Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Utarbeidelse av SNS Kobolt (II) Pincer Modell Komplekser av Leveralkohol Dehydrogenase

doi: 10.3791/60668 Published: March 19, 2020

Summary

Utarbeidelsen av SNS pincer kobolt(II) modellkomplekser av leveralkohol dehydrogenase presenteres her. Kompleksene kan tilberedes ved å reagere på ligandforløperen med CoCl2·6H2O og kan deretter rekrystalliseres ved å la dietyeher sakte spre seg til en acetonitrileløsning som inneholder koboltkomplekset.

Abstract

Kjemiske modellkomplekser er forberedt på å representere det aktive stedet for et enzym. I denne protokollen, en familie av tridentate pincer ligand forløpere (hver besitter to svovel og en nitrogen donor atom funksjonalitet (SNS) og basert på bis-imidazol eller bis-triazole forbindelser) er metallated med CoCl2·6H2O å råd tridentate SNS pincer kobolt (II) komplekser. Tilberedning av kobolt(II) modellkomplekser for leveralkohol dehydrogenase er facile. Basert på en rask fargeendring ved å legge til CoCl2·6H2O til acetonitrile løsning som inneholder ligand forløperen, danner komplekset raskt. Dannelsen av metallkomplekset er fullført etter at løsningen kan bli refluks over natten. Disse kobolt(II) komplekser tjene som modeller for sink aktive stedet i leveren alkohol dehydrogenase (LADH). Kompleksene er karakterisert ved hjelp av enkelt krystall røntgendiffraksjon, elektrospraymassespektromi, ultrafiolett synlig spektroskopi og elementær analyse. For å nøyaktig bestemme strukturen av komplekset, må den seneste krystallstrukturen bestemmes. Enkeltkrystaller av kompleksene som er egnet for røntgendiffraksjon dyrkes deretter via langsom dampdiffusjon av diettyleter til en acetonitrileløsning som inneholder kobolt(II) komplekset. For krystaller av høy kvalitet foregår rekrystallisering vanligvis over en 1 ukes periode, eller lenger. Metoden kan brukes på utarbeidelse av andre modell koordineringskomplekser og kan brukes i lavere undervisninglaboratorier. Til slutt, Det antas at andre kan finne denne rekrystallisering metoden for å få enkeltkrystaller gunstig for sin forskning.

Introduction

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

Formålet med den presenterte metoden er å forberede småmolekylanaloger av LADH for å forstå katalytisk aktivitet av metalloenzymer ytterligere. LADH er et dimeric enzym som inneholder et kofaktorbindende domene og sink (II) metallholdig katalytisk domene1. LADH, i nærvær av co-faktor NADH, kan redusere ketoner og aldehyder til sine respektive alkoholderivater2. I nærvær av NAD+kan LADH utføre omvendt katalysere av oksidasjon av alkoholer til ketoner og aldehyder2. Krystallstrukturen til LADh sin aktive side viser at dets sink (II) metallsenter er bundet til ett nitrogenatom, levert av en histidinsidekjede og to svovelatomer og tilbys av to cysteinligander3. Videre forskning har vist at sink metallsenteret er ligated med et labile vannmolekyl, noe som resulterer i pseudo-tetrahedral geometri rundt metallsenteret4.

Vi har tidligere rapportert og utnyttet SNS pincer ligand forløpere samt metallert ligand forløperne med ZnCl2 å danne Zn (II) komplekser som inneholder tridentate ligand forløperen5,6,7. Disse ligandforløperne er vist i figur 1. Disse sink (II) komplekser utstilt aktivitet for stoichiometric reduksjon av elektron-fattige aldehyder og er dermed modell komplekser for LADH. Deretter har syntesen og karakteriseringen av en rekke kobber(I) og kobber (II) komplekser som inneholder SNS ligand forløpere blitt rapportert8,9,10.

Selv om LADH er et sink(II) enzym, er vi interessert i å forberede kobolt(II) modellkomplekser av LADH for å få mer spektroskopisk informasjon om kobolt (II) analoger av LADH. Kobolt(II) komplekser er farget, mens sink (II) komplekser er off-white. Siden kobolt(II) komplekser er farget, ultrafiolett synlig spektra av kompleksene kan oppnås, der informasjon om styrken av ligand feltet i kobolt (II) komplekser kan også samles. Ved å bruke informasjon fra gaussiske beregninger og eksperimentelt innhentet ultrafiolett synlig spektra, kan informasjon om styrken i ligandfeltet utledes. Kobolt(II) er en god erstatning for sink(II), siden begge ionene har lignende ioniske radier og lignende Lewis-syrer11,,12.

