל אבץ הכבד דהידרוגנאז (ladh). התסביכים מאופיינים באמצעות עקיפה אחת של קרני רנטגן בגביש, ספקטרוסקופיית מסה מאסיבית, אולטרה סגול לעין ספקטרוסקופיה, ניתוח אלמנטלים. כדי לקבוע במדויק את מבנה הקומפלקס, יש לקבוע את מבנה הגביש היחיד שלו. גבישים בודדים של התסביכים המתאימים לעקיפה של קרני רנטגן מגודלים לאחר מכן באמצעות הפצת אדים איטיים של דיאתיל האתר לפתרון מורכב המכיל את הקומפלקס קובלט (II). עבור גבישים באיכות גבוהה, recstalliטיזציה בדרך כלל מתרחשת לאורך שבוע 1, או יותר. ניתן ליישם את השיטה על הכנת מתחמי תיאום מודל אחרים וניתן להשתמש בהם במעבדות לימוד לתואר ראשון. לבסוף, הוא האמין כי אחרים עשויים למצוא את השיטה הסופית להשיג גבישים בודדים מועילים למחקר שלהם.

Introduction

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

מטרת השיטה המוצגת היא להכין מולקולה קטנה ואנלוגית של LADH כדי להבין עוד יותר את הפעילות הקטליטית של מטלואנזימים. LADH הינה אנזים dimeric המכיל קופקטור, דומיין ואבץ (II) מתכת המכילה את התחום הקטליטי1. LADH, בנוכחות שיתוף פקטור NADH, יכול להפחית את הטונים ו-אלדהדס לנגזרות האלכוהול המתאימות שלהם2. בנוכחות NAD+, ladh יכול לבצע מזרז הפוכה של חמצון של האלכוהול כדי קטונים ו-aldehydes2. מבנה הגביש של האתר הפעיל של ladh מראה כי האבץ שלה (II) מרכז מתכת מאוגד אטום חנקן אחד, שסופקו על ידי שרשרת הצד היסטידין ושני אטומי גופרית, המוצעים על ידי שני ליגנדס לגדת3. מחקר נוסף הראה כי מרכז מתכת האבץ הוא מהפך עם מולקולת מים יציב משך, וכתוצאה מכך גאומטריה פסאודו-מישור מסביב למרכז המתכת4.

אנו דיווחו בעבר ומנוצל sns לקחיים ליגםו בשרי, כמו גם metallated ליגו מראש עם הלצ2 לטופס zn (II) מתחמי המכילים את tridentate ליגיום2 5,6,7. סמני משנה אלה מוצגים באיור 1. אלה אבץ (II) מכלולי הציג פעילות עבור הפחתת הסטואיצימטרי של אלקטרון-המסכן אלהידס ולכן מתחמי מודל עבור LADH. לאחר מכן, סינתזה ואפיון של סדרה של נחושת (I) ו-נחושת (II) מתחמים המכילים sns ליגנד מראש דווחו8,9,10.

למרות LADH הוא האנזים אבץ (II), אנו מעוניינים להכין קובלט (II) מתחמי מודל של LADH על מנת להשיג מידע ספקטרוסקופי יותר על קובלט (II) אנלוגיות של LADH. התסביכים קובלט (II) הם בצבע, בעוד אבץ (II) מתחמי הם מחוץ ללבן. מאז מתחמי קובלט (II) הם צבעוניים, הספקטרום הנראה האולטרה סגול של התסביכים ניתן להשיג, שבו מידע על כוחה של ליגפילד בתחום קובלט (II) מתחמי ניתן גם לאסוף. על-ידי שימוש במידע מחישובי גאוס והוא השיג את הספקטרום הנראה של אולטרה סגול, מידע על כוחה של השדה ניתן להסיק. קובלט (ii) הוא תחליף טוב אבץ (ii), מאז שני היונים יש רדיוi יונית דומה ודומה לואיס acidities11,12.

