Néhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata

Átírás

1 PAO EGYETEM éhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS Készítette: Kripli Balázs okleveles vegyész Témavezető: Dr. Speier Gábor egyetemi tanár PAO EGYETEM KÉMIAI ÉS KÖRYEZETTUDOMÁYI DOKTORI ISKOLA Veszprém 2011

2 éhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Kripli Balázs Készült a Pannon Egyetem Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskolájának keretében. Témavezető: Dr. Speier Gábor Elfogadásra javaslom (igen/nem)... (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton... %-ot ért el. Veszprém, Szigorlati Bizottság elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve:... igen/nem Bíráló neve:... igen/nem... (aláírás)... (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján... %-ot ért el. Veszprém,... A doktori (PhD) oklevél minősítése: Bíráló Bizottság elnöke... EDT elnöke

3 Kivonat éhány szuperoxid dizmutáz és kataláz enzimmodell vizsgálata Készítette: Kripli Balázs Mérnöki Kar, Kémia Intézet, Szerves Kémia Intézeti Tanszék Témavezető: Dr. Speier Gábor A természetes szuperoxid dizmutáz (SOD)-enzimek hiányos működését, ennek következtében a szuperoxid gyök-anion kumulálódását, számos betegség (pl. AIDS, rák, gyulladásos betegségek stb.) egyik kiváltó okaként tartják számon. Ennek eredményeképpen az utóbbi évtizedben jelentős érdeklődés irányult mesterséges helyettesítők előállítására és vizsgálatára. A természetes SOD-enzimek mintájára Fe, Mn, Cu/Zn és i átmenetifém-tartalmú modelleket egyaránt előállítottak és teszteltek. Az eredmények alapján úgy tűnik, hogy a SOD-katalízis során a fém redoxi átmenete fontos szerepet játszik. Az ismeretek alapján azok a vegyületek mutatnak SOD utánzó aktivitást, melyeknek redoxi potenciálja a O 2 /O 2 és O 2 /H 2 O 2 átmeneteknek megfelelő -0,16 V < E 1/2 (vs. HE) < +0,89 V határértékek közé esik ph = 7 esetén (1a). [SOD] 2 O H + H 2 O 2 + O 2 (1a) Az alkalmazott izoindolin-tartalmú ligandumokkal (HL 1 -HL 7 ) előállított Mn(II)- Fe(II)- i(ii)- és Cu(II)-komplexeket spektroszkópiai módszerekkel jellemeztük. A SOD-utánzó méréseket kompetitív kinetikai módszerrel BT (nitroblue tetrazolium) és citokróm c(iii) reagens jelenlétében is elvégeztük. Az élő szervezetekben felhalmozódó hidrogén-peroxid bomlási folyamatai a sejtfalra nézve káros, reaktív oxigén származékokhoz (szuperoxid, hidroxilgyök stb.) vezethetnek. Ennek kiküszöbölésére az élő szervezetekben ún. kataláz enzimek szolgálnak, amelyek a hidrogén-peroxid vízzé és dioxigénné történő reakcióját katalizálják (1b). kataláz 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 Kataláz modellként előállítottuk a [Mn II (HL 1 )]Cl 2 összetételű komplexet. Szerkezetét spektroszkópiai (IR, UV-Vis, ESR) mérésekkel, illetve röntgendiffrakciós méréssel igazoltuk. Vizsgáltuk az előállított komplex kataláz aktivitását és megállapítottuk, hogy az előállított komplex katalizálja a H 2 O 2 vízzé, illetve dioxigénné való dizmutációját, tehát reakciói funkcionális kataláz modellnek tekinthetők. (1b)

4 Abstract Examination of some models for superoxide dismutase and catalase enzymes By: Balázs Kripli Faculty of Engineering, Institute of Chemistry, Department of Organic Chemistry Supervisor: Dr. Gábor Speier Malfunction of superoxide dismutase (SOD) enzymes may lead to cumulation of superoxide radical anion that is held as the reason for several diseases (AIDS, cancer, inflammations). This commonality provides the opportunity to control the diseases by using synthetic SOD mimics that can suppress the superoxide concentration to a safe level. Artificial scavengers with various metal ions (Mn, Fe, i, Cu) have been prepared and tested. Based on the current knowledge, those transition metal complexes show SOD scavenger activity that have a metal-associated redox potential between the redox potentials of the two steps of the spontaneous superoxide dismutation process: the O 2 /O 2 at V and the O 2 /H 2 O 2 at V vs. HE at ph = 7 value (1a). [SOD] 2 O H + H 2 O 2 + O 2 With the syntetized isoindoline-based ligands (HL 1 -HL 7 ) the Fe(II),- Mn(II),- i(ii)-, Co(II)- and Cu(II)-complexes have been prepared and characterized by various spectroscopic methods. SOD-like activity tests have been made with competitive kinetic methods in aqueous HEPES buffer using BT (nitroblue tetrazolium) or cytochrome c(iii) reagents according to the standard McCord Fridovich method. Catalases are enzymes that protect cells from deleterious effects of hydrogen peroxide, a by product of respiration, by disproportionating H 2 O 2 into water and dioxygen (1b). Catalase 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 As a catalase model compound we prepared the [Mn II (HL 1 )]Cl 2 complex, which has been fully characterized by (IR, UV-Vis, ESR and X-ray diffraction analyses). The complex is an active catalyst in the dismutation of H 2 O 2 to water and dioxygen therefore we are can consider the eximaned reaction to be the functional model of catalase. (1a) (1b)

5 Zusammenfassung Untersuchungen über Superoxide Dismutase und Katalase Models Doktorvater: Dr. Gábor Speier Von: Balázs Kripli Fakultät von Ingenierwesen, Institute für Chemie Die fehlhafte Wirksamkeit der Superoxid Dismutase Enzyme erhöht die Konzentration der Superoxide wird erhöht und nach allgemeinen Meinungen ist das die Ursache für verschieden Krankheiten wie z.b. AIDS, Krebs und Entzündungen. Aus diesem Grund wurden Fe(II)-, Mn(II)- und i(ii)-haltige Modelle als künstliche Enzyme hergestellt und getestet. Diese Untersuchungen ergaben, dass die Redox-Eigenschaften von den entsprechenden Metallen eine wichtige Rolle spielt. Es scheint so, dass diese SOD-Modelle zeigen gute Aktivität, die die Halbpotentiale zwischen den von O 2 /O 2 und O 2 /H 2 O 2 fallen -0,16 V < E 1/2 (vs. HE) < +0,89 V bei ph = 7 (1a). [SOD] 2 O H + H 2 O 2 + O 2 Wir haben verschiedene isoindolinhaltige Fe(II)-, Mn(II)-, Co(II)-, i(ii)- und Cu(II)-Komplexe mit den Liganden (HL 1 -HL 7 ) hergestellt und ihre Struktur spektroskopisch festgestellt. Die SOD-Aktivität Messungen wurden mit der Hilfe Von kompetitiven kinetischen Methoden in der Anwesenheit von BT (itroblau tetrazolium) und citokrom c(iii) Reagent ausgeführt. Katalase 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 Die Ansammlung von Hydrogen-Peroxide in den lebenden Organizmen führt infolge seiner Zersetzung zu reaktiven Derivaten (Superoxide, Hydroxyl-Radikal, usw.) die die Zellwand beschädigen. Um das zu verhindern wird Hydrogen-Peroxide durch den Enzym Katalase zu Wasser und Sauerstoff umgewandelt (1b). [Mn II (HL 1 )]Cl 2 wurde hergestellt, seine Struktur bestimmt und seine Katalase-Aktivität untersucht. Es hat sich ausgestellt, dass der Komplex H 2 O 2 zersetzt und dabei entstehen Wasser und Sauerstoff. (1a) (1b)

