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Chemistry

एसएनएस कोबाल्ट (II) लिवर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज के पिनर मॉडल कॉम्प्लेक्स की तैयारी

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

लिवर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज के एसएनएस पिनर कोबाल्ट (II) मॉडल कॉम्प्लेक्स की तैयारी यहां प्रस्तुत की गई है। कॉसीएल2·6एच2ओ के साथ लिगामेंट अग्रदूत प्रतिक्रिया करके परिसरों को तैयार किया जा सकता है और फिर डिथिल ईथर को धीरे-धीरे एक एसीटॉनिट्रिल समाधान में फैलाना करने की अनुमति देकर पुन: क्रिस्टलाइज किया जा सकता है जिसमें कोबाल्ट परिसर होता है।

Abstract

रासायनिक मॉडल परिसरों को एंजाइम की सक्रिय साइट का प्रतिनिधित्व करने के लिए तैयार किया जाता है। इस प्रोटोकॉल में, ट्राइडेंट पिंसर लिगामेंट अग्रदूत (प्रत्येक रखने वाले दो सल्फर और एक नाइट्रोजन दाता परमाणु कार्यक्षमताएं (एसएनएस) और बीआईएस-इमिडाजोल या बीआईएस-ट्राइजोल यौगिकों के आधार पर) का एक परिवार कोसीएल2·6एच2ओ के साथ मेटलेटेड किया जाता है ताकि ट्राइट्रिनेट एसएनएस पिनर कोबाल्ट (II) परिसरों का खर्च उठाया जा सके। लिवर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज के लिए कोबाल्ट (II) मॉडल परिसरों की तैयारी फेसियल है। कोसीएल2·6एच2ओ को एसीटोनिट्रिल समाधान में जोड़ने पर त्वरित रंग परिवर्तन के आधार पर जिसमें लिगामेंट अग्रदूत शामिल है, जटिल तेजी से रूपों को। समाधान को रातोंरात भाटा करने की अनुमति देने के बाद धातु परिसर का गठन पूरा हो जाता है। ये कोबाल्ट (II) परिसर जिगर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज (LADH) में जिंक सक्रिय साइट के लिए मॉडल के रूप में काम करते हैं। परिसरों को एकल क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन, इलेक्ट्रोस्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री, अल्ट्रा-वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी और मौलिक विश्लेषण का उपयोग करके चिह्नित किया जाता है। परिसर की संरचना को सही ढंग से निर्धारित करने के लिए, इसकी एकल क्रिस्टल संरचना निर्धारित की जानी चाहिए। एक्स-रे विवर्तन के लिए उपयुक्त परिसरों के एकल क्रिस्टल तब आहार के धीमे वाष्प प्रसार के माध्यम से एक एसीटोनिट्रिल समाधान में उगाए जाते हैं जिसमें कोबाल्ट (II) परिसर होता है। उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल के लिए, पुनर्क्रिस्टलीकरण आमतौर पर 1 सप्ताह की अवधि में या उससे अधिक समय तक होता है। विधि अन्य मॉडल समन्वय परिसरों की तैयारी के लिए लागू किया जा सकता है और स्नातक शिक्षण प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल किया जा सकता है। अंत में, यह माना जाता है कि दूसरों को अपने शोध के लिए फायदेमंद एकल क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए इस पुनर्क्रिस्टलीकरण विधि मिल सकती है।

Introduction

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प्रस्तुत विधि का उद्देश्य मेटलोएंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधि को और समझने के लिए एलएच के छोटे-अणु एनालॉग तैयार करना है। LADH एक डिमेरिक एंजाइम है जिसमें एक सहकारक-बाध्यकारी डोमेन और जिंक (II) धातु युक्त उत्प्रेरक डोमेन1होता है। एलएएच, सह-कारक NADH की उपस्थिति में, अपने संबंधित अल्कोहल डेरिवेटिव2में कीटोन ्स और एल्डिहाइड को कम कर सकता है। एनएएडी+की उपस्थिति में, एलएच कीटोन्स और एल्डिहाइड2को अल्कोहल के ऑक्सीकरण के रिवर्स उत्प्रेरक का प्रदर्शन कर सकता है । LADH की सक्रिय साइट की क्रिस्टल संरचना से पता चलता है कि इसका जिंक (II) धातु केंद्र एक नाइट्रोजन परमाणु से बंधा हुआ है, जो हिस्टिडीन साइड चेन और दो सल्फर परमाणुओं द्वारा प्रदान किया जाता है और दो साइस्टीन लिगांड्स3द्वारा पेश किया जाता है। इसके अलावा शोध से पता चला है कि जिंक मेटल सेंटर को लेसिल वॉटर अणु के साथ लिगाटेड किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु केंद्र4के चारों ओर छद्म-टेट्राएड्रल ज्यामिति होती है।