Den presenterte metoden innebærer å syntetisere og karakterisere modellkomplekser for å forsøke å etterligne den naturlige katalytiske oppførselen til LADH5,6. Vi har tidligere metallert en familie av ligand forløpere med ZnCl2 for å danne sink (II) modellkomplekser av LADH, som modellerte strukturen og reaktiviteten til sink aktive området i LADH4. Gjennom flere eksperimenter har disse pincer ligandene vist seg å være robuste under ulike miljøforhold og har holdt seg stabile med en mangfoldig samling av vedlagte R-grupper. 5,6(andre kan være på)

Tridentate ligands er å foretrekke i forhold til monodentate ligands, fordi de har blitt funnet å være mer vellykket med metallering på grunn av de sterke chelate effektene av tridentate ligands. Denne observasjonen skyldes en mer favorisert entropi av tridentatpincer ligand dannelse i forhold til en monodentate ligand13. Videre er tridentate pincer ligands sannsynlig å hindre dimerization av metallkomplekser, som favoriseres fordi dimerization er sannsynlig å bremse katalytisk aktivitet av et kompleks14. Dermed, ved hjelp av tridentate pincer ligands har vist seg vellykket i organometallisk kjemi i utarbeidelsen av katalytiske aktive og robuste komplekser. SNS pincer komplekser har blitt mindre studert enn andre pincer systemer, som pincer komplekser vanligvis inneholder andre og tredje rad overgang metaller15.

Denne forskningen på metalloenzymer kan bidra til å fremme forståelsen av deres enzymatiske aktivitet, som kan brukes på andre områder i biologi. Denne metoden for å syntetisere modellkomplekser sammenlignet med den alternative metoden (syntetisere hele proteinet til LADH) er gunstig av flere grunner. Den første fordelen er at modellkomplekser er lave i molekylær masse og fortsatt er i stand til nøyaktig å representere katalytisk aktivitet og miljøforhold i det naturlige enzymets aktive område. For det andre er modellkomplekser enklere å arbeide med og produsere pålitelige og relatable data.

Dette manuskriptet beskriver syntetisk forberedelse og karakterisering av to kobolt (II) pincer modell komplekser av LADH. Begge kompleksene har en pincer ligand som inneholder svovel, nitrogen og svoveldonoratomer. Det første komplekset (4) er basert på en imidazol forløper, og den andre (5) er basert på en triazol forløper. Kompleksene viser reaktivitet for stoichiometry reduksjon av elektron fattige aldehyder i nærvær av en hydrogendonor. Disse reaktivitetsresultatene vil bli rapportert i et påfølgende manuskript.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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

1. Syntese av klor-(n 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-metylenimidazol-2-tione)pyridin]kobolt(II)tetraklorkoökoökoösetter [4]3

  1. For å forberede kompleks 4,legg til 0,121 g (3,12 x 10-4 mol) på 2,6-bis(N-isopropyl-N'-methyleneimidazole-2-thione)pyridin (C19H25N5S2)6 til 15 ml acetonitrile i en 100 ml rund nedre kolbe. Deretter tilsetter du 0,0851 g (3,58 x 10-4 mol) koboltklorid (II) heksahydrat (CoCl2·6H2O). Reaksjonsløsningen bør endre farge fra lys gul til smaragdgrønn umiddelbart etter at kobolt(II) kloridheksahydrat tilsettes.
  2. Tilsett en rørestang til kolben. Refluks og rør reaksjonen i 20 timer for å sikre fullstendig reaksjon. Fjern oppløsningsvæsken ved hjelp av en rotovap under redusert trykk.

2. Rekrystallisering av klor-(n 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-metylenimidazol-2-tione)pyridin]kobolt(II)tetraklorkokocobaltat [4] ved langsom dampdiffusjon3

  1. Oppløs solute i acetonitrile (7,5 ml), filtrer løsningen, og plasser løsningen jevnt i 1 dram hetteglass. Fyll hvert hetteglass med 1,5 ml acetonitrileoppløsning.
    1. Tilsett bomull for å dekke hetteglassene, noe som gjør det mulig å bremse dampdiffusjonen. Monter bomullen godt i åpningen på toppen av hetteglasset.
    2. Plasser hetteglassene i en 240 ml krukke som inneholder 50 ml diethyleter. Lukk.
    3. La krystallene vokse over en periode på 1 uke.
      MERK: Rekrystallisering kan ta lengre tid enn 1 dag.