6 Tartalomjegyzék Bevezetés 1 1. Irodalmi áttekintés Enzimek, mint biokatalizátorok Enzimmodellek Szuperoxid dizmutáz enzimek Mangántartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek Vastartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek Kobalttartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek ikkeltartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek Réztartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek SOD-utánzó vegyületek Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD-utánzó vegyületekkel BT reagens jelenlétében Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD-utánzó vegyületekkel citokróm c(iii) reagens jelenlétében Kataláz enzimek Mangántartalmú kataláz enzimek Ligandumszintézis Célkitűzések Eredmények és értékelésük A ligandumok szintézise és szerkezetük azonosítása Mn II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése Fe II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése Co II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése i II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése Cu II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése Cu II (HL n )Cl 2 és Cu II (L n )Cl SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése Mn II (L n ) 2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata Fe II (L n ) 2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata Co II (L n ) 2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata i II (L n ) 2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata Cu II (L n ) 2 modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata 76

7 4.3. Cu II (HL n )Cl 2 és Cu II (L n )Cl modellvegyületek SOD-utánzó aktivitása és redoxi tulajdonságainak vizsgálata Kataláz modellek A [Mn II (HL 1 )]Cl 2 összetételű modellvegyület előállítása és jellemzése A [Mn II (HL 1 )]Cl 2 modellvegyület kataláz aktivitása Összefoglalás Kísérleti rész Irodalomjegyzék 102

8 A DOLGOZATBA ELŐFORDULÓ RÖVIDÍTÉSEK DMF,-dimetil-formamid DMF-d 7 deuterált,-dimetil-formamid MeOH metanol MeC acetonitril EtC propionitril py piridin n-buoh normál butil-alkohol FT-IR Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia KBr kálium-bromid UV-Vis ultraibolya-látható spektroszkópia A u V k DMSO BT nukleofil addíció kezdeti sebesség dimetil-szulfoxid 2,2 -bisz(4-nitrofenil)-5,5 -difenil-3,3 -(3,3 -dimetoxi-4,4 - difenilén) ditetrazolium klorid (nitroblue tetrazolium) ε moláris abszorpciós együttható (M -1 cm -1 ) HL 1 1,3-bisz(2 -benzimidazolil-imino)-izoindolin HL 2 1,3-bisz(-metil-2 -benzimidazolil-imino)-izoindolin HL 3 1,3-bisz(2 -tiazolil-imino)-izoindolin HL 4 1,3-bisz (2 -piridil-imino)-izoindolin HL 5 1,3-bisz(3 -metil-2 -piridil-imino)-izoindolin HL 6 1,3-bisz(4 -metil-2 -piridil-imino)-izoindolin HL 7 1,3-bisz(2 -benztiazolil-imino)-izoindolin MR mágneses magrezonancia spektroszkópia Cis cisztein Glu glutaminsav Asp aszparaginsav Arg arginin His hisztidin Tyr tirozin Trp triptofán Gln glutamin

9 Asn Lys Ser ESR EXAFS Et 3 n-bu 4 ClO 4 HE SCE aszparagin lizin szerin elektron spin rezonancia finomszerkezetű abszorpciós élközeli spektroszkópia trietil-amin n- tetra-butil-ammónium perklorát normál hidrogén elektród telített kalomel elektród

10 Szeretném kifejezni köszönetemet témavezetőmnek, Dr. Speier Gábor egyetemi tanárnak, valamint Dr. Kaizer József egyetemi docensnek az elmúlt évek során nyújtott segítségükért, szakmai tanácsaikért. Köszönöm továbbá kutatócsoportunk minden tagjának ösztönzését, segítőkészségét, közülük is Dr. Pap József Sándor tudományos munkatársnak a a SOD-mérések során nyújtott segítségét. Mindenekelőtt megköszönném Dr. Korecz Lászlónak (MTA Kémiai Kutatóközpont) az ESR-spektrumok elkészítését, Dr. Párkányi Lászlónak (MTA Kémiai Kutatóközpont)és Dr. Michel Giorginak (Spectropole, Université Aix-Marseille) a röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálatok felvételeit és a Radiokémia Tanszéknek (Pannon Egyetem) a ciklikus voltametria mérések lehetőségét.. Továbbá a Szerves Kémia Intézeti Tanszék minden munkatársának bármiféle segítségét, amivel munkámat támogatták. Mindennél jobban köszönöm családom végtelen bíztatását és bizalmát. Veszprém, október 15. Kripli Balázs

11 Bevezetés Bevezetés Az élő szervezetekben lezajló biokémiai folyamatok többsége összetett, gyors reakciók sorozata. A reakciók sebességét és specifikusságát az enzimek alakítják. Az élő szervezetek harmonikusan működő összetett rendszerek. A nem megfelelő működésük során kialakuló zavarok betegségeket eredményezhetnek, és ez sok esetben éppen a biokatalizátorok hiányos, vagy túlzott működésének következménye. Felépítésüket tekintve az enzimek nagy része a fehérjéken kívül fémet is tartalmaz, ezeket nevezik metalloenzimeknek. Számos esetben a fémek is részt vesznek az aktív centrum kialakításában, ami teljes mértékben meghatározza az enzim specifikusságát. Működési mechanizmusuk részleteinek tisztázásához azonban összetett nem csupán egy tudományágat magába foglaló vizsgálatsorozatra van szükség. Az analitikai technikák, mint például a röntgendiffrakció, ICP, AAS fejlődése, valamint az elektronmikroszkópok felbontásának javulása több lehetőséget biztosít számunkra az anyagok pontos szerkezetének megismerésében. A biológiai ismeretek fontossága a testben lezajló enzimreakciókról és azok körülményeiről, lényeges mindenféle gyógyászattal kapcsolatos tevékenységgel, kutatással kapcsolatban. Az egyes folyamatok pontos megértéséhez azonban többre van szükség. Így alakulhatott ki évtizedekkel ezelőtt egy új, interdiszciplináris tudományterület, a bioszervetlen kémia. Az enzimek nagy méretük és összetettségük révén nehezen kezelhető vegyületek. Tisztításuk, izolálásuk nem kevésbé körülményes munka. Szerkezetüket vagy funkciójukat alapul véve ún. bioutánzó vegyületeket hozhatunk létre, amelyek felépítésükben sokkal egyszerűbbek a megfelelő enzimnél. Enzimutánzó tulajdonságuk abból fakad, hogy azonos folyamatokat katalizálnak, többnyire nagyságrendekkel kisebb sebességgel. Mivel az elsődleges cél a folyamat lépésről-lépésre történő leírása, így az utóbbi jellemző kulcsfontosságú, hiszen a lassú reakciók jobban nyomon követhetőek. A modellvegyületek reakcióinak pontos feltérképezésével tehát, egy lépéssel közelebb kerülhetünk a valós enzimmechanizmus megértéséhez. Az enzimek egyik nagy és jelentős csoportját képezik az oxidoreduktázok, amelyek reakcióiban elektron, vagy oxigénatom transzfer történik a kölcsönhatásba lépő molekulák között. Ebbe a csoportba tartoznak az értekezés témáját képező szuperoxiddizmutázok és katalázok is. Ezek bemutatása, valamint funkciójuknak pontosabb megismerése modellvegyületeik leírásán, jellemzésén keresztül valósítható meg. 1

