Chelatowanie jonów miedzi za pomocą kwasów aminohydroksamowych jako potencjalny sposób usuwania ich z organizmu cd.

2. Struktura i stałe tworzenia kompleksów

2.1. STRUKTURA METALOMAKROCYKLI

Badano opisywane wczeÅ›niej w literaturze analogiczne do eterów koronowych pentameryczne zwiÄ…zki kompleksowe typu 12- metalokorona- 4 miedzi i kwasów hydroksamowych: malonomonohydroksamowego [5], β-alaninohydroksamowego [4], α-glicylohydroksamowego i α-fenylohydroksamowego [3].



Spektrometria mas pozwoliła odnaleźć dokładną masę cząsteczkową kompleksów, a ta z kolei pozwalała spekulować na temat ich struktury. Pomiary przeprowadzono używając spektrometru mas typu micrOTOF-Q, Bruker Daltonics. Jako technikę jonizacji zastosowano elektrorozpylanie. Użyto także kwadrupolowego analizatora masy, który w jednym momencie przepuszcza tylko jony o określonym stosunku masy do ładunku (eksperyment MS/MS), by oszacować stabilność badanych struktur. Roztwór liganda sporządzono używając jako rozpuszczalnika mieszaniny metanolu oraz wody w stosunku objętościowym 1:1. Stężenie jonów Cu2+, dodawanych w soli Cu(ClO4)2 wyniosiło 10-4M, a stężenie odpowiedniego liganda 2*10-4M. Pomiary wykonano w zakresie stosunku m/z od 50 do 2000. Wyniki i proponowane struktury zebrano w poniższej tabeli:



Tandemowa spektrometria mas (MS/MS) wykazaÅ‚a wyjÄ…tkowÄ… stabilność kompleksów [Cu5Pheha4H-4]2+ oraz [Cu5Pheha3GlyhaH-4]2+; ich forma nie zmieniaÅ‚a siÄ™ nawet przy energii do 35eV; w wyższych energiach obserwowano rozpad bocznego Å‚aÅ„cucha hydroksamu fenyloalaniny, przy czym rdzeÅ„ kompleksu pozostawaÅ‚ niezmieniony. WydawaÅ‚o siÄ™ zatem interesujÄ…ce wyznaczenie staÅ‚ych trwaÅ‚oÅ›ci powstaÅ‚ych form kompleksowych kwasów α-glicylohydroksamowego oraz α-fenylohydroksamowego.


gdzie E0 – potencjaÅ‚ standardowy elektrody [mV], E – mierzony potencjaÅ‚ [mV], [H+] – stężenie jonów wodorowych, SL – nachylenie charakterystyki elektrody. W poniższych eksperymentach użyto systemu do automatycznego miareczkowania Metrhom wyposażonego w szklanÄ… kombinowanÄ… elektrodÄ™. Miareczkowania przeprowadzono w buforze KNO3 o sile jonowej 0,1M, zakwaszonego dodatkowo HNO3 o koÅ„cowym stężeniu 0,004M. Stężenia ligandów wynosiÅ‚y 4mM, a ich stosunek molowy do jonów Cu2+ wynosiÅ‚ od 1:2 do 1:4. Miareczkowanie przeprowadzono w zakresie pH 2-11. StaÅ‚e tworzenia kompleksów opisuje równanie (2); staÅ‚Ä… trwaÅ‚oÅ›ci dla tego procesu można przedstawić wzorem (3)


Wszystkie stałe obliczono za pomocą programu Hyperquad 2006. Stałe protonacji ligandów i stałe tworzenia się dimerów ligandów i miedzi są zgodne z danymi literaturowymi podobnych pomiarów potencjometrycznych przeprowadzanych w metanolu [8]. Stałe tworzenia się pentametrów w środowisku wodnym odbiegają nieznacznie od stałych tworzenia w MetOH. Pomiary potencjometryczne potwierdziły również istnienie nie odnotowanego jeszcze w literaturze mieszanego kompleksu [Cu5Pheha3GlyhaH-4]2+.



Wartości obliczonych stałych zebrano w poniższej tabeli


StaÅ‚e trwaÅ‚oÅ›ci kompleksów kwasów hydroksamowych α-fenylohydroksamowych (Pheha) i α-glicylolohydroksamowych (Glyha) z miedziÄ…

Poniżej przedstawiono zakres występowania kompleksu mieszanego Cu5Pheha3GlyhaH-4 w zależności od pH (wykres wykonany w programie Hyperquad 2006).



LITERATURA

[1] BERTINI I., MESSORI L., VIEZZOLI M.S., Handbook of Metal-Ligand Interactions in Biological Fluids. Bioorganic Chemistry (vol.1 )Copper proteins, New York 1995.
[2] CHAN W.Y., GARNICA W.Y., RENNERT O.M., Handbook of Metal-Ligand Interactions in Biological Fluids. Bioinorganic Medicine (vol.2) Genetic trace metal disturbances, New York 1995.
[3] DALLAALLE F., TEGONI M., Speciation and structure of copper(II) complexes with (S)-phenylalanine- and (S)-tryptophanhydroxamic acids in methanol/water solution: a combined potentiometric, spectrophotometric, CD and ESI-MS study; Polyhedron 20 (2001) 2697–2704.
[4] FARKAS E. et al., Synthesis and characterisation of Cu2+, Ni2+ and Zn2+ binding capability of some amino- and imidazole hydroxamic acids: Effects of substitution of side chain amino-N for imidazole-N or hydroxamic-N-H for N-CH3 in metal complexation, Polyhedron 26(2007) 543-554.
[5] GUMIENNA-KONTECKA E. et al., A New Cu(II) [12]metallocrown-4 pentanuclear complex based on a Cu(II)-malonomonohydroxamic acid unit, New J. Chem., 2007, 31, 1798–1805.
[6] KABALT-PENDIAS A., Biochemia pierwiastków śladowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
[7] LIPPARD S.L., BERG J.M., Podstawy chemii bionieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998.
[8] SZEMCZUK W., Toksykologia, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002.