हमने पहले एसएनएस पिनसर लिगांड अग्रदूतों की रिपोर्ट और उपयोग किया है और साथ ही ZnCl2 के साथ लिगांड अग्रदूतों को Zn (II) परिसरबनाने के लिए धातु किया है जिसमें ट्राइडेंट लिगांड अग्रदूत5,,6,,7शामिल हैं। ये लिगामेंट अग्रदूत चित्र ा 1में दिखाए गए हैं । इन जिंक (II) परिसरों ने इलेक्ट्रॉन-खराब एल्डिहाइड की स्टोइचियोमेट्रिक कमी के लिए गतिविधि का प्रदर्शन किया और इस प्रकार एलएच के लिए मॉडल परिसर हैं। इसके बाद, एसएनएस लिगामेंट अग्रदूत ों वाले तांबे (I) और कॉपर (II) परिसरों की एक श्रृंखला का संश्लेषण और लक्षण वर्णन8,,9,,10की सूचना दी गई है।

हालांकि LADH एक जस्ता (II) एंजाइम है, हम LADH के कोबाल्ट (II) मॉडल परिसरों को तैयार करने में रुचि रखते हैं ताकि LADH के कोबाल्ट (II) एनालॉग के बारे में अधिक स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी प्राप्त की जा सके। कोबाल्ट (II) परिसर रंगीन हैं, जबकि जिंक (II) परिसर ऑफ-व्हाइट हैं। चूंकि कोबाल्ट (II) परिसर रंगीन हैं, इसलिए परिसरों के पराबैंगनी दृश्यमान स्पेक्ट्रा प्राप्त किए जा सकते हैं, जिसमें कोबाल्ट (II) परिसरों में लिगामेंट क्षेत्र की ताकत के बारे में जानकारी भी एकत्र की जा सकती है। गॉसियन गणना ओं और प्रायोगिक रूप से प्राप्त अल्ट्रा-वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रा से जानकारी का उपयोग करके, लिगामेंट क्षेत्र की ताकत के बारे में जानकारी को कम किया जा सकता है। कोबाल्ट (II) जिंक (II) का एक अच्छा विकल्प है, क्योंकि दोनों आयनों में समान आयनिक रेडी और समान लुईस एसिडिटी11,,12है।

प्रस्तुत विधि में लड्ढा5,6के प्राकृतिक उत्प्रेरक व्यवहार की नकल करने का प्रयास करने के लिए मॉडल परिसरों का संश्लेषण और विशेषता शामिल है । हमने पहले जेडएनसीएल2 के साथ लिगांड अग्रदूतों के एक परिवार को लाढा के जिंक (II) मॉडल परिसरबनाने के लिए धातुकृत किया है, जिसने LADH4में जिंक सक्रिय साइट की संरचना और प्रतिक्रियाशीलता का मॉडलिंग की है। कई प्रयोगों के माध्यम से, ये पिनर लिगांड विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में मजबूत साबित हुए हैं और संलग्न आर-समूहों के विविध संग्रह के साथ स्थिर बने हुए हैं। 5,6

ट्राइडेंटेट लिगांड मोनोडेंटेट लिगांड्स की तुलना में बेहतर होते हैं, क्योंकि ट्राइडेंटलिग लिगांड्स के मजबूत चेलेट प्रभावों के कारण धातु के साथ वे अधिक सफल पाए गए हैं। यह अवलोकन एक मोनोडेनटेट लिगाण्ड13की तुलना में ट्राइडेंट पिनर लिगांड गठन के अधिक इष्ट एंट्रोपी के कारण है । इसके अलावा, ट्राइडेंट पिंसर लिगांड धातु परिसरों के डामरीकरण को रोकने की संभावना रखते हैं, जो इष्ट है क्योंकि डिमराइजेशन से जटिल14की उत्प्रेरक गतिविधि धीमी होने की संभावना है। इस प्रकार, ट्राइडेंटपिंस पिंसर लिगांड का उपयोग उत्प्रेरक सक्रिय और मजबूत परिसरों की तैयारी में ऑर्गेनोमेटलिक रसायन शास्त्र में सफल साबित हुआ है। एसएनएस पिनर परिसरों का अन्य पिनर सिस्टम की तुलना में कम अध्ययन किया गया है, क्योंकि पिनर परिसरों में आमतौर पर दूसरी और तीसरी पंक्ति संक्रमण धातुएं होती हैं15।