12 Irodalmi áttekintés 1. Irodalmi áttekintés 1.1. Enzimek, mint biokatalizátorok A különböző létformák életműködésük során különféle tápanyagokat alakítanak át számukra hasznos termékké, melyekből azután felépítik sejtjeiket (anabolizmus), vagy lebontásukkal (katabolizmus) energiát nyernek. Az átalakulási folyamatok összességét metabolizmusnak, vagy anyagcserének nevezzük (1. ábra). Energia TERMÉK TÁPAYAG Metabolizmus lebontás f elépítés Enzimatikus reakciók SZUBSZTRÁTUM 1. ábra Enzimreakciók szerepe az élő szervezetekben. Enyhe körülmények között az egyes kémiai átalakulások nem, vagy csak csekély mértékben játszódnak le, mivel a reakciók aktiválási energiája általában nagy. Ezzel szemben a tapasztalatok azt mutatják, hogy a metabolizmus részfolyamatai élő szervezetekben gyorsan mennek végbe, ami nagyszámú enzim jelenlétének köszönhető. Ez alapján az enzimek olyan biokatalizátoroknak tekinthetők, amelyek a reakciók aktiválási energiáját lecsökkentve, lehetővé teszik azok gyors lejátszódását a megfelelő biológiai környezetben. Az enzimek aminosavakból épülnek fel, tehát a fehérjék családjába tartoznak. Molekulatömegük Dalton között lehet [1]. Amennyiben csak aminosavak alkotják, egyszerű fehérjékről beszélünk (proteinek, apoenzimek), ha nem fehérje természetű részt is tartalmaznak (prosztétikus csoport, koenzim), akkor összetett fehérjékről (proteidek, holoenzimek) van szó. Egy, vagy több speciális, ún. aktív helyet tartalmaznak, melyek az enzimfunkcióért felelősek, itt játszódik 2

13 Irodalmi áttekintés le egy adott reakció katalízise. Jellemző rájuk továbbá, hogy csak egy adott típusú reakciót gyorsítanak [2]. A katalizált reakciók szempontjából 6 fő csoportot különböztetünk meg: I. Hidrolázok: Hidrolízis reakciókért felelős fehérjék, peptidek kötésének, poliszacharidok glikozidkötésének, zsírok, foszfátok észterkötésének hasításáért felelnek. II. Oxidoreduktázok: Redoxireakciók lejátszódásáért felelős fémtartalmú enzimek, működésük során elektronok vagy oxigénatom kerül át egyik molekuláról a másikra. III. Transzferázok: Meghatározott atomcsoport átvitelét végzik egyik molekuláról a másikra, pl: -H 2, -CO csoport. IV. Izomerázok: Különböző átrendeződéses reakciók katalízisét elősegítő fehérjék. V. Liázok: A szubsztrátum adott csoportját távolítják el eliminációs reakciók során. VI. Ligázok: Két molekula összekapcsolódásáért felelnek ezek alapján lehetnek: C-C, C- és C-O kötést katalizáló ligázok. Az enzimek az átalakítandó vegyületre nézve is szelektívek. Az adott enzimre nézve változást szenvedő vegyületet szubsztrátumnak nevezzük. A szelektivitást az enzimek (E) aktív helyének sztérikus és elektronikus sajátságai biztosítják. Ezen a helyen kötődik meg és aktiválódik a szubsztrátum (S). A reakció lejátszódását követően a termékek (P) távozik az aktív helyről (2. ábra). Az eddig ismert enzimek közel egyharmada fémionokat tartalmaz, amelyek többféle módon kötődhetnek a fehérjéhez, és többféle funkciót is elláthatnak. Ezeket két csoportra osztjuk: metalloenzimekre és fémionok által aktivált enzimekre. A metalloenzimekben a fémion az enzimmolekulába beépült alkotórész, a fémion és a fehérje sztöchiometrikus aránya meghatározott érték. Amennyiben a fémiont kiszakítjuk a metalloenzimből, az enzim elveszíti aktivitását. A fémionok által aktivált enzimek esetében egyensúly áll fenn a fémion és az enzim, továbbá a fémion aktiválta enzim között. Ennél az enzimcsoportnál a fémet egyszerű kémiai módszerekkel el lehet választani a fehérjétől anélkül, hogy aktivítását teljesen elveszítené. 3

14 Irodalmi áttekintés 2. ábra Az enzimkatalízis körfolyamata Enzimmodellek A legtöbb enzim nehezen hozzáférhető és kevés vizsgálatra nyújt lehetőséget, mivel tiszta formában való elkülönítésük nehéz feladat. Pontos hatásmechanizmusuk felderítése részletes kinetikai vizsgálatokat igényelne, amelyhez több és pontosabb mérésre lenne szükség. Az enzimek vizsgálata során a szerkezet és a működés a két legfontosabb paraméter, amelyek segítik a megismerésüket. Ezek szorosan összefüggő sajátságok, hiszen az enzim funkcióját elsősorban az aktív centrum szerkezete, elektronikus és sztérikus viszonyai befolyásolják. A szerkezet és a funkció megismerésének érdekében kettős célú enzimmodellek (3. ábra) megalkotása szükséges, melyekkel az enzimvizsgálatok nehézségei kiküszöbölhetők. Szerkezet Metalloenzim Fémkomplex Funkció Szerkezeti modellek Stabilis köztitermék Reakció mechanizmus Funkcionális modellek Instabilis köztitermék Katalitikus reakció 3. ábra Enzimmodellek és szerepük. 4

15 Irodalmi áttekintés A szerkezeti modellek: A legfontosabb elvárás velük szemben az, hogy geometriai és elektronikus tulajdonságaikban minél jobban hasonlítsanak az enzim aktív helyéhez. Metalloenzimek esetében, a nagyméretű fehérjemolekulát szerves ligandumokkal helyettesítik, ebből kifolyólag standard körülmények között spektroszkópiailag vizsgálhatók. A kialakuló komplex általában túl stabilis, hogy az enzimatikushoz hasonló reakciót katalizálja. A funkcionális modellek: Esetükben a leglényegesebb, hogy minél nagyobb szelektivitás mellett képezzék az enzimreakció termékeit, tehát az enzim funkcióját utánozzák. Ez lehetséges úgy, hogy csak a modellkomplexet visszük reakcióba, máskor a modellt katalizátorként alkalmazzuk a szubsztrátum megfelelő reakciójában. Ezek után a mechanizmus felderíthető kinetikai vizsgálatok alkalmazásával. A SOD-, és kataláz-utánzó modellek esetében a funkcionális modellek előállítása volt a cél Szuperoxid dizmutáz enzimek Az anyagcsere során az élő szervezetben reaktív oxigén származékok (ROS) képződnek, ezek a következők: hidroxil gyök (OH ), szuperoxid gyök-anion (O - 2 ), nitrogén-monoxid (O ) és peroxil (RO 2 ) gyökök. A peroxinitrit (OOO - ), a hipoklórossav (HOCl), a hidrogén-peroxid (H 2 O 2 ), valamint a szingulett dioxigén ( 1 O 2 ) és az ózon (O 3 ) nem szabad gyökök, de könnyen szabad gyökös reakcióhoz vezetnek a szervezetben [3]. Az oxidatív stressz az egyensúly megbomlását jelenti a reaktív oxigén vegyületek és az antioxidánsok hatása között. Ez a folyamat a sejtek károsodását és pusztulását okozhatja, ami betegségekhez vezet [4]. A szuperoxid gyök-anion a dioxigén molekula egyelektronos redukált formája viszonylag szelektív reaktivitással. Enzimrendszerek okozzák létrejöttét autooxidációs reakciókban, azonban nem enzimatikus elektron transzferrel is kialakulhat, miközben a molekuláris oxigén redukálódik. Vizes oldatokban, a szuperoxid gyök-anion oxidálhatja az aszkorbinsavat, továbbá képes redukálni vaskomplexeket, mint a citokróm c(iii)-t és a Fe 3+ EDTA-t [5]. Oxidációval, redukcióval és diszproporcióval azonban semlegesíthető. A szuperoxid dizmutáz (SOD) a szuperoxid gyök-anion vízzé és hidrogén-peroxiddá való átalakulását katalizálja (1-3) [6]. A szuperoxid gyök-anion önmagában is képes diszproporcionálódásra, ennek sebessége (k ~ 10 4 M -1 s -1, ph = 7,4) azonban nem elegendő ahhoz, hogy a termelődő gyök károsító 5

16 Irodalmi áttekintés hatását megelőzze, mivel szuperoxidra nézve a reakció másodrendű. A SOD enzimek a diffúziós kontroll határát elérő sebességgel (k = M -1 s -1, ph = 7,4) reagálnak a szuperoxid gyök-anionnal, így ezek az enzimek jelentik az elsődleges védelmet a szervezet számára az oxidatív stressz ellen (1-3) [7]. M (n+1)+ + O M n+ 2 + O 2 (1) M (n+1)+ + 2 H + + O 2 M (n+1) + H 2 O 2 (2) 2 O H + H 2 O 2 + O 2 (3) Elsőként McCord és Fridovich számolt be a SOD enzimek enzimatikus aktivitásának felfedezéséről 1968-ban [6,8]. Mann és Keilin [9] 30 évvel korábban már izoláltak egy proteint szarvasmarhák véréből és májából mint ismeretlen funkcióval bíró réztartalmú proteint. A protein több nevet is kapott: eritrokuprein, hepatokuprein, citokuprein. A szuperoxidot, a SOD enzimek szubsztrátumát Linus Pauling fedezte fel az 1930-as években [10]. Pauling nem tudta, hogy a gyök biológiailag is képes keletkezni, és hogy számos betegség okozója. Knowles kimutatta 1969-ben [11], hogy a xantin oxidáz nevű enzim képes szuperoxidot produkálni. McCord és Fridovich pedig bebizonyította, hogy a Mann és Keilin által izolált réz-protein képes katalitikusan megszüntetni Pauling szabad gyökét. Huber [12] az 1960-as években izolálta ugyanezt a proteint szarvasmarhák májából. Ezt a proteint Orgoteinnek nevezték el. Hogy hogyan kapcsolódik ez a felfedezés a SOD aktivitáshoz, az már Bernard Babior [13] felfedezése volt 1973-ban, aki megállapította, hogy a fagocitáló neutrofilek nagy mennyiségű szuperoxid gyököt produkálnak, amit ő bakteriális folyamatnak tartott. Később kiderült, hogy a szuperoxid gyulladásos betegséget okozhat. A további kutatások pedig elvezettek ahhoz a felismeréshez, hogy számos betegség kialakulása is ezzel a gyökkel hozható összefüggésbe (iszkémia, reperfúzió, cukorbetegség, metasztázis, angiogenézis, Parkinson-kór és a rák). Ez onnan eredeztethető, hogy a gyök túltermelődése lipid peroxilációhoz, protein oxidációhoz és a DS károsodásához vezethet [14,15]. A megelőzésben kulcsfontosságú szerep jut a SOD enzimeknek. A szuperoxid dizmutáz enzimek gyógyszerként való alkalmazása során felmerült a kérdés, vajon hatásuk pozitív vagy negatív-e a szervezetre nézve. A TBARS-kísérletek azt bizonyították (TBARS = Thiobarbituric Acid Reactive Substances; Tiobarbitursav reaktív szubsztanciák. Ezek 6

17 TBARS (nmol/mg protein) % Funkció helyreállítása O Irodalmi áttekintés olyan kísérletileg meghatározott értékek, amelyek az oxidatív stressz folyamatát jellemzik. Az orvosi diagnosztikában gyakran alkalmazott kísérletek, például a lipid peroxiláció vizsgálata során is. Alkalmazásuk egy pontig nagyon hatékony, ezen a ponton túl azonban súlyosbítja a betegséget a növekvő lipid peroxilációval együtt [16]. Az optimális SOD koncentráció és a káros koncentráció közti különbség hatszoros (4. ábra). A szuperoxid gyök kezdeményezni és megszüntetni is képes a lipid peroxilációt. A maximális gyógyulás akkor érhető el, ha a lipid peroxiláció minimális. [SOD] (mg/l) 4. ábra A SOD enzim működésének optimuma a lipid peroxiláció során [16]. A SOD enzimek többfajta szerkezetét különböztették meg a fém kofaktortól függően. A réz- és cinktartalmú SOD enzimek (Cu/Zn-SOD) általánosságban az eukarióta sejtek citoplazmájában és néhány növény kloroplasztiszában találhatók meg, de az emberi szervezetben is számos képviselőjük ismert, mint a későbbiekben ismertetendő Cu/Zntartalmú analóg is. A nikkeltartalmú SOD enzimeket (i-sod) néhány baktériumban találták meg először. A vas és mangántartalmú SOD enzimek (Fe-, Mn-SOD) pedig gyakoriak a prokariótákban és az eukarióta sejtek mitokondriumában, azaz az alacsonyabb szerveződésű élőlények szervezetében. Az utóbbi osztály vas- vagy mangániont tartalmaz fém kofaktorként és nagyon hasonló szekvenciával és szerkezettel rendelkeznek, míg a réz/cink- és a nikkeltartalmú enzimek szerkezete ettől jelentősen eltér, ezért ezeket a következő fejezetekben külön tárgyaljuk. 7

18 Irodalmi áttekintés 1.4. Mangántartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A vas- és mangántartalmú szuperoxid dizmutázok mintegy 200 aminosavból álló egységeket tartalmaznak és előfordulhatnak dimer formában a prokariótákban vagy tetramer formában az emberi szervezetben is megtalálhatók (5. ábra) [17]. 5. ábra A tetramer szerkezetű Mn-SOD enzim (balra) és a mangán ionok elhelyezkedése a dimer szerkezetű szuperoxid dizmutázban (jobbra). A Mn-SOD szerkezetét tekintve alegységekből épül fel, minden alegységet két domén képez: egy túlnyomórészt α-helikális, -terminális domén és egy kevert α/β-szerkezeteket tartalmazó C-terminális domén. A fémet megkötő hely a két domén érintkezési helyén található a fehérje belső részében, valamint az -terminális (His26, His81) és a C- terminális (Asp167, His171) régiók ligandumaiból jön létre. A homodimer szerkezet tengelyes szimmetriával rendelkezik és egy kiterjedt hidrofób felülettel stabilizálódik az alegységek érintkezésénél. Az alegységek közti kapcsolat 2 csoporton keresztül jön létre (Glu170, Tyr174), melyek egy dupla híd alakú motívumot képeznek hidrogén kötések révén a komplementer alegységgel. A homotetramer szerkezet esetében az alegységek közti kölcsönhatások sokkal bonyolultabbak [5,6]. 8

19 Irodalmi áttekintés 6. ábra Az Escherichia coli-ban található Mn-SOD aktív helyének szerkezete [7]. A fémkötő helyet tekintve jól látható, hogy a fémion 4 aminosavhoz és egy oldószer molekulához (H 2 O vagy HO - a fémion oxidációs állapotától függően) koordinálódik létrehozva egy torzult trigonális bipiramisos szerkezetet (6. ábra). Az aktív hely tulajdonságait döntően a belső koordinációs szféra határozza meg [6,8], de a külső koordinációs szférának is nagy szerepe van a komplex felépítésében és katalitikus funkciójában. A koordinált oldószer molekula hidrogénkötést létesít egy külsőszférás csoporttal (Gln146 az E. coli Mn-SOD-ban), így megváltoztatja a fémcentrum reaktivitását. Ez a csoport a legfontosabb szerkezeti determináns a fém specificitás szempontjából [9-11]. Azokban az enzimekben, ahol a mangán felelős az aktivitásért, ez a csoport a C-terminális doménből ered [12,13]. A szuperoxid egy elektrosztatikus tölcséren keresztül éri el az aktív centrumot, melynek szűk bejárata van, csupán a kis méretű ionok számára biztosítva a bejutást [18]. A működésük mechanizmusát a következő (4-7) egyenletekben tüntettem fel, ahol a SOD a fehérjerészt reprezentálja [19]: Mn 3+ (OH - )SOD + O Mn H + k 1 (H 2 O)SOD + O 2 (4) Mn 2+ (H 2 O)SOD + O 2 + H + k 2 Mn 3+ (OH - )SOD + H 2 O 2 (5) Mn 2+ (H 2 O)SOD + O 2 Mn 3+ (O 2 2- )SOD + H + + H 2 O k 3 Mn 3+ (O 2 2- )SOD + H 2 O (6) k 4 Mn 3+ (OH - )SOD + H 2 O 2 (7) 9

20 Irodalmi áttekintés 1.5. Vastartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A mangántartalmú képviselőkön keresztül már részletesen bemutattam a SOD enzimek működését és főbb jellemzőit. Ahogy a Mn-SOD-ok esetében, úgy itt is egy példán keresztül mutatnám be az analóg vastartalmú enzimek szerkezetét és főbb vonásaikat. A működési mechanizmusukat a 9. ábrán tüntettem fel. Természetesen ne felejtsük el, hogy ennek a csoportnak is számos képviselője létezik. A vastartalmú szuperoxid dizmutázok hasonlóan a Mn-SOD-okhoz dimer és tetramer szerkezetben is előfordulhatnak, mind az alacsonyabb, mind pedig a magasabb sejtes szerveződésű élőlényekben. Az Escherichia coli-ban található dimer Fe-SOD monomer egységei 22 kda molekulatömegűek, amelyeknek dimer és monomer háromdimenziós röntgendiffrakciós felvételeit a 7. ábrán tüntettem fel [20, 21, 22-24, 26-31]. A monomer részeket két domén alkotja, mindegyikhez kapcsolódik még két ligandum és egy aktív centrum, amely a fémiont tartalmazza. Az -terminális domén két hosszú hélixre különül el, egy rövidebbre és egy könnyebben variálhatóra, mint a másik rész (1-80 terjedő részek). Az első hélix tartalmaz egy hurkot amely behatárolja a Tyr34, His30 és a His26 aktív centrum körüli orientációját. A His73 ligandum a második hosszú hélixből kapcsolódik az első doménhez [27]. A linker megközelítőleg 10 módosítható aminosavból áll a két doménben és a C-terminális egységben ( részek), továbbá α/β-szerkezeteket tartalmaz 3-3 β- lemezes és 4-4 α-hélixet mindkét oldalon. Az Asp156 és a His160 a C-terminális domén ligandumai, amelyek egy hurokkal kapcsolódnak az aktív centrumhoz. Az ötödik ligandum az oldószer molekula, amely oxidációs állapottól függően OH - (Fe 3+ ) vagy H 2 O (Fe 2+ esetén) [31]. A domének közötti térrész túlnyomóan hidrofób [27]. Az alegységek közötti rész nagyon rögzített és szimmetriafüggő elektrosztatikus csatornák gondoskodnak a szubsztrátum aktív centrumhoz jutásához. A nagyobb méretű oldószermolekulák hozzáférhetetlenek az aktív hely számára, ugyanis a kapcsolódó külső aminosav-egységek, mint Trp77, Tyr34 és His30 megakadályozzák ezt (8. ábra). Ezek az egységek a másodlagos koordinációs szférát képezik a monomer egységben. Tehát ezen a tölcséren keresztül tudnak csak a szubsztrátum molekulák (amelyek méretüknél fogva képesek odajutni) az aktív helyhez érkezni [27]. Most az iménti szerkezet működésének leírásával lehetőségünk nyílott a metalloenzimek általános bemutatására is. A kapcsolódó domének, alegységek, és a köztük lévő térrész, továbbá az őket összetartó erők, mind az enzimekre jellemző igen nagy szelektivítást és nagy katalitikus hatást szolgálják. A fémionok körüli geometriák hozzávetőleg trigonális bipiramisos szerkezettel jelle- 10

21 Irodalmi áttekintés mezhetőek, ahol axiális pozícióban a His26 aminosav és a koordinált oldószermolekula találhatók. Ekvatoriális pozícióban pedig a His73, His160 és Asp156 aminosav egységek kapcsolódnak. A koordinált oldószermolekula biztosítja a tartós kiterjedt kapcsolatot hidrogénkötések révén a Gln69, Tyr34, Trp122, Asn72, és Asp156 továbbá a His30 és Tyr163B aminosav-részletek között [27,32]. Ez az aktív helyhez közeli térrész túlnyomóan aromás szerkezetű aminosavakból áll. Ezek elegendő védelmet nyújtanak a relatíve hosszú életű szabad gyökök ellen az aktív centrum számára. 7. ábra Az Escherichia coli-ban található dimer Fe-SOD háromdimenziós szerkezete és egyik monomer egységének szerkezete. 8. ábra Az Escherichia coli -ban található dimer Fe-SOD aktív centrumának és másodlagos koordinációs szférájának szerkezete. 9. ábra A Fe-SOD-ok működési mechanizmusának általános egyenlete (8-9). 11

22 Irodalmi áttekintés SOD(Fe 3+ ) + k 1 O 2 SOD(Fe 2+ ) + O 2 (8) O 2 SOD(Fe 2+ ) + 2 H + + SOD(Fe 3+ ) + H 2 O 2 k 2 (9) 1.6. Kobalttartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek A kobalttartalmú szuperoxid dizmutázokkal kapcsolatban annyit mindenképpen meg kell említenünk, hogy csak és kizárólag kobalt központi ionnal rendelkező SOD-enzimek nem léteznek. A Cu/Zn-SOD-okban a cinket helyettesítve fordulhat elő, mint azt a 10. ábra is szemlélteti [33]. Az aktív centrumról a 10. ábra alapján elmondható, hogy azonos koordinációs szférával jellemezhető, mint a következő fejezetben részletesebben tárgyalandó réz-cink szuperoxid dizmutázok. Vizsgálataink során arra kerestük a választ, hogy a szintetikusan előállított Co(II)-komplexeink, mint enzimmodellek, rendelkeznek-e önállóan, réz(ii)-ion jelenléte nélkül is SOD-utánzó aktivitással, ami azért lényeges, mert később látni fogjuk, hogy a réz-centrum lesz a felelős a katalitikus funkciók ellátásáért a Cu/Zn-SOD enzimben. A kobalt-tartalmú modellvegyületeink vizsgálatával kívántunk hozzájárulni a szuperoxid dizmutázok már amúgy sem csekély kutatási területének bővítéséhez. A működésük bővebb kifejtése a réz-tartalmú szuperoxid dizmutázok fejezetben történik majd, amely azonos az ebbe a csoportba tartozó vegyületekével. 10. ábra A Cu/Co-SOD-ok aktív centruma és működése [33] ikkeltartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek 12

23 Irodalmi áttekintés A mangán- és vastartalmú analógokon keresztül már részletesen bemutattam a SODenzimek működését és főbb jellemzőit. Történt ez azon megfontolás alapján, mert ez a két csoport a legtöbbet tanulmányozott a szuperoxid dizmutázok közül. Itt is egy baktériumból a Streptomyces seoulensis-ból elkülönített példán keresztül mutatnám be a nikkeltartalmú SOD-enzimek szerkezetét és fontosabb tulajdonságaikat (11. ábra) [34]. A működési mechanizmusukat a (10-11) egyenletekkel tüntettem fel. Ennek a csoportnak a tagjait csak nemrégiben sikerült azonosítani. A B C 11. ábra A Streptomyces seoulensis baktériumból elkülönített hexamer szerkezetű, négy α-hélix alegységgel rendelkező i-sod röntgendiffrakciós felvétele és aktív centruma. Az oldószer számára megközelíthető i-sod felületét látjuk térben a három szimmetriatengely feltüntetésével. A protein külső részét feketével tüntettük fel, a belső szférát naranccsal, az egyes alegységeket különböző színekkel, a i(ii)-ionok pedig rózsazsínnel láthatóak az (A) ábrán. A nyilak a 3 db digir szimmetriatengelyt mutatják és a csatornák bejáratát, amelyeken keresztül az oldószer molekulák bejuthatnak a belső szférába. Az átmenetifémet tartalmazó alegységet a (B) ábrán láthatjuk. Az -terminális doménben a i(ii)-ion kissé kinyúlik a négy α-hélix által övezett egységből. Az aktív centrumot a (C) ábrán tüntettem fel. Az összekötő egységek között (az A ábrán sárgával jelölt alegység) másodrendű kölcsönhatások lépnek fel, amelyek az egész komplexumot összetartják. A His1, a Glu17 és az Arg47 háromszög hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz és az C-hélixhez (az ábrán pirossal jelölve). Az A lánc (sárga rész) oxigén atomjai az Asp3 és a Leu4 hidrogén atomjaival az Arg39 oldalláncán keresztül 13

24 Irodalmi áttekintés kapcsolódnak a C-hélixhez. Végül pedig az oldallánc oxigén atomjai az Asp3 esetében hidrogénkötéssel kapcsolódnak a Lys52, Ser86, és a Lys89-hez az F alegységben (zöld lánc). A i-sod-ok működési mechanizmusának általános egyenletei mutatják, hogy a fém kettes és hármas oxidációs állapotú formái vesznek részt a katalitikus ciklusban (10-11). i 3+ -SOD + i 2+ -SOD + O 2 O 2 O 2 i 2+ -SOD + 2 H + + i 3+ -SOD + H 2 O 2 k 1 k 2 (10) (11) 1.8. Réztartalmú szuperoxid dizmutáz enzimek Ahogy az eddigi szuperoxid dizmutázok esetében, úgy itt is egy példán keresztül mutatnám be az analóg réztartalmú enzimek szerkezetét és főbb vonásaikat. A működési mechanizmusukat a (12-13) egyenletekben tüntettem fel [35], amely megegyezik a fentebb tárgyalt kobalttartalmú rendszer esetében leírtakkal. A réztartalmú szuperoxid dizmutázok hasonlóan az eddig tárgyalt enzimekhez dimer és tetramer szerkezetben is előfordulhatnak. Ami megkülönbözteti a többi rendszertől őket, az hogy az aktív centrumuk két központi iont is tartalmaznak és hogy az emberi szervezetben is gyakoribbak, mint korábban ismertetett társaik, ezért felépítésüket is a humán SOD3 tetramer enzimen keresztül fogom bemutatni [36]. Bár a cink szerepe még nem tisztázott, az egyértelműen kiderül az irodalomból, hogy a katalitikus funkciók ellátásáért a rézcentrum a felelős. A cinket helyettesítheti más átmenetifém is. Ha a röntgenfelvételeket szemléljük, akkor láthatjuk hogy a 12. és 13. ábrán az előbbi állításunk igazolódik, a két különböző központ jól megkülönböztethető. Antonyuk és munkatársai azt is megállapították, hogy az aktív centrumban His113, His121, His124 és Asp127 egységek találhatók. Egy 8 Å széles csatorna vezet a réz(ii)-ion oldali proteinegységek felületéhez. Az egyik alegység mindegyik dimer esetében (ezek a B és C alegységek), tiocianát-aniont tartalmaz. A másik alegységek pedig koordinált vízmolekulát tartalmaznak a Cu-oldali övezetben. A His113 aminosav-egység imidazolgyűrűje hídligandumként funkcionál a réz- és cink-ionok között. A különálló dimer egységekben a réz(ii)-ion ötös koordinációs számmal jellemezhető. Ha a SC - -ion kénatomján keresztül koordinálódik a rézhez, akkor azt redukálja, a hídligandum felhasad, az így kialakuló Cu(I)-ion már csak hármas koordinációs számú lesz. A csekély redukált állapotú réz(i)-ion jelenlétét az aktív centrumban a röntgenvizsgálat is bizonyítja. A réz-his113 kötéstávolság is bizonyítja a redukált állapot kialakulását, mert a kezdeti ~ 3,1 Å érték megváltozik, és lecsökken 2,3 14

25 Irodalmi áttekintés Å-re, amely szintén igazolja a Cu(I)-SOD létrejöttét [37-39,40]. Tehát ez bizonyíték a rézcentrum kettős oxidációs állapotára, attól függően, hogy a tiocianát-ion koordinált vagy nem koordinált állapotban van a fémközpontot tekintve. 12. ábra A tetramer szerkezettel rendelkező emberi SOD3 Cu/Zn-SOD röntgendiffrakciós felvétele és a dimerizáció folyamata [36]. 13. ábra Az emberi SOD3 tetramer Cu/Zn-SOD monomer egységeinek aktív centruma. bal oldalon az A és D, jobb oldalon a C és D alegység felépítése látható. A Cu-SOD-ok működési mechanizmusának általános egyenlete (12-13). 15

26 Irodalmi áttekintés Cu 2+ (SOD) + O 2.- k 1 Cu + (SOD) + O 2 (12) Cu + (SOD) + O H + k 2 Cu 2+ (SOD) + H 2 O 2 (13) 1.9. SOD-utánzó vegyületek Számos betegség jellemezhető azzal, hogy a test nem képes arra, hogy megfelelően fékezze a nem kívánt melléktermékek túltermelődését, például kontrollálni és korlátozni az ártalmas anyagok koncentrációját. A szervezetben a dioxigén tetemes része az egyelektronos redukciójával képződő szuperoxid gyök-anionon keresztül metabolizálódik. ormális körülmények között az egészséges egyedekben a gyökök feldúsulását a SOD enzimek fékezik, melyek a mitokondriumban, sejtplazmában és a sejten kívüli térben vannak. Ez a káros, dioxigéntől származó szabad gyök bizonyítottan a reperfúziós betegségek közvetítője, valamint az azt követő akut miokardiális infarktusé és a sztróké, továbbá kimutatták, hogy társítható a gyulladást okozó folyamatok fejlődésével, mint például az artritisz és fő szerepet játszik számos neurológiai zavar megjelenésében, mint például a Parkinson-kór [41]. A kis molekulatömegű katalizátorok, melyek utánozzák a természetes enzimek funkcióját, használhatók számos betegség megelőzésére és gyógyítására, ahol az eredeti enzimek nem működnek. A szintetikus enzimek sok olyan betegség esetében használhatók, ahol a nem kívánt, toxikus, metabolikus melléktermékek túltermelése szerepet játszik a betegség kialakulásában és folytatásában. A SOD-utánzó vegyületeknek több előnyük is van a természetes enzimekkel szemben, például a sejtek közötti tér megközelítésének képessége, nagyobb áthatolóképesség a membránokon, hosszabb élettartam a vérben (az emberi enzimek rövid ideig stabilisak). Számos fém ismeretes, melyek komplexei katalizálják a szuperoxid gyök-anion bomlási folyamatát hidrogén-peroxiddá és dioxigénné (Cu, Mn, Fe, i). Az eddigi tanulmányok főként mangán- és vaskomplexekre irányultak, amelyek alacsony molekulatömegű SOD-utánzó enzimmodellekként hasznosíthatók [42], ugyanis a vegyületekben alkalmazott fém tulajdonságai nagyon fontosak, hiszen a katalizátor lebomlásával szabad fémion keletkezik, amely pedig toxikus hatású lehet. Gyógyszerként főként a mangán központú SOD-utánzókat alkalmazzák, mivel kevésbé mérgező hatásúak. A réz- és vasionok toxikusabbak, és elősegítik a Fenton-reakciót hidrogén-peroxiddal, amiből hidroxil gyökök keletkeznek. Fontos tehát, hogy az alkalmazott vegyület megfelelő stabilitású legyen, hogy az esetleges toxikus fémion ne tudjon felszabadulni. A megoldást olyan ligandumokkal képzett komplexek jelentik, melyek elősegítik a redox reakciót, 16

27 Irodalmi áttekintés ugyanakkor elegendő stabilitással rendelkeznek a SOD-utánzó reakciók vizsgálatához. A helyettesített penta-aza-ciklusokkal [43] és a salen-származékokkal [44] képzett vegyületek eljutottak a klinikai tesztekig. A ligandumokat és az ezekkel képzett SODutánzó aktivitást mutató komplex vegyületeket a 14. ábrán összegeztük. Az ábrán feltüntettük az egyes komplexek IC 50 értékeit, melyek a komplexek azon koncentrációját jelölik, amely 50 %-kal csökkenti a közvetett módszer [45] során alkalmazott indikátor vegyület és a szuperoxid gyök-anion között végbemenő redoxi reakció sebességét. Több esetben bizonyították, hogy egy vegyület akkor rendelkezik megfelelő SOD utánzó aktivitással, ha redoxi átmenetének féllépcső potenciálja az O 2 /O 2 és a O 2 /H 2 O 2 átmeneteknek megfelelő -0,16 V < E 1/2 (vs. HE) < 0,89 V értékek közé esik ph = 7 esetén [46]. Ligandum IC 50 Redoxi átmenet Ref. X OH H H OH H HO X 5,50 Mn(III)/Mn(II) vagy Mn(IV)/Mn(III) [47] X HB 0,75 Mn(III)/Mn(II) [48] H H H 4,30 Mn(III)/Mn(II) [49] 17

28 Irodalmi áttekintés MeO 2 C H H O OH 0,05 Mn(III)/Mn(IV) [50] MeO 2 C O O 2,93 Mn(III)/Mn(II) [51] 14. ábra Mn-SOD-utánzó vegyületek. A salenh 2 (bisz(szalicilidén-etilén-diamin)) és a makrociklusos SOD utánzó vegyületeken kívül említést érdemelnek a metalloporfirin vegyületek is [51]. Ezek közül néhány SODutánzó vegyületként alkalmazott képviselőt a 15. ábrán tüntettünk fel a funkciós csoportjaikkal együtt. 15. ábra Mezo-porfirin SOD-utánzó vegyületek szerkezete (TBAP = tetrakisz(4-benzoesav)porfirin, TM-4-PyP = tetrakisz-(-metil-4-piridil)porfirin, OBTM-4-PyP = β- oktabromo-tetrakisz(-metil-4-piridil)porfirin és TM-2-Pyp = tetrakisz(-metil-2-piridil)porfirin) [52]. 18

29 Irodalmi áttekintés 16. ábra Mangántartalmú salen komplex (felül) és oligo(etilén-glikol) származékainak (alul) szerkezete. A közelmúltban végzett kísérletek eredményeképpen elkészítették a mangántartalmú bisz- (3-metoxiszalicilidén)-1,2-etiléndiammin-klorid komplex oligo(etilén-glikol) (OEG) származékait (16. ábra), melyek hasonló, vagy akár két-, háromszor nagyobb SOD-utánzó aktivitást mutattak a standard salen komplexekhez képest [53] Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD utánzó vegyületekkel BT (nitroblue tetrazolium) reagens jelenlétében [37,45] A szuperoxid dizmutáz enzimek és modelljeik aktivitásának mérése közvetlen és közvetett módszerekkel valósítható meg. A közvetlen mérések azonban csak költséges és nagy időfelbontású technikákkal valósítható meg, mint a stopped-flow és az impulzus radiolízis. Helyettük szélesebb körben közvetett módszereket alkalmaznak amelyet mi is választottunk méréseink kivitelezéséhez ahol a relatív sebességi állandókat határozzák meg egy vagy több referencia reagenssel szemben. A szuperoxid gyök-anion forrásaként egy enzimatikus reakciót választottunk, melynek során xantin oxidáz jelenlétében a xantin uronsavvá alakul (17. ábra). E reakció eredményeképpen szabadul fel a szuperoxid gyök-anion. A BT egy sárga színű tetrazolium-só, melyet a szuperoxid gyök-anion kékeslila színű mono-, illetve diformazánná redukál. A reakció megfelelő mennyiségű xantin oxidáz hozzáadására indul. A keletkező diformazán 560 nm-en követhető, ahol ΔA 560 = 0,024-0,028 min -1 ~1 μmol/perc szuperoxid keletkezésének feleltethető meg. A reakció sebességi egyenlete (14): 19

30 Irodalmi áttekintés d O2 dt k SOD SOD O 2 (14) ahol a k SOD értéke ph = 7,4-7,8 között nitroblue tetrazolium esetében k BT = 5, M - 1 s -1 54]. A szuperoxid-gyökanion spontán dizmutációja elhanyagolható, ezért a szuperoxid gyök-anion és a SOD utánzó komplexek reakciójának sebességi egyenlete a következőképpen írható fel (15): d O2 dt Az alkalmazott módszer lényege, hogy mérjük a BT redukciója során keletkezett diformazán abszorbanciaváltozását 560 nm-en különböző SOD utánzó komplex koncentrációk mellett. Az abszorbanciaváltozás (ΔA 560 ), arányos a szuperoxid gyökanion koncentráció-változásával, amennyiben SOD-utánzó vegyület nincs jelen (16) ahol ε 560 = a diformazán moláris elnyelési együtthatója, l = pedig az alkalmazott küvetta úthossza. Ha a rendszerben nincs SOD utánzó vegyület, akkor a (14) sebességi egyenlet érvényes, ha azonban SOD-utánzó vegyület is jelen van, akkor megindul a kompetitív reakció, ami szintén a szuperoxid gyök-anion koncentrációjának csökkenését okozza, így a sebességi egyenlet módosul, ahol a harmadik tag elhanyagolhatóan kicsi (17): d O2 dt Ha a kompetitív reakciók azonos mennyiségű szuperoxidotfogyasztanak, akkor a (18) egyenlet érvényes: ahol az IC 50 érték az a SOD utánzó komplex koncentráció, amely a BT redukciójának 50%-os inhibícióját okozza. Az inhibíció értékét a következő két módszerrel számolhatjuk ki: I(%) I k SOD SOD O2 k BT O2 dt A560 d d BT ε l dt dt d 560 k BT BT O2 k SOD k SOD k ΔA BT BT IC 50 o ΔA ΔA ΔA0 ΔA o ΔA x x x [BT] O SOD O 2 2 (15) (16) (17) (18).100 (19) (20) 20

31 Irodalmi áttekintés A (19) és (20) egyenletekben ΔA 0 a komplexet nem tartalmazó rendszer abszorbancia növekménye, a ΔA x érték pedig az x koncentrációban hozzáadott komplex jelenlétében mért abszorbancia különbség. O 2 O 2 O 2 H 3 CO BT 2 H H 3 CO λ = 560 nm diformazán 2 O 2 + H 2 O O 2 O 2 SOD-utánzó komplex kataláz O 2 + H 2 O 2 H O H xantin H O xantin oxidáz O H O H H uronsav H O 17. ábra A SOD-utánzó aktivitás mérése BT reagens jelenlétében. A gyakorlatban az abszorbancia változását mérjük növekvő [Mn II (L n ) 2 ] komplex koncentrációt alkalmazva, az IC 50 értékeket leolvassuk az I(%) vs. komplex koncentráció görbéről. Az 1 komplexre vonatkozó mérési eredményeket tüntettük fel az alább látható ábrákon és táblázatokban. Az összes többi komplex esetében is hasonlóképpen történt az IC 50 értékek meghatározása. Egy alternatív megoldás lehet, ha nem a 18/a. ábrán bemutatott exponenciális telítési görbét ábrázoljuk, hanem a Ao A A x x vs. [Mn] függvény szerinti egyenest. Ekkor y = 1 értéknél olvasható le az [Mn] = IC 50 (18/b. ábra). A 29. táblázat tartalmazza a Mn II (L n ) 2 komplexek mért IC 50 értékeit és az ezekhez tartozó, ezekből a (27) egyenlet alapján számított k SOD sebességi állandókat. 21

32 Irodalmi áttekintés IC 50 18/a. ábra Az 1 komplex IC 50 értékének meghatározása BT reagens jelenlétében az I(%) vs. [1] görbe alapján. IC 50 18/b. ábra Az 1 komplex IC 50 értékének meghatározása BT reagens jelenlétében az Ao Ax vs. [1] egyenes alapján. A x Szuperoxid gyök-anion reakciója SOD utánzó vegyületekkel citokróm c(iii) reagens jelenlétében [39,40] A mérést a pontban leírtak szerint végeztük el oly módon, hogy a BT reagens helyett citokróm c(iii) reagenst alkalmaztunk referenciaként. A xantin uronsavvá való átalakulása során felszabaduló szuperoxid gyök-anion redukálja a vas(iii)-tartalmú citokróm c vegyületet vas(ii)-tartalmú citokróm c vegyületté (19. ábra). A reakcióban 22

33 Irodalmi áttekintés keletkező redukált forma fényelnyelését követjük UV-látható spektrofotométerrel 550 nm-en. A citokróm c(iii) mérhető abszorbancia-változásának a ΔA 550 = 0,024-0,028 min -1 tartományban kell lennie. A referencia reakció sebességi állandója ebben az esetben: k cit = 2, M -1 s -1, ha ph = 7,4-7,8 [40]. A SOD-utánzó vegyületek sebességi állandóit a (21) egyenlet szerint határoztuk meg a (14) egyenlethez hasonlóan az BT helyett a citokróm c(iii) reagens adatait figyelembe véve: Az abszorbancia változását mértük növekvő k [Mn II cit [cit c(iii)] (L n ) 2 ] komplex koncentrációt alkalmazva, az IC 50 értékeket leolvastuk a 20/a. ábrán és 20/b. ábrán feltüntetett függvények alapján, (az ábrán az 1 komplexre vonatkozó adatokat ábrázoltuk). A 30. táblázat tartalmazza a Mn II (L n ) 2 komplexek mért IC 50 értékeit és az ezekhez tartozó, ezekből a (30) egyenlet alapján számított k SOD sebességi állandókat. k SOD O 2 k cit cit c(iii) IC 50 (21) citokróm c(iii) ox citokróm c(ii) red λ = 550 nm O 2 + H 2 O kataláz O 2 O 2 SOD-utánzó komplex O2 + H 2 O 2 H O H xantin H O xantin oxidáz O H O H H H O uronsav 19. ábra A SOD-utánzó aktivitás mérése citokróm c(iii) reagens jelenlétében. 23

34 Irodalmi áttekintés IC 50 20/a. ábra Az 1 komplex IC 50 értékének meghatározása az I(%) vs. [1] görbe alapján citokróm c(iii) reagens jelenlétében. IC 50 20/b. ábra Az 1 komplex IC 50 értékének meghatározása citokróm c(iii) reagens Ao Ax jelenlétében az vs. [1] egyenes alapján. A x Elméletileg lehetőség van mellékreakciók kialakulására is a rendszerben, mint például az indikátor reagens BT és a SOD-utánzó komplex, továbbá a SOD-utánzó komplex és a xantin oxidáz között. Ezért végeztük el citokróm c(iii) jelenlétében is a vizsgálatokat, ahol hasonló eredményeket kaptunk (IC 50 ), mint az BT-s kísérleteknél. Bizonyítottuk, hogy a komplexek a xantin oxidázt nem gátolják, ugyanis az uronsav-képződés a λ =296 24

35 Irodalmi áttekintés nm-es hullámhosszon követhető, a komplexeink tehát minden esetben csakis a szuperoxid gyök-anionnal lépnek reakcióba Kataláz enzimek A kataláz enzimek az egyik legfontosabb védelmi funkciót ellátó enzimek (21. ábra). A különböző biológiai folyamatok melléktermékeként keletkező hidrogén-peroxidot dioxigénné és vízzé alakítják át a katalizátorfehérjék közül a legnagyobb hatásfokkal (22). Ezek a vegyületek a vas- vagy mangántartalmú metalloenzimek csoportjába sorolhatók. 21. ábra Az emberi kataláz enzim [55]. kataláz 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 (22) 2.1. Mangántartalmú kataláz enzimek A Mn-tartalmú kataláz enzimeket a Thermus thermophilus [56], a Lactobacillus plantarum [57] és a Thermoleophilum album [58] baktériumokból izolálták először. Ezen enzimek röntgenszerkezete alapján megállapítást nyert, hogy az aktív centrum két egymástól 3,03 Å távolságra lévő mangániont tartalmaz a Lactobacillus plantarum esetében, melyek karboxiláthídon keresztül kapcsolódnak (22. ábra). 25

36 Irodalmi áttekintés 22. ábra A Lactobacillus plantarum-ból elkülönített kataláz enzim szerkezete és aktív centruma [59]. A Mn-katalázoknak négy oxidációs állapottal rendelkező formáját jellemezték eddig. Ezek a következők: (II,II), (II,III), (III,III), (III,IV). Csak a (II,II) és (III,III) oxidációs állapotú formák mutattak nagymértékű katalitikus aktivitást a H 2 O 2 bomlási folyamatában. A Mn-katalázokban a két mangán magot először ESR-spektroszkópiával mutatták ki. Ezzel a technikával jellemezték a hármas és négyes oxidációs állapotokat is [60-62]. A meghatározott antiferromágneses csatolási állandók alapján szerkezeti modellekkel összehasonlítva már a röntgenszerkezetek ismerete előtt sejtették, hogy az aktív helyen a mangánionok (μ-oh) (μ-karboxilát) híddal vannak összekapcsolva [63]. Az ESR-rel a Mn(II,II) katalázban található mangánionok antiferromágneses csatolását is sikerült igazolni. EXAFS spektroszkópiával vizsgálva az egyes oxidációs állapotokat a Mn-Mn távolság észrevