Σύνθεση και χαρακτηρισμός της δομής νέων ενώσεων συναρμογής δισθενών μετάλλων με ligands δότες ατόμων αζώτου και οξυγόνου: μελέτη της βιολογικής δραστικότητας

Abstract

The aim of this thesis was the synthesis, characterization and study of the biological activity of new coordination complexes of bivalent transitional metals with ligands substituted salicylaldehydes (X–saloH), 2–hydroxy–phenones (ketoΗ) and α–διιμίνες (bipy, phen, neoc, dpamH). Within this scope, forty-one new coordination compounds of Cu, Ni, Cd and Pd were synthesized and characterized. More specifically, seven copper complexes under the general formula [Cu(X–salo)2(S)x] and [Cu(keto)2(S)x], where S = CH3OH or H2O and x = 0–2, fifteen nickel complexes under the general formula [Νi(5–X–salo)2(CH3OH)2] for the neutral complexes, [Νi(dpamH)2(X–salo)]Υ, (where Υ= Cl ή (NO3)) for the cationic and [Ni4(L)4(μ3–CH3O)4(CH3OH)4]for the tetranuclear nickel cubane type clusters, where HL = 5–CH3–saloH, or ppoH, or bpoH. Moreover fifteen cadmium complexes were synthesized, three of which without the presence of a-diimine and twelve with the presence of a-dimines, with different nuclearity (mononuclear, dinuclear and trinuclear). Finally four palladium complexes under the general formula [Pd(X–salo)2] were synthesized and characterized. Complexes were characterized with Infra-red (ΙR) spectroscopy, ulta-violet visible (UV–vis) spectroscopy and nuclear magnetic resonance (1H–NMR), elemental analysis, room temperature magnetic measurements, molecular conductivity measurements, cyclic voltammetry, thermo-analytic teqniques and X-Ray diffraction analysis. It is important to mention that the ligands (Χ–saloH) present different coordination modes, some of which appeared for the first time in cadmium complexes of this thesis. Additionally, spectroscopic (UV-vis) and physicochemical (viscosity measurements) techniques (as well as cyclic voltammetry for cooper and nickel complexes) have been employed in order to study the binding mode and strength of the complexes to calf–thymus (CT) DNA, while competitive studies with ethidium bromide (EB) performed by fluorescence have revealed the ability of the complexes to displace the DNA–bound EB. In conclusion intercalation is the most possible mode of interaction of all complexes with CT DNA, while for cationic nickel complexes, an electrostatic interaction with CT DNA may exist. The interaction of the complexes with serum albumin proteins (SA) has been studied by fluorescence emission spectroscopy and the determined binding constants exhibit relative high values, indicating their rather tight binding to the SA in order to get transported towards their potential targets and upon arrival complexes have the potential to get released.

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η μελέτη της βιολογικής δραστικότητας νέων ενώσεων συναρμογής δισθενών μεταβατικών μετάλλων με ligands υποκατεστημένες σαλικυλαλδεΰδες (X–saloH), 2–υδροξυ–φαινόνες (ketoΗ) και α–διιμίνες (bipy, phen, neoc, dpamH). Σε αυτό το πλαίσιο, παρασκευάστηκαν και χαρακτηρίστηκαν σαρανταμία νέες σύμπλοκες ενώσεις των δισθενών μετάλλων Cu, Ni, Cd και Pd. Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν επτά ενώσεις του χαλκού με γενικούς τύπους [Cu(X–salo)2(S)x] και [Cu(keto)2(S)x], όπου S = CH3OH ή H2O και x = 0–2, δεκαπέντε ενώσεις του νικελίου με γενικούς τύπους [Νi(5–X–salo)2(CH3OH)2] για τις ουδέτερες ενώσεις, [Νi(dpamH)2(X–salo)]Υ, (όπου Υ= Cl ή (NO3)) για τις κατιονικές και [Ni4(L)4(μ3–CH3O)4(CH3OH)4]για τις τετραπυρηνικές τύπου κουβανίου, όπου HL = 5–CH3–saloH, ή ppoH, ή bpoH. Επίσης παρασκευάστηκαν δεκαπέντε ενώσεις του καδμίου, τρεις εκ των οποίων απουσία α–διιμινών ([Cd(5–NO2–salo)2(CH3OH)2], [Cd(5–Br–salo)2(CH3OH)]2 και [Cd(5–Cl–salo)2(CH3OH)]2) και δώδεκα παρουσία α–διιμινών με διαφορετική πυρηνικότητα (μονομερή, διμερή και τριμερή). Τέλος, παρασκευάστηκαν και τέσσερις ενώσεις του παλλαδίου με γενικό τύπο [Pd(X–salo)2]. Ο χαρακτηρισμός των ενώσεων έγινε με φασματοσκοπία υπερύθρου (ΙR), υπεριώδους ορατού (UV–vis) και πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (1H–NMR), στοιχειακές αναλύσεις, μετρήσεις μαγνητικής επιδεκτικότητας σε θερμοκρασία δωματίου, μετρήσεις μοριακής αγωγιμότητας, κυκλική βολταμμετρία, θερμοαναλυτικές μελέτες και κρυσταλλογραφία ακτίνων–Χ. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι τα ligands (Χ–saloH) παρουσιάζουν διάφορους τρόπους συναρμογής, μερικοί εκ των οποίων εμφανίστηκαν για πρώτη φορά σε ενώσεις του καδμίου αυτής της διατριβής. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση των ligands και των ενώσεών τους με το CTDNA μελετήθηκε φασματοσκοπικά με τη χρήση φασματοσκοπίας UV–visκαι φασματοσκοπία εκπομπής φθορισμού (μελέτη της ανταγωνιστικής δράσης με το EB), με μετρήσεις ιξώδους, και με κυκλική βολταμμετρία (για τα σύμπλοκα του χαλκού και του νικελίου). Επίσης με φασματοσκοπία φθορισμού ερευνήθηκε η ικανότητα των ligands και των ενώσεών τους να αλληλεπιδρούν με τις αλβουμίνες BSA και HSA. Από τις μελέτες που πραγματοποιήθηκαν συμπεραίνεται ότι ο πιθανότερος τρόπος αλληλεπίδρασης των συμπλόκων με το CTDNA στο σύνολό τους είναι η παρεμβολή. Στα κατιονικά σύμπλοκα του νικελίου, πέραν της παρεμβολής εμφανίζεται και ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση με το DNA. Όλες οι ενώσεις που μελετήθηκαν έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με αλβουμίνες ορού αίματος BSA και HSA, με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να μεταφερθούν και να απελευθερωθούν από την αλβουμίνη όταν φτάσουν στα κύτταρα στόχους.