3. Syntese av klor-(n 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-metylenetriazol-2-tione)pyridin]kobolt(II)tetraklorkokoökotett [5]3

  1. For å forberede kompleks 5,legg til 0,183 g (4,70 x 10-4 mol) på 2,6-bis(N-isopropyl-N'-methylenetriazole-2-thione)pyridin (C17H23N7S2)6 til 15 ml acetonitrile i en 100 ml rund nedre kolbe. Til denne løsningen, tilsett 0,223 g (9,37 x 10-4 mol) koboltkloridheksahydrat (CoCl2·6H2O). Reaksjonsløsningen bør endre farge fra lys gul til kongeblå umiddelbart etter at kobolt(II) kloridheksahydrat tilsettes.
    1. Tilsett en rørestang til kolben. Refluks og rør reaksjonen i 20 timer for å sikre fullstendig reaksjon. Fjern oppløsningsvæsken ved hjelp av en rotovap under redusert trykk.

4. Rekrystallisering av klor-(n 3-S,S,N)-[2,6-bis(N-isopropyl-N'-metylenetriazol-2-tione)pyridin]kobolt(II)tetraklorkoökotettat [5] ved langsom dampdiffusjon3

  1. Oppløs solute i acetonitrile (9,0 ml), filtrer løsningen, og plasser løsningen jevnt i 1 dram hetteglass. Fyll hvert hetteglass med 1,5 ml acetonitrileoppløsning.
    1. Tilsett bomull for å dekke hetteglassene, noe som gjør det mulig å bremse dampdiffusjonen. Monter bomullen godt i åpningen på toppen av hetteglasset.
    2. Plasser hetteglassene i en krukke som inneholder 50 ml diethyleter. Lukk hetteglasset med en hette.
    3. La krystallene vokse over en periode på 1 uke.
      MERK: Rekrystallisering kan ta lengre tid enn 1 dag.

5. Røntgenkrystallografi

  1. Monter en krystall på 4 på en nylonløkke. Samle inn data om et Rigaku Oxford Diffraksjon diffractometer. Her samles røntgendiffraksjonsdata på 173 (2) K. Løs krystallstrukturen ved hjelp av Olex216- og ShelXT 17-strukturløsningsprogrammer ved hjelp av direkte metoder.17 Avgrens strukturen med ShelXL18 raffinement pakken ved hjelp av minst firkanter minimering.
  2. Monter en krystall på 5 på en nylonløkke. Samle røntgendiffraksjonsdataene på et Rigaku Oxford Diffraksjon diffractometer. Her samles røntgendiffraksjonsdata på 173 (2) K. Løs krystallstrukturen ved hjelp av Olex216- og ShelXT 17-strukturløsningsprogrammer ved hjelp av direkte metoder.17 Avgrens strukturen med ShelXL18 raffinement pakken ved hjelp av minst firkanter minimering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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

Syntese
Syntsavrene av komplekser 4 og 5 ble utført ved å reagere på en acetonitrile oppløsning som inneholder en bis-tione ligand forløper med kobolt (II) klorid heksahydrat (Figur 2). Denne reaksjonen skjedde ved en reflukstemperatur i nærvær av luft. Generelt ble komplekser 4 og 5 observert å være løselig i acetonitrile, dimetylsulfoksid, diklormetan og metanol. Kompleks 4 var grønn i farge og kompleks 5 var blå i fargen. Prosentavkastningen for kompleks4 og 5 var kvantitativ.

Røntgenkrystallografi
Enkeltkrystaller av komplekser 4 og 5 ble oppnådd via en langsom dampdiffusjonsmetode, hvor forbindelsene ble oppløst i acetonitrile, og dietyleterdamp fikk lov til å sakte spre seg til hver løsning. Denne rekrystalliseringsmetoden er en utmerket måte å dyrke enkeltkrystaller for vanskelig å krystallisere prøver. Tabell 1 viser forbedringsdata for de to kompleksene, og enkeltkrystallstrukturene vises i figur 3 og figur 4. Basert på enkeltkrystallstrukturene inneholder hver enhetscelle to kobolt(II) SNS-pincerkasjoner og en [CoCl4]2- motanion. Oksidasjonstilstanden til koboltion i kation og anion er Co2 +. Krystallstrukturer av komplekser 4 og 5 har blitt deponert i Cambridge Structural Database (avsetningtall 1946448 og 1946449).