मेटलोएंजाइमों पर यह शोध उनकी एंजाइमीय गतिविधि की समझ को और अधिक मदद कर सकता है, जिसे जीव विज्ञान में अन्य क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है। वैकल्पिक विधि (LADH के पूरे प्रोटीन संश्लेषण) की तुलना में मॉडल परिसरों को संश्लेषित करने की यह विधि कई कारणों से अनुकूल है। पहला लाभ यह है कि मॉडल परिसर आणविक द्रव्यमान में कम हैं और अभी भी उत्प्रेरक गतिविधि और प्राकृतिक एंजाइम की सक्रिय साइट की पर्यावरणीय स्थितियों का सही प्रतिनिधित्व करने में सक्षम हैं। दूसरा, मॉडल कॉम्प्लेक्स के साथ काम करने और विश्वसनीय और सापेक्ष डेटा का उत्पादन करने के लिए सरल हैं।

यह पांडुलिपि एलएच के दो कोबाल्ट (II) पिनर मॉडल परिसरों की सिंथेटिक तैयारी और लक्षण वर्णन का वर्णन करती है। दोनों परिसरों में एक पिनर लिगांड की सुविधा है जिसमें सल्फर, नाइट्रोजन और सल्फर दाता परमाणु होते हैं। पहला परिसर(4)एक इमिडाजोल अग्रदूत पर आधारित है, और दूसरा(5)एक ट्राइएजोल अग्रदूत पर आधारित है। परिसर हाइड्रोजन दाता की उपस्थिति में इलेक्ट्रॉन खराब एल्डिहाइड की स्टोइचियोमेट्री कमी के लिए प्रतिक्रियाशीलता दिखाते हैं। इन प्रतिक्रियाशील परिणामों को बाद की पांडुलिपि में सूचित किया जाएगा।

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Protocol

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1. क्लोरो का संश्लेषण-(एन3-एस,एस, एन)-[2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मेथिलेनिमिडाजोल-2-थिओन) पाइरिडिन] कोबाल्ट (II) tetrachlorocobaltate [4]

  1. जटिल 4तैयार करने के लिए, 0.121 ग्राम (3.12 x 10-4 मोल) 2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मिथिलिनिमिडाजोल-2-थिओन) पाइरिडिन (सी19एच25एन5एस2)6 से 15 मिलीएल एसिटोनिट्रिल को 100 मीटर गोल बॉटम फ्लास्क में जोड़ें। इसके बाद, इस समाधान के लिए, कोबाल्ट क्लोराइड (II) हेक्साहाइड्रेट (CoCl2· 6H2O) के 0.0851 ग्राम (3.58 x 10-4 मोल) जोड़ें। प्रतिक्रिया समाधान कोबाल्ट (II) क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट के जुड़ने के तुरंत बाद हल्के पीले से पन्ना हरे रंग में रंग बदलना चाहिए।
  2. फ्लास्क में हलचल बार जोड़ें। भाटा और पूरी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए 20 घंटे के लिए प्रतिक्रिया हलचल । कम दबाव में रोटोवाप का उपयोग करके सॉल्वेंट निकालें।

2. क्लोरो का पुनर्क्रिस्टलीकरण-(एन3-एस,एस, एन)-[2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मेथिलीनिमिडाजोल-2-थिओन) पाइरिडिन] कोबाल्ट (II) टेट्राक्लोरोकोबाल्टेट [4] धीमी वाष्प डिफ्फ्यूजन द्वारा

  1. एसिटोनिट्रिल (7.5 mL) में सॉल्यूट को भंग करें, समाधान को फ़िल्टर करें, और समाधान को 1 ड्राम शीशियों में समान रूप से रखें। प्रत्येक शीशी को 1.5 मीटर एसीटॉनिट्रिल समाधान से भरें।
    1. शीशियों को कैप करने के लिए कपास जोड़ें, जो धीमी वाष्प प्रसार के लिए अनुमति देता है। शीशी के शीर्ष पर खोलने में कपास snugly फिट।
    2. शीशियों को 240 मीटर जार में रखें जिसमें 50 एमसीएल डायथिल ईथर होते हैं। एक टोपी के साथ जार बंद करो।
    3. क्रिस्टल 1 सप्ताह की अवधि में बढ़ने की अनुमति दें।
      नोट: पुनर्क्रिस्टलीकरण में 1 दिन से अधिक समय लग सकता है।

3. क्लोरो का संश्लेषण-(एन3-एस,एस, एन)-[2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मिथिलेनेट्रिज़ियोल-2-थिओन) पाइरिडिन] कोबाल्ट (II) टेट्राक्लोरोकोबाल्टेट [5]

  1. जटिल 5तैयार करने के लिए, 0.183 ग्राम (4.70 x 10-4 मोल) 2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मिथिलेनेटेरिजोल-2-थिओन) पायरिडिन (सी17एच23एन7एस2)6 से 15 मिलील एसीटॉनिट्रिल को 100 मीटर गोल बॉटम फ्लास्क में जोड़ें। इस समाधान के लिए, कोबाल्ट क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट (कोसीएल2·6एच2ओ) के 0.223 ग्राम (9.37 x 10-4 मोल) जोड़ें। प्रतिक्रिया समाधान कोबाल्ट (II) क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट के जुड़ने के तुरंत बाद हल्के पीले से शाही नीले रंग में रंग बदलना चाहिए।
    1. फ्लास्क में हलचल बार जोड़ें। भाटा और पूरी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए 20 घंटे के लिए प्रतिक्रिया हलचल । कम दबाव में रोटोवाप का उपयोग करके सॉल्वेंट निकालें।

4. क्लोरो का पुनर्क्रिस्टलीकरण-(एन3-एस,एस, एन)-[2,6-बीआईएस (एन-आइसोप्रोपिल-एन'-मिथिलेनेट्रिज़ोल-2-थिओन) पाइरिडिन] कोबाल्ट (II) tetrachlorocobaltate [5] धीमी वाष्प diffusion द्वारा

  1. एसिटोनिट्रिल (9.0 mL) में सॉल्यूट को भंग करें, समाधान को फ़िल्टर करें, और समाधान को 1 ड्राम शीशियों में समान रूप से रखें। प्रत्येक शीशी को 1.5 मीटर एसीटॉनिट्रिल समाधान से भरें।
    1. शीशियों को कैप करने के लिए कपास जोड़ें, जो धीमी वाष्प प्रसार के लिए अनुमति देता है। शीशी के शीर्ष पर खोलने में कपास snugly फिट।
    2. शीशियों को एक जार में रखें जिसमें 50 मीटर का आहार ईथर हो। शीशी को टोपी से बंद करें।
    3. क्रिस्टल 1 सप्ताह की अवधि में बढ़ने की अनुमति दें।
      नोट: पुनर्क्रिस्टलीकरण में 1 दिन से अधिक समय लग सकता है।

5. एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी

  1. नायलॉन लूप पर 4 का क्रिस्टल माउंट। एक रिगाकू ऑक्सफोर्ड विवर्तन विराक्टोमीटर पर डेटा एकत्र करें। यहां, एक्स-रे विवर्तन डेटा 173 (2) K. प्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके Olex216 और शेलएक्सटी17 संरचना समाधान कार्यक्रमों का उपयोग करके क्रिस्टल संरचना को हल करता है। कम से कम वर्गों को कम करने का उपयोग करके शेलXL18 शोधन पैकेज के साथ संरचना को परिष्कृत करें।
  2. नायलॉन लूप पर 5 का क्रिस्टल माउंट। रिगाकू ऑक्सफोर्ड विवर्तन विराक्टोमीटर पर एक्स-रे विवर्तन डेटा एकत्र करें। यहां, एक्स-रे विवर्तन डेटा 173 (2) K. प्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके Olex216 और शेलएक्सटी17 संरचना समाधान कार्यक्रमों का उपयोग करके क्रिस्टल संरचना को हल करता है। कम से कम वर्गों को कम करने का उपयोग करके शेलXL18 शोधन पैकेज के साथ संरचना को परिष्कृत करें।

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Representative Results

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संश्लेषण
कॉम्प्लेक्स 4 और 5 के संश्लेषण सफलतापूर्वक एक एसीटोनिट्रिल समाधान पर प्रतिक्रिया व्यक्त करके किए गए जिसमें कोबाल्ट (II) क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट(चित्रा 2)के साथ बीआईएस-थिओन लिगाण्ड अग्रदूत शामिल था। यह प्रतिक्रिया हवा की उपस्थिति में एक भाटा तापमान पर हुई। सामान्य तौर पर, इक्सिट्रिल, डाइमिथाइल सल्फासऑक्साइड, डाइक्लोरोमीथेन और मेथनॉल में 4 और 5 कॉम्प्लेक्स में घुलनशील पाए गए। कॉम्प्लेक्स 4 रंग में हरा था और जटिल 5 रंग में नीला था। परिसरों के लिए प्रतिशत उपज 4 और 5 मात्रात्मक था ।

एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी
परिसरों के एकल क्रिस्टल 4 और 5 एक धीमी वाष्प प्रसार विधि के माध्यम से प्राप्त किए गए थे, जिसमें यौगिकों को एसीटोनिट्रिल में भंग कर दिया गया था, और आहार ईथर वाष्प को धीरे-धीरे प्रत्येक समाधान में फैलाना करने की अनुमति दी गई थी। यह पुनर्क्रिस्टलीकरण विधि हार्ड-टू-क्रिस्टलाइज नमूनों के लिए एकल क्रिस्टल विकसित करने का एक शानदार तरीका है। तालिका 1 दो परिसरों के लिए शोधन डेटा दिखाता है, और एकल क्रिस्टल संरचनाओं चित्रा 3 और चित्रा 4में दिखाए जाते हैं । एकल क्रिस्टल संरचनाओं के आधार पर, प्रत्येक इकाई सेल में दो कोबाल्ट (II) एसएनएस पिनर कांसेशन और एक [सीओसीएल4]2- काउंटर-एनियन होता है। कोबाल्ट आयन की ऑक्सीकरण स्थिति कोसल और एनियन में सीओ2 +है। परिसरों 4 और 4 5 की क्रिस्टल संरचनाओं को कैम्ब्रिज स्ट्रक्चरल डाटाबेस (बयान संख्या 1946448 और 1946449) में जमा किया गया है।

दोनों परिसर ों में एक नाइट्रोजन और दो सल्फर दाता परमाणुओं के साथ कोबाल्ट (II) धातु केंद्र के बारे में छद्म-टेट्राएड्रल ज्यामिति प्रदर्शित होती है जो धातु केंद्र के लिए समन्वित होती है। इसके अलावा, दोनों परिसरों में टेट्राक्लोराइड काउंटर-एनियन की सुविधा है। कॉम्प्लेक्स 4 और 5 के लिए सह-एन और सह-एस बांड लंबाई लगभग मूल्य में समान हैं। सह-एन बांड लंबाई 2.084 (3) Å में 4 और 2.0763 (16) Å में 5है । 4 में सह एस बांड लंबाई 2.2927 (12) Å और 2.3386 (11) Å हैं । इसी तरह, 5 में सह-एस बांड लंबाई 2.3180 (6) Å और 2.3227 (6) Å हैं। 4 और 5परिसरों के लिए बांड की लंबाई उन लोगों के समान है जो पहले बताए गएथे। सह-सीएल बांड लंबाई 4 में 2.2256 (13) Å और 5में 2.2116 (6) Å हैं ।

कार्बन सल्फर बांड 1.710 (4) Å और 1.714 (4) Å में 4 और 1.693 (2) Å और 1.698 (2) Å में 5 के लिए समान है और क्या आम तौर पर सी के लिए मनाया जाता है के बीच-एस एकल बांड (१.८३ Å) और सी = एस डबल बांड (१.६१ Å)२०

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कॉम्प्लेक्स 4 और 5 दोनों में टेट्राक्लोराइड काउंटर-एनियन होता है। काउंटर-एनियन सह-सीएल बांड 4 4 के लिए लंबाई 2.2709 (12) Å, 2.2709 (12) Å, 2.2949 (11) Å और 2.2950 (11) Å हैं। ये जटिल 5 के उन लोगों के बराबर हैं, जो 2.2737 (6) Å, 2.2737 (6) Å, 2.2956 (6) Å, और 2.2956 (6) Å हैं। 4 और 5 में सह-एन और सह-एस बांड लंबाई कोबाल्ट (II) में सह-एन (हिस्टीडीन) और सह-एस (साइस्टीन) बांड लंबाई के साथ अच्छे समझौते में हैं-लिवर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज के अनुरूप प्रतिस्थापित । इस एंजाइम में, कोबाल्ट-एन (हिस्टीडीन) बांड लंबाई 2.04 Å है, और कोबाल्ट-एस (साइस्टीन) बांड लंबाई 2.29 Å और 2.33 Å.21 हैं

जटिल 4में, एन-सह-एस बांड कोण 108.77 (10) ° और 114.03 (10) ° हैं, जबकि जटिल 5 में वे 112.58 (5) ° और 114.15 (5) ° हैं। एन-को-एस बॉन्ड एंगल एक-दूसरे के करीब हैं, और कोई भी अंतर दो कॉम्प्लेक्स के अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक्स के कारण हो सकता है । 4 और 5 में एन-सह-सीएल बॉन्ड कोण क्रमशः 107.91 (10) ° और 107.59 (5) ° हैं। एस-को-एस कोण को 4 के लिए 99.79 (5) ° और 5के लिए 102.78 (3) ° मापा गया था। अंत में, 4 के लिए एस-सह-सीएल बॉन्ड कोण 117.98 (5) ° और 108.43 (5) ° और 5 के लिए 111.76 (3) ° और 107.93 (3) ° हैं।

ताऊ-4 पैरामीटर भी परिसरों 4 और 5के लिए निर्धारित किया गया था । कॉम्प्लेक्स 4 के लिए ताऊ-4 पैरामीटर 0.907 है, और कॉम्प्लेक्स 5 के लिए ताऊ-4 पैरामीटर 0.94522है। दोनों ताऊ-4 पैरामीटर वर्ग प्लानर ज्यामिति की तुलना में कोबाल्ट केंद्र के बारे में टेट्राएड्रल ज्यामिति के अनुरूप हैं। टेट्राएड्रल कॉम्प्लेक्स के लिए ताऊ-4 पैरामीटर एक के बराबर है, और एक स्क्वायर प्लानर कॉम्प्लेक्स के लिए ताऊ-4 पैरामीटर शून्य के बराबर है।

मौलिक विश्लेषण
4 और 5की थोक शुद्धता का अध्ययन करने के लिए, पुनर्क्रिस्टलीकृत परिसरों में मौलिक विश्लेषण किया गया। परिणाम तालिका 2में संक्षेप में दिए गए हैं । यहां के आंकड़ों से पता चलता है कि कॉम्प्लेक्स 4 और 5 शुद्ध हैं, क्योंकि कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के गणना प्रतिशत कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के पाए गए प्रतिशत के साथ उत्कृष्ट समझौते में हैं ।

इलेक्ट्रोस्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री
इलेक्ट्रोस्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके कॉम्प्लेक्स 4 और 5 की तैयारी की भी पुष्टि की गई थी। इलेक्ट्रोस्प्रे मास स्पेक्ट्रा को प्रत्यक्ष प्रवाह इंजेक्शन का उपयोग करके एकत्र किया गया था। इंजेक्शन की मात्रा 5 माइक्रोन थी। डेटा सकारात्मक और नकारात्मक आयन मोड में एक फुर्तीला QTOF साधन पर एकत्र किया गया था । अनुकूलित स्थितियां इस प्रकार थीं: केशिका = 3000 केवी, शंकु = 10 वी, स्रोत तापमान = 120 डिग्री सेल्सियस। जटिल 4के लिए, सकारात्मक आयन मोड में, आणविक आयन एम/जेड = 481.0631 पर मनाया गया था। निगेटिव आयन मोड में मैसर्स- 163.8433 पर आयन का अवलोकन किया गया।3 जटिल 5के लिए, सकारात्मक आयन मोड में, आणविक आयन एम/जेड 483.0503 पर मनाया गया था। निगेटिव आयन मोड में मैसर्स- 163.8413 पर आयन का अवलोकन किया गया।3

अल्ट्रा-वायलेट दिखाई देने वाली स्पेक्ट्रोस्कोपी
कॉम्प्लेक्स 4 और 5 परिसरों के इलेक्ट्रॉनिक वातावरण पर आगे की अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए पराबैंगनी दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके विश्लेषण किया गया था। कॉम्प्लेक्स 4 और 5 को अलग समाधान बनाने के लिए एसीटोनिट्रिल में भंग कर दिया गया था। कॉम्प्लेक्स 4 एकाग्रता में 1.0 x 10-4 मीटर था और जटिल 5 एकाग्रता में 9.2 x 10-4 मीटर था। कॉम्प्लेक्स 4 ने 680 एनएम (ε = 1300 एम-1सेमी-1),632 एनएम (ε = 1100 एम-1सेमी-1),और 589 एनएम (ε = 1200 एम-1सेमी-1)पर दृश्यमान क्षेत्र में तीन चोटियों का प्रदर्शन किया। कॉम्प्लेक्स 5 में दिखाई देने वाले क्षेत्र में चार चोटियों का प्रदर्शन 682 एनएम (ε = 1300 एम-1सेमी-1),613 एनएम (ε = 850 एम -1 सेमी-1),588 एनएम (ε = 790 एम-1सेमी-1),और 573 एनएम (ε = 820 एम-1सेमी-1)-1

Figure 1
चित्रा 1: एसएनएस पिनसर लिगामेंट अग्रदूत पहले उपयोग किए जाते थे। बीआईएस-इमिडाजोल और बीआईएस-ट्राइजोल मोइकेस पर आधारित लिगांड अग्रदूत। (A)आर = आईपीआर,(B)आर = neopentyl,(C)आर = N-butyl । N कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: परिसरों का संश्लेषण 4 और 5। 4 और 5 कॉम्प्लेक्स तैयार करने के लिए सिंथेटिक स्कीम। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: जटिल 4 की ठोस राज्य संरचना । जटिल 4 की ठोस-राज्य एकल क्रिस्टल संरचना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: जटिल 5 की ठोस राज्य संरचना । जटिल 5 की ठोस-राज्य एकल क्रिस्टल संरचना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: जटिल 4 के अल्ट्रा वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रम । एसीटोनिट्रिल में जटिल 4 (1.0 x 10-4 मीटर) का अल्ट्रा-वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रम। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6: जटिल 5 के अल्ट्रा वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रम । इक्का-दुक्का में जटिल 5 (9.15 x 10-4 मीटर) का अल्ट्रा-वायलेट दृश्यमान स्पेक्ट्रम। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

4 5
α/° 90 90
β/° 97.2252(19) 90.770(2)
γ/° 90 90
वॉल्यूम/Å3 5462.6(2) 4852.0(2)
Z 4 4
1000/cm3 1.516 1.6
μ/mm 1 11.526 1.56
एफ (000) 2556 2380
क्रिस्टल आकार/mm3 0.24 × 0.22 × 0.06 0.28 × 0.08 × 0.06
विकिरण CuKα (= 1.54184) MoKα (= 0.71073)
डेटा संग्रह/° के लिए 2000 7.39 से 142.76 6.596 से 65.254
इंडेक्स पर्वतमाला -26 ♫ एच ♫ 29, -8 ♫ कश्मीर ♫ 8, -39 ♫ एल ♫ 31 -27 ♫ एच ♫ 28, -17 ♫ कश्मीर ♫ 13, -33 ♫ एल ♫ 32
एकत्र किए गए प्रतिबिंब 10233 21514
स्वतंत्र प्रतिबिंब 5235 [रिंट = 0.0565, रसिग्मा = 0.0739] 8079 [रिंट = 0.0262, रसिग्मा = 0.0315]
डेटा/संयम/पैरामीटर 5235/0/312 8079/0/289
F2 पर अच्छाई-फिट 0.978 1.035
अंतिम आर अनुक्रमित [I>=2ο (I)] R1 = 0.0529, wR2 = 0.1246 R1 = 0.0398, wR2 = 0.0845
अंतिम आर अनुक्रमित [सभी डेटा] R1 = 0.0758, wR2 = 0.1361 R1 = 0.0610, wR2 = 0.0964
सबसे बड़ा डिफ पीक/होल/ई Å-3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

तालिका 1: परिसरों 4 और 5 के लिए सारणीबद्ध शोधन डेटा। कॉम्प्लेक्स 4 और 5 के लिए एक्स-रे रिफाइनमेंट और कलेक्शन डेटा।

जटिल Calc. % C पाया % सी Calc. % एच पाया % एच Calc. % एन पाया % एन
4, [सी38एच50सीएल2सीओ2एन10एस4][कोसीएल4]•2 [सीएच3सीएन] 40.46 40.26 4.53 4.39 13.48 13.17
5, [सी34एच46सीएल2सीओ2एन14एस4][कोसीएल 4]•[सीएच3सीएन]4 35.75 36.20 4.08 4.20 17.37 17.40

तालिका 2: परिसरों 4 और 5 के लिए मौलिक विश्लेषण परिणाम। मौलिक विश्लेषण 4 और 5 परिसरों के लिए प्रतिशत कार्बन, हाइड्रोजन, और नाइट्रोजन के लिए परिणाम ।

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Discussion

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कॉम्प्लेक्स 4 और 5 की तैयारी फेसियल है। महत्वपूर्ण कदम ठोस CoCl2· 6H2O को एक एसीटोनिट्रिल समाधान में जोड़ना है जिसमें संबंधित लिगामेंट अग्रदूत शामिल हैं। कॉसीएल2·6एच2ओ को जटिल 4बनाने के बाद समाधान सेकंड के भीतर गहरा हरा हो जाता है। कॉसीएल2·6एच2ओ को जटिल 5बनाने के बाद समाधान चमकीला नीला हो जाता है। पूरी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए, समाधान रातोंरात भाटा पर रखा जाता है।

4 और 5परिसरों के एकल क्रिस्टल विकसित करने के लिए, एसीटोनिट्रिकल समाधान जिसमें कॉम्प्लेक्स 4 या 5 होते हैं, को केंद्रित करने की आवश्यकता होती है। परिसरों को कम से कम मात्रा में एसिटॉनिट्रिल में भंग किया जाना चाहिए ताकि उन समाधानों का उत्पादन किया जा सके जो जटिल को यथासंभव केंद्रित करते हैं। 4 और 5 के सिंगल क्रिस्टल को एसीटोनिट्रिल सॉल्यूशन जोड़कर उगाया जाता है जिसमें जटिल 4 या 5 से 1 ड्राम शीशियां होती हैं। जटिल 4 या 5 का समाधान रखने वाली इन 1 ड्राम शीशियों को एक बंद जार में रखा जाता है जिसमें डायथिल ईथर होता है। जिस दर पर आहार ईथर एसीटोनिट्रिल समाधान में फैलता है, उसे धीमा करने के लिए, प्रत्येक 1 ड्राम शीशी में एक कपास की गेंद जोड़ी जाती है। कपास की गेंद प्रसार की दर को धीमा करने के लिए बहुत सुखद होना चाहिए। आहार ईथर के प्रसार को धीमा करने के लिए कपास का उपयोग दूसरों द्वारा कठिन नमूनों के लिए एकल क्रिस्टल विकसित करने के लिए किया जा सकता है।

यदि पुनर्क्रिस्टलीकरण के लिए एसीटोनिट्रिल में धातु परिसर की एकाग्रता पर्याप्त मजबूत नहीं है, तो एकल क्रिस्टल नहीं बनेंगे। पुनर्क्रिस्टलीकरण के प्रयास के बाद उत्पाद एक तेल अवशेष हो सकता है। शोधकर्ताओं को यह सुनिश्चित करने की जरूरत है कि धातु परिसर में एकल क्रिस्टल बनाने के लिए पर्याप्त एकाग्रता अधिक हो ।

हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, कोई अन्य कोबाल्ट (II) जिगर शराब dehydrogenase के मॉडल परिसरों प्रतिस्थापित साहित्य में प्रकाशित किया गया है। भविष्य के काम में प्रायोगिक रूप से प्राप्त यूवी-दृश्यमान स्पेक्ट्रा की तुलना गॉसियन गणनाओं द्वारा भविष्यवाणी की गई स्पेक्ट्रा से करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा ताकि पिनर लिगांड्स के लिगाण्ड क्षेत्र की ताकत का निर्धारण किया जा सके। Miecznikowski प्रयोगशाला में वर्तमान काम जिगर शराब dehydrogenase के कोबाल्ट प्रतिस्थापित मॉडल परिसरों की तैयारी पर ध्यान केंद्रित कर रहा है कि [CoCl4]2-काउंटर-एनियन के रूप में शामिल नहीं है । इन परिसरों में वर्तमान में इलेक्ट्रॉन खराब एल्डिहाइड और कीटोन ्स की कमी के लिए जांच की जा रही है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

जॉन Miecznikowski इस परियोजना के लिए निम्नलिखित से वित्तीय सहायता प्राप्त: कनेक्टिकट नासा अंतरिक्ष अनुदान एलायंस (पुरस्कार संख्या पी-११६८), फेयरफील्ड विश्वविद्यालय विज्ञान संस्थान, कला और विज्ञान प्रकाशन कोष, फेयरफील्ड कॉलेज विश्वविद्यालय संकाय ग्रीष्मकालीन अनुसंधान वजीफा, और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन-प्रमुख अनुसंधान इंस्ट्रूमेंटेशन कार्यक्रम (अनुदान संख्या चे-1827854) धन के लिए एक 400 मेगाहर्ट्ज एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर प्राप्त करने के लिए। उन्होंने इलेक्ट्रोस्प्रे मास स्पेक्ट्रा प्राप्त करने में सहायता के लिए टेरेंस वू (येल विश्वविद्यालय) को भी धन्यवाद दिया । जैरी Jasinski राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन-प्रमुख अनुसंधान इंस्ट्रूमेंटेशन कार्यक्रम (अनुदान संख्या चे-१०३९०२७) धन के लिए एक एक्स-रे विसारक्टोमीटर खरीदने के लिए स्वीकार करते हैं । शीला बोनिटीबस, एमिल्स अल्मांज़ा, रामी खर्बोच और सामंथा जिगमोंट अपने ग्रीष्मकालीन अनुसंधान वजीफे प्रदान करने के लिए हार्डीमैन विद्वानकार्यक्रम को स्वीकार करते हैं।

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

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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).
एसएनएस कोबाल्ट (II) लिवर अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज के पिनर मॉडल कॉम्प्लेक्स की तैयारी
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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).

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