השיטה המוצגת כוללת סינתזה ואפיון מתחמי מודל כדי לנסות לחקות את ההתנהגות הטבעית קטליטי של לאדן5,6. יש לנו בעבר metallated משפחה של ליגו מראש עםלש2 כדי ליצור אבץ (II) מתחמי מודל של ladh, אשר המודל את המבנה ואת הפעילות מחדש של האתר הפעיל אבץ ב ladh4. באמצעות ניסויים מרובים, הוכיחו ליגונים אלה להיות חזקים בתנאים סביבתיים שונים ונשארו יציבים עם אוסף מגוון של קבוצות R מחוברות. 5,6

לעומת זאת, מכיוון שהם נמצאו מצליחים יותר עם מתכת בשל ההשפעות הכלריות והחזקות של הליגריות. התבוננות זו נובעת מאנטרופיה מועדפים יותר של משולש הפידנאט והיווצרות בהשוואה ללימודנט ליגונאט13. יתר על כן, הטרידנאט ליגפות נוטים למנוע דימרזציה של מכלולי מתכת, אשר המועדף כי דימריזציה עשויה להאט פעילות קטליטי של קומפלקס14. לפיכך, באמצעות tridentate מלקחיים ליגנדס הוכח מוצלחת בכימיה אורגנומתכתית בהכנת מתחמים פעילים וחזקים של קטליטי. Sns מתחמי לקחיים כבר נחקרו פחות מאשר מערכות לקחיים אחרים, כמו מתחמי לקחיים בדרך כלל מכילים שורה שנייה ושלישית מתכות מעבר15.

מחקר זה על מטלואנזימים יכול לעזור עוד יותר את ההבנה של הפעילות האנזימטית שלהם, אשר ניתן להחיל על תחומים אחרים בביולוגיה. שיטה זו של סינתזה מתחמי מודל לעומת השיטה החלופית (סינתזה החלבון כולו של LADH) היא חיובית מספר סיבות. היתרון הראשון הוא שמערכות מודל נמוכות במסה מולקולרית והם עדיין מסוגלים לייצג במדויק את הפעילות הקטליטית ואת התנאים הסביבתיים של האתר הפעיל של האנזים הטבעי. שנית, מערכות מודל פשוטות יותר לעבוד עם ולייצר נתונים אמין ולתרגום.

כתב יד זה מתאר את ההכנה הסינתטית והאפיון של שני מתחמי מודל של קובלט (II) של LADH. שני התסביכים כוללים מלקחיים ומכילים אטומים של גופרית, חנקן ותורמי גופרית. הקומפלקס הראשון (4) מבוסס על מבשרמקודד, והשני (5) מבוסס על triazole קודמן. התסביכים מציגים פעילות מחודשת עבור הפחתת הסטואיצ'ימטריה של האלקטרונים המסכנים בנוכחות של תורם מימן. תוצאות הפעילות החוזרת ידווחו בכתב יד שלאחריו.

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. סינתזה של כלורו-(n3-S, s, n)-[2, 6-Bis (n-איזופרופיל-n'-מתיונין-2-thione) הפירידיין] קובלט (II) טטרלורוקובלאטטייט [4]

  1. כדי להכין מורכב 4, להוסיף 0.121 g (3.12 x 10-4 מול) של 2, 6-bis (N-איזופרופיל-n'-מתיונין-2-thione) Pyriסעדו (C19H25N5S2)שישה עד 15 מ ל של acetonitrile ב 100 ml בקבוקון התחתון עגול. לאחר מכן, לפתרון זה, להוסיף 0.0851 g (3.58 x 10-4 מול) של קובלט כלוריד (II) הקסהמיים (cocl2· 6h2O). פתרון התגובה צריך לשנות את צבע צהוב בהיר לירוק ברקת מיד לאחר הוספת קובלט (II) כלוריד הקסהמיים מתווסף.
  2. להוסיף בר מהומה לבקבוקון. הריפלוקס ומערבבים את התגובה 20 h כדי להבטיח תגובה מלאה. הסר את הממס באמצעות rotovap בלחץ מופחת.

2. הראכליזציה של כלורו-(n3-S, s, n)-[2, 6-Bis (n-איזופרופיל-n')-מתיונין-2-thione) קובלט (II) טטרלורוקובלטייט [4] על ידי האדים האיטיים דיפוזיה

  1. לפזר את התמיסה ב acetonitrile (7.5 mL), לסנן את הפתרון, ולמקם את הפתרון באופן שווה ב 1 בבחנות בבקבוקונים. ממלאים כל בקבוקון עם 1.5 mL של פתרון acetonitrile.
    1. הוסיפו כותנה לכיסוי הבקבוקונים, דבר המאפשר לדיפוזיה של אדי איטי. להתאים את הכותנה בפתח בראש הבקבוקון.
    2. מניחים את הבקבוקונים בצנצנת 240 mL המכילה 50 mL של דיאתיל אתר. . סגור את הצנצנת עם כובע
    3. לאפשר לקריסטלים לצמוח לאורך שבוע אחד.
      הערה: מומלץ להאריך את הסריקה למשך יותר מיום אחד.

3. סינתזה של כלורו-(n3-S, s, n)-[2, 6-Bis (n-איזופרופיל-n'-methylenetriazole-2-thione) פירידיין] קובלט (II) טטרלורוקובלטייט [5]

  1. כדי להכין קומפלקס 5, להוסיף 0.183 g (4.70 x 10-4 מול) של 2, 6-bis (N-איזופרופיל-n'-methylenetriazole-2-thione) Pyriדיין (C17H23N7S2)6 כדי 15 מ ל של acetonitrile ב 100 ml בקבוקון התחתון עגול. לפתרון זה, להוסיף 0.223 g (9.37 x 10-4 מול) של קובלט כלוריד הקסמיים (cocl2· 6h2O). פתרון התגובה צריך לשנות את צבע צהוב בהיר לכחול מלכותי מיד לאחר הוספת קובלט (II) כלוריד הקסא2 מתווסף.
    1. להוסיף בר מהומה לבקבוקון. הריפלוקס ומערבבים את התגובה 20 h כדי להבטיח תגובה מלאה. הסר את הממס באמצעות rotovap בלחץ מופחת.

4. הכלליזציה של כלורו-(n3-S, s, n)-[2, 6-Bis (n-איזופרופיל-n'-methylenetriazole-2-thione) pyridine] קובלט (II) טטרלורוקובאנטייט [5] על ידי האדים האיטיים דיפוזיה

  1. לפזר את התמיסה ב acetonitrile (9.0 mL), לסנן את הפתרון, ולמקם את הפתרון באופן שווה ב 1 בבחנות בבקבוקונים. ממלאים כל בקבוקון עם 1.5 mL של פתרון acetonitrile.
    1. הוסיפו כותנה לכיסוי הבקבוקונים, דבר המאפשר לדיפוזיה של אדי איטי. להתאים את הכותנה בפתח בראש הבקבוקון.
    2. מניחים את הבקבוקונים בצנצנת המכילה 50 מ ל של דיאתיל אתר. סגור את הבקבוקון עם כובע.
    3. לאפשר לקריסטלים לצמוח לאורך שבוע אחד.
      הערה: מומלץ להאריך את הסריקה למשך יותר מיום אחד.

קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן

  1. הר גביש של 4 על לולאה ניילון. לאסוף את הנתונים על דיגאקא אוקספורד מריקציה. כאן, נתוני עקיפה של קרני רנטגן נאספים ב-173 (2) K. לפתור את מבנה הגביש באמצעות Olex216 ו-שילוב17 פתרון מבנה תוכניות באמצעות שיטות ישירות. מקד את המבנה עם חבילת העידון של ShelXL18 באמצעות מזעור ריבועים לפחות.
  2. הר גביש של 5 על לולאה ניילון. אספו את נתוני העקיפה של קרני הרנטגן על דיגאקא אוקספורד. כאן, נתוני עקיפה של קרני רנטגן נאספים ב-173 (2) K. לפתור את מבנה הגביש באמצעות Olex216 ו-שילוב17 פתרון מבנה תוכניות באמצעות שיטות ישירות. מקד את המבנה עם חבילת העידון של ShelXL18 באמצעות מזעור ריבועים לפחות.

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

סינתזה
התחביר של מתחמים 4 ו- 5 בוצע בהצלחה על ידי תגובה פתרון acetonitrile המכיל bis-thione ליגנד הקודמן עם קובלט (II) כלוריד הקסאומיים (איור 2). תגובה זו התרחשה בטמפרטורת הריפלוקס בנוכחות אוויר. באופן כללי, מתחמי 4 ו- 5 נצפו להיות מסיסים ב-acetonitrile, דימתיל סולפוקסיד, דיכלורומתאן ומתנול. קומפלקס 4 היה ירוק בצבע ומורכב 5 היה כחול בצבע. התשואה אחוז עבור מתחמי 4 ו 5 היה כמותי.

קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן
גבישים בודדים של מכלולי 4 ו- 5 הושגו באמצעות שיטת דיפוזיה אדי איטי, שבה התרכובות היו מומס ב acetonitrile, ואדי האתר דיאתיל הורשו לנטרל לאט לתוך כל פתרון. שיטת גיבוש זו היא דרך מצוינת לגדל גבישים בודדים עבור דגימות קשה ליצירת גביש. טבלה 1 מציגה נתוני עידון עבור שני התסביכים, ומבני גביש יחיד מוצגים באיור 3 ובאיור 4. בהתבסס על מבני גביש יחיד, תא כל יחידה מכיל שני הקטנים קובלט (II) SNS מלקחיים ואחד [CoCl4]2- מונה-anion. מצב החמצון של יון קובלט ב הקטיון ו אניון הוא Co2 +. מבני הקריסטלים של מתחמי 4 ו -5 הופקד במאגר המידע המבני של קיימברידג ' (מספרי התצהיר 1946448 ו-1946449).

שני התסביכים מציגים גאומטריה מדומה-טטרהמישור על מרכז המתכת קובלט (II) עם חנקן אחד ושני אטומי של תורם גופרית התואמים למרכז המתכת. בנוסף, שני התסביכים כוללים מונה טטרכלוריד. הקשר שכונתיות ו-Co-S מאורכים עבור מתחמי 4 ו- 5 הם כמעט זהים בערך. אורך הקשר של Co-N הוא 2.084 (3) Å ב -4 ו 2.0763 (16). אני מוכן בחמש הקשר המשותף אורכי ב- 4 מ2.2927 (12) å ו-2.3386 (11). כן. באופן דומה, הקשר שיתוף אורכי ב- 5 הם 2.3180 (6) å ו 2.3227 (6) å. עבור מתחמים 4 ו- 5, אורך הקשר דומה לאלה שדווחו בעבר19. אורך האג-קלרנית מ2.2256 (13) ב -4 וב2.2116 (6) אני מוכן בחמש.

אורך הקשר של גופרית הפחמן של 1.710 (4) Å ו 1.714 (4) Å ב 4 ו 1.693 (2) å ו 1.698 (2) å ב- 5 דומים לשני מתחמי ובין מה שנצפה בדרך כלל עבור c-s קשרים יחידים (1.83 å) ו-C = כפול איגרות חוב (1.61 å)20.

כפי שהוזכר קודם לכן, מכלולי 4 ו -5 שניהם מכילים מונה טטרכלוריד. שיתוף בונד מונה עבור 4 הם 2.2709 (12) å, 2.2709 (12) å, 2.2949 (11) å ו 2.2950 (11) å. אלה הם דומים לאלה של מורכבים 5, אשר הם 2.2737 (6) å, 2.2737 (6) å, 2.2956 (6) å, ו 2.2956 (6) å. שיתוף-N ו-S בונד אורכי ב 4 ו 5 נמצאים בהסכם טוב עם שיתוף n (histidine) ו-co-S (cysteine) בקשר אורכי ב קובלט (II)-אנלוגי של הכבד הידרוגנאז. באנזים זה, ה-קובלט-N (histidine) אורך בונד הוא 2.04 Å, ו-קובלט-S (cysteine) הקשר באורכים הם 2.29 Å ו-2.33 Å21

בקומפלקס 4, זוויות קשר N-Co-S הם 108.77 (10) ° ו 114.03 (10) °, ואילו בקומפלקס 5 הם 112.58 (5) ° ו 114.15 (5) °. זוויות קשר N-Co-S קרובים זה לזה, וכל הבדלים עשויים להיות בשל האלקטרוניקה המשתנה של שני מתחמים. זוויות הקשר N-Co-Cl ב- 4 ו- 5 מ107.91 (10) ° ו-107.59 (5) °, בהתאמה. זווית S-Co-S נמדד כמו 99.79 (5) ° עבור 4 ו 102.78 (3) ° עבור 5. לבסוף, זוויות S-Co-Cl בונד 4 הם 117.98 (5) ° ו 108.43 (5) ° ו 5 הם 111.76 (3) ° ו 107.93 (3) °.

הפרמטר של טאו-4 נקבע גם לתסביכים 4 ו -5. הפרמטר של טאו-4 עבור מורכב 4 הוא 0.907, והפרמטר של טאו-4 עבור קומפלקס 5 הוא 0.94522. הפרמטרים של טאו-4 מתאימים יותר לגיאומטריה הטדרלית על מרכז קובלט מאשר גיאומטריה מישורי מרובע. הפרמטר של טאו-4 עבור מתחם טטרדרד שווה לאחד, והפרמטר של טאו-4 למכלול מישורי מרובע שווה לאפס.

אנליזה אלמנטלים
כדי ללמוד את הטוהר בצובר של 4 ו 5, מתחמי recrystallized עברו ניתוחים יסודיים. התוצאות מסוכמות בטבלה 2. הנתונים כאן מראים כי מתחמי 4 ו- 5 הם טהורים, כי האחוזים המחושבים של פחמן, מימן, ו חנקן הם בהסכמה מצוינת עם האחוזים שנמצאו של פחמן, מימן, וחנקן.

ספקטרומטר אלקטרימטריה
הכנת מתחמי 4 ו- 5 אושר גם באמצעות ספקטרומטריה המסה מרסס. ספקטרום המסה של תרסיס החשמל נאסף באמצעות הזרקת זרימה ישירה. כרך ההזרקה היה 5 μL. הנתונים נאספו על ידי מכשיר של Agilent QTOF במצבי יון חיוביים ושליליים. התנאים האופטימליים היו כדלקמן: נימי = 3000 kV, חרוט = 10 V, טמפרטורת המקור = 120 ° c. עבור מורכב 4, במצב יון חיובי, היון המולקולרי נצפתה ב m/z = 481.0631. במצב יון שלילי, the [cocl3] יון נצפתה ב m/z 163.8433. עבור מורכב 5, במצב יון חיובי, היון המולקולרי נצפתה 483.0503 m/z. במצב יון שלילי, the [cocl3] יון נצפתה ב m/z 163.8413.

ספקטרוסקופיית אולטרה סגול
מכלולי 4 ו- 5 נותחו באמצעות ספקטרוסקופיית הנראות אולטרה סגול כדי לקבל תובנה נוספת על הסביבה האלקטרונית של התסביכים. מתחמי 4 ו- 5 הומס באספונטטריל כדי ליצור פתרונות נפרדים. קומפלקס 4 היה 1.0 x 10-4 m בריכוז מורכבות 5 היה 9.2 x 10-4 m בריכוז. קומפלקס 4 הציגו שלוש פסגות באזור הגלוי ב680 nm (ε = 1300 M-1ס"מ-1), 632 nm (ε = 1100 m-1ס"מ-1),ו-589 nm (ε = 1200 m-1ס מ). קומפלקס 5 הציגו ארבע פסגות באזור הגלוי ב 682 ננומטר (ε = 1300 m-1ס"מ-1), 613 nm (ε = 850 m-1ס"מ-1), 588 nm (ε = 790 m-1ס"מ-1), ו-573 nm (ε = 820 m-1ס"מ-1).-1

Figure 1
איור 1: SNS ליגסר ומקדים שנוצלו בעבר. ליגו מסמנים מראש על בסיס bis-triazole moieties. (א) r = ipr, (ב) r = neopentyl, (ג) r = N-בוטיל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: סינתזה של מכלולי 4 ו-5. הערכה סינתטי כדי להכין מתחמי 4 ו 5. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: מבנה המדינה המוצק של מורכב 4. מבנה מוצק של גביש בודד של מורכב 4. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: מבנה מצב מוצק של מורכב 5. מבנה מוצק של גביש בודד של מורכב 5. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: אולטרה סגול הספקטרום הנראה של מורכב 4. אולטרה סגול ספקטרום גלוי של מורכב 4 (1.0 x 10-4 M) ב acetonitrile. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: אולטרה סגול הספקטרום הנראה של מורכב 5. אולטרה סגול ספקטרום גלוי של קומפלקס 5 (9.15 x 10-4 M) ב acetonitrile. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

4 מיכל 5
α/° 90 90
β/° 97.2252 (19) 90.770 (2)
γ/° 90 90
אמצעי אחסון/Å3 5462.6 (2) 4852.0 (2)
Z 4 4
ρcalcg/cm3 1.516 1.6
ממוצע 1/mm 11.526 1.56
F (000) 2556 2380
קריסטל גודל/mm3 0.24 × 0.22 × 0.06 0.28 × 0.08 × 0.06
קרינה כλ (ה1.54184) מוקדי (λ = 0.71073)
טווח 2Θ עבור איסוף נתונים/° 7.39 עד 142.76 6.596 עד 65.254
טווחי אינדקס -26 ≤ h ≤ 29,-8 ≤ k ≤ 8,-39 ≤ l ≤ 31 -27 ≤ h ≤ 28,-17 ≤ k ≤ 13,-33 ≤ l ≤ 32
הרהורים שנאספו 10233 21514
הרהורים עצמאיים 5235 [Rint = 0.0565, Rsigma = 0.0739] 8079 [Rint = 0.0262, Rsigma = 0.0315]
נתונים/ריסון/פרמטרים 5235/0/312 8079/0/289
טוב-התאמה ב-F2 0.978 1.035
מדדים R סופיים [אני > = 2σ (I)] R1 = 0.0529, wR2 = 0.1246 R1 = 0.0398, wR2 = 0.0845
אינדקסים של R סופי [כל הנתונים] R1 = 0.0758, wR2 = 0.1361 R1 = 0.0610, wR2 = 0.0964
הבדל הגדול ביותר. שיא/חור/e Å-3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

טבלה 1: המשך נתונים לעידון עבור מכלולי 4 ו-5. העידון ונתוני הגבייה של קרני רנטגן עבור מכלולי 4 ו-5.

מורכבים חישוב .% C נמצאו% C חישוב .% H נמצאו% H חישוב .% N נמצאו% N
4, [C38H50Cl2שיתוף2N10S4] [cocl4] • 2 [CH3CN] 40.46 40.26 4.53 4.39 13.48 13.17
5,34H46Cl2Co2N14S4] [cocl4] • [CH3CN] 35.75 36.20 4.08 4.20 17.37 17.40

שולחן 2: תוצאות ניתוח אלמנטלים עבור מתחמי 4 ו 5. היסודות מנתח תוצאות עבור אחוז פחמן, מימן, וחנקן עבור מתחמי 4 ו 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

הכנת מתחמי 4 ו 5 הוא facile. הצעד העיקרי הוא להוסיף את CoCl מוצק2· 6h2O לפתרון acetonitrile המכיל את ליגהקודמן המתאים. הפתרון הופך ירוק כהה בתוך שניות לאחר התוספת של CoCl2· 6h2O כדי טופס מורכב 4. הפתרון הופך כחול בהיר לאחר תוספת של CoCl2· 6h2O כדי טופס מורכב 5. כדי להבטיח תגובה מלאה, הפתרון מונח על ריפלוקס לילה.

כדי לגדל גבישים בודדים של מתחמי 4 ו- 5, פתרון acetonitrile המכיל מתחמי 4 או 5 צריך להיות מרוכז. התסביכים חייבים להיות מומס בכמות מינימלית של acetonitrile לייצר את הפתרונות המכילים את המתחם מרוכז ככל האפשר. גבישים בודדים של 4 ו- 5 גדלים על ידי הוספת מענה מורכב של 4 או 5 ל-1 דראם. אלה 1 דראם בבקבוקונים המכילים פתרון של מורכבים 4 או 5 ממוקמים בצנצנת סגורה שהכיל דיאתיל אתר. כדי להאט את הקצב שבו דיאתיל אתר מפזר לתוך פתרון acetonitrile, כדור כותנה מתווסף כל אחד בקבוקון דראם. כדור הכותנה חייב להיות מאוד צמוד כדי להאט את קצב הדיפוזיה. השימוש כותנה כדי להאט את הדיפוזיה של דיאתיל אתר יכול להיות מנוצל על ידי אחרים כדי לגדל גבישים בודדים עבור דגימות קשות.

אם הריכוז של מתחם המתכת בתוך הפרטונטטריל של המבנה אינו מספיק חזק, קריסטלים בודדים לא יהיו מיוצרים. המוצר לאחר ניסיון מחודש יכול להיות שאריות שומני. החוקרים צריכים להבטיח כי מתחם המתכת יש ריכוז מספיק גבוה עבור גבישים בודדים לטופס.

למיטב ידיעתנו, אין קובלט אחר (II) מתחמי מודל התחליפי של אלכוהול הכבד דהידרוגנאז פורסמו בספרות. העבודה העתידית תתמקד בהשוואת הספקטרום המתקבל לעין האולטרה-סגול לספקטרום החזוי על-ידי חישובי גאוס כדי לקבוע את חוזק השדה והשטח של מלקחיים. העבודה הנוכחית במעבדה miecznikowski מתמקדת בהכנת מתחמי מודל התחליפי קובלט של אלכוהול כבד דהידרוגנאז שאינם מכילים [cocl4]2- כמו מונה-anion. מתחמי אלה מוקרן כיום להפחתת האלקטרונים אלהידס ו ketones עניים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

ג'ון Miecznikowski קיבל תמיכה כספית מן הבאים עבור פרויקט זה: קונטיקט שטח של נאס א מענק הברית (הפרס מספר P-1168), המכון המדעי של אוניברסיטת פיירפילד, המכללה לאמנות ולמדעים הפרסום קרן, פיירפילד אוניברסיטת הפקולטה למחקר קיץ קצבה, וקרן המדע הלאומי-מכשור מחקר הגדולות תוכנית (גרנט מספר צ'ה-1827854) עבור כספים כדי לרכוש 400 MHz NMR מגה-הרץ. הוא גם מודה לטרנס וו (אוניברסיטת ייל) לסיוע ברכישת ספקטרום המסה של הריסוס. ג'רי יאסנסקי מכיר בקרן המדע הלאומית-תוכנית מכשור מחקר מחשוב (גרנט מספר צ'ה-1039027) עבור כספים כדי לרכוש הפצת רנטגן. שילה בונטסבוס, אמריסה אלמנזה, רמי ח'ובאץ ', וסמנתה זיגלימונט מכירים בתוכנית לחוקרי ההרדימן למתן קצבה למחקר הקיץ שלהם.

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).
הכנת SNS קובלט (II) מכלולי מודל מודלים של הכבד אלכוהול דהידרוגנאז
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