Begge kompleksene viser pseudo-tetrahedral geometri om kobolt (II) metallsenter med ett nitrogen og to svoveldonoratomer koordinert til metallsenteret. Videre har begge kompleksene en tetrachloride motanion. Co-N- og Co-S-obligasjonslengdene for kompleks4 og 5 er nesten identiske i verdi. Co-N obligasjonslengde er 2.084(3) Å i 4 og 2.0763(16) Å i 5. Co-S obligasjonslengder i 4 er 2.2927(12) Å og 2.3386(11) Å. På samme måte er Co-S-obligasjonslengdene i 5 2.3180(6) Å og 2.3227(6) Å. For komplekser 4 og 5,er obligasjonslengdene lik de tidligere rapporterte19. Co-Cl obligasjonslengder er 2.2256(13) Å i 4 og 2.2116(6) Å i 5.

Karbonsvovelbindingen på 1.710(4) Å og 1.714(4) Å i 4 og 1.693(2) Å og 1.698(2) Å i 5 er like for de to kompleksene og mellom det som vanligvis observeres for C-S enkeltobligasjoner (1,83 Å) og C=S doble bindinger (1,61 Å)20.

Som tidligere nevnt inneholder komplekser 4 og 5 begge en tetrachloride motanion. Obligasjonslengde for 4 er 2.2709(12) Å, 2.2709(12) Å, 2.2949(11) Å og 2.2950(11) Å. Disse kan sammenlignes med kompleks 5, som er 2.2737(6) Å, 2.2737(6) Å, 2.2956(6) Å og 2.2956(6) Å. Co-N- og Co-S-obligasjonslengdene i 4 og 5 er i god enighet med Co-N(histidine) og Co-S(cysteine) obligasjonslengder i kobolt(II)-erstattet analog av leveralkohol dehydrogenase. I dette enzymet er kobolt-N(histidin) obligasjonslengden 2,04 Å, og kobolt-S(cysteine) obligasjonslengder er 2,29 Å og 2,33 Å. 21 Å. 21 Å.21 21 Å. 21.

I kompleks 4er N-Co-S-bindingsvinklene 108,77(10)° og 114,03(10)°, mens de i kompleks 5 er 112,58(5)° og 114,15 (5)°. N-Co-S-obligasjonsvinklene er nær hverandre, og eventuelle forskjeller kan skyldes den varierende elektronikken til de to kompleksene. N-Co-Cl-bindingsvinklene i henholdsvis 4 og 5 er henholdsvis 107,91(10)° og 107,59(5).) S-Co-S-vinkelen ble målt som 99,79 (5)° for 4 og 102,78(3)° for 5. Til slutt er S-Co-Cl-bindingsvinklene for 4 117,98(5)° og 108,43(5)° og for 5 er 111,76(3)° og 107,93(3)°.

Tau-4-parameteren ble også bestemt for komplekser 4 og 5. Tau-4-parameteren for kompleks 4 er 0,907, og tau-4-parameteren for kompleks 5 er 0,94522. Begge tau-4-parametrene er mer konsistente med tetrahedral geometri om koboltsenteret enn firkantet planargeometri. Tau-4-parameteren for et tetrahedralkompleks er lik en, og tau-4-parameteren for et firkantet planarkompleks er lik null.

Elementanalyse
For å studere bulkrenheten på 4 og 5gjennomgikk de rekrystalliserte kompleksene elementære analyser. Resultatene er oppsummert i tabell 2. Dataene her tyder på at komplekser 4 og 5 er rene, fordi de beregnede prosentandelene av karbon, hydrogen og nitrogen er i utmerket enighet med de funnet prosentandelene av karbon, hydrogen og nitrogen.

Elektrospray masse spektrometri
Utarbeidelsen av komplekser 4 og 5 ble også bekreftet ved hjelp av elektrospraymassespektrometri. Elektrospraymassespektret ble samlet inn ved hjelp av en direkte strømningsinjeksjon. Injeksjonsvolumet var 5 μL. Dataene ble samlet inn på et Agilent QTOF-instrument i positive og negative ionmoduser. De optimaliserte forholdene var som følger: kapillær = 3000 kV, kjegle = 10 V, kildetemperatur = 120 °C. For kompleks 4, i positiv ionmodus ble molekylær ion observert ved m /z = 481.0631. I negativ ionemodus ble [CoCl3]- ion observert ved m/z 163.8433. For kompleks 5,i positiv ionmodus, ble molekylær ion observert ved m /z 483.0503. I negativ ionemodus ble [CoCl3]- ion observert ved m/z 163.8413.

Ultrafiolett synlig spektroskopi
Komplekser 4 og 5 ble analysert ved hjelp av ultrafiolett synlig spektroskopi for å få ytterligere innsikt i det elektroniske miljøet i kompleksene. Komplekser 4 og 5 ble oppløst i acetonitrile for å danne separate løsninger. Kompleks 4 var 1,0 x 10-4 M i konsentrasjon og kompleks 5 var 9,2 x 10-4 M i konsentrasjon. Kompleks 4 viste tre topper i den synlige regionen på 680 nm (ε = 1300 M-1cm-1), 632 nm (ε = 1100 M-1cm-1)og 589 nm (ε = 1200 M-1cm-1). Kompleks 5 viste fire topper i den synlige regionen på 682 nm (ε = 1300 M-1cm-1),613 nm (ε = 850 M-1cm-1), 588 nm (ε = 790 M-1cm-1)og 573 nm (ε = 820 M-1cm-1).

Figure 1
Figur 1: SNS pincer ligand forløpere tidligere benyttet. Ligand forløpere basert på bis-imidazol og bis-triazole moieties. (A) R = iPr, (B) R = neopentyl, (C) R = N-butyl. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Syntese av komplekser 4 og 5. Syntetisk ordning for å forberede komplekser 4 og 5. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Solid-state struktur av kompleks 4. Solid-state enkelt krystall struktur av komplekse 4. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Solid-state struktur av komplekse 5. Solid-state enkelt krystall struktur av komplekse 5. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Ultrafiolett synlig spektrum av kompleks 4. Ultrafiolett synlig spektrum av kompleks 4 (1,0 x 10-4 M) i acetonitril. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 6
Figur 6: Ultrafiolett synlig spektrum av kompleks 5. Ultrafiolett synlig spektrum av kompleks 5 (9,15 x 10-4 M) i acetonitril. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

4 5
α/° 90 90
β/° 97.2252(19) 90.770(2)
γ/° 90 90
Volum/Å3 5462.6(2) 4852.0(2)
Z 4 4
ρcalcg/cm3 (norsk) 1.516 1.6
μ/mm 1 11.526 1.56
F(000) 2556 2380
Krystall størrelse/mm3 0,24 × 0,22 × 0,06 0,28 × 0,08 × 0,06
Stråling CuKα (λ = 1,54184) MoKα (λ = 0,71073)
2Θ-serien for datainnsamling/- 7,39 til 142,76 6.596 til 65.254
Indeksområder -26 ≤ h ≤ 29, -8 ≤ k ≤ 8, -39 ≤ l ≤ 31 -27 ≤ h ≤ 28, -17 ≤ k ≤ 13, -33 ≤ l ≤ 32
Refleksjoner samlet 10233 21514
Uavhengige refleksjoner 5235 [Rint = 0,0565, Rsigma = 0,0739] 8079 [Rint = 0,0262, Rsigma = 0,0315]
Data/begrensninger/parametere 5235/0/312 8079/0/289
Godhet i form på F2 0.978 1.035
EndeligE R-indekser [I>=2σ (I)] R1 = 0,0529, wR2 = 0,1246 R1 = 0,0398, wR2 = 0,0845
Endelige R-indekser [alle data] R1 = 0,0758, wR2 = 0,1361 R1 = 0,0610, wR2 = 0,0964
Største diff. topp/hull / e Å-3 0.99/-0.55 0.59/-0.46

Tabell 1: Tabellutvidelsesdata for komplekser 4 og 5. Røntgenforbedrings- og innsamlingsdata for komplekser 4 og 5.

Komplekse Beregn % C Funnet % C Beregn % H Funnet % H Beregn % N Funnet % 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

Tabell 2: Elementære analyseresultater for kompleks4 og 5. Elemental analyserer resultater for prosent karbon, hydrogen og nitrogen for komplekser 4 og 5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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

Utarbeidelsen av komplekser 4 og 5 er facile. Hovedtrinnet er å legge til den solide CoCl2·6H2O til en acetonitrile løsning som inneholder den respektive ligandforløperen. Løsningen blir mørk grønn i løpet av sekunder etter tillegg av CoCl2·6H2O for å danne kompleks 4. Løsningen blir lys blå etter tillegg av CoCl2·6H2O for å danne kompleks 5. For å sikre fullstendig reaksjon, er løsningen plassert på refluks over natten.

For å vokse enkeltkrystaller av komplekser 4 og 5,må acetonitrileløsningen som inneholder komplekser 4 eller 5 være konsentrert. Kompleksene må oppløses i en minimal mengde acetonitrile for å produsere løsningene som inneholder komplekset så konsentrert som mulig. Enkeltkrystaller på 4 og 5 dyrkes ved å legge til acetonitrileoppløsning som inneholder komplekse 4 eller 5 til 1 dram hetteglass. Disse 1 dram hetteglass som inneholder en løsning av komplekse 4 eller 5 er plassert i en lukket krukke som inneholdt dietyeter. For å bremse hastigheten som diethyl eter sprer seg inn i acetonitrile løsningen, legges en bomullsdott til hvert 1 dram hetteglass. Bomullsballen må være veldig tettsittende for å bremse frekvensen av diffusjon. Bruken av bomull for å bremse spredningen av dietyleter kan brukes av andre til å dyrke enkeltkrystaller for tøffe prøver.

Hvis konsentrasjonen av metallkomplekset i acetonitrile for rekrystallisering ikke er sterk nok, vil enkeltkrystaller ikke danneseg. Produktet etter rekrystalliseringsforsøket kan være en oljeaktig rest. Forskere må sørge for at metallkomplekset har en høy nok konsentrasjon for enkeltkrystaller å danne.

Så vidt vi vet, har ingen andre kobolt (II) erstattet modellkomplekser av leveralkohol dehydrogenase blitt publisert i litteraturen. Fremtidig arbeid vil fokusere på å sammenligne eksperimentelt innhentet UV-synlig spektra med spektra spådd av Gaussian beregninger for å bestemme ligand feltstyrken til pincer ligands. Nåværende arbeid i Miecznikowski-laboratoriet fokuserer på å forberede koboltsubstituert modellkomplekser av leveralkohol dehydrogenase som ikke inneholder [CoCl4]2- som motanion. Disse kompleksene blir for tiden screenet for reduksjon av elektron fattige aldehyder og keetoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

John Miecznikowski fikk økonomisk støtte fra følgende for dette prosjektet: Connecticut NASA Space Grant Alliance (Award Number P-1168), Fairfield University Science Institute, College of Arts and Sciences Publication Fund, Fairfield University Fakultet Summer Research Stipend, og National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1827854) for midler til å kjøpe en 400 MHz NMR spektrometer. Han takker også Terence Wu (Yale University) for hjelp til å skaffe elektrospray masse spektra. Jerry Jasinski anerkjenner National Science Foundation-Major Research Instrumentation Program (Grant Number CHE-1039027) for midler til å kjøpe en røntgendiffractometer. Sheila Bonitatibus, Emilse Almanza, Rami Kharbouch og Samantha Zygmont anerkjenner Hardiman Scholars Program for å gi sitt sommerforskningsstipend.

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).
Utarbeidelse av SNS Kobolt (II) Pincer Modell Komplekser av Leveralkohol Dehydrogenase
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Miecznikowski, J. R., Jasinski, J. P., Kaur, M., Bonitatibus, S. C., Almanza, E. M., Kharbouch, R. M., Zygmont, S. E., Landy, K. R. Preparation of SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexes of Liver Alcohol Dehydrogenase. J. Vis. Exp. (157), e60668, doi:10.3791/60668 (2020).More

Miecznikowski, J. R., Jasinski, J. P., Kaur, M., Bonitatibus, S. C., Almanza, E. M., Kharbouch, R. M., Zygmont, S. E., Landy, K. R. Preparation of SNS Cobalt(II) Pincer Model Complexes of Liver Alcohol Dehydrogenase. J. Vis. Exp. (157), e60668, doi:10.3791/60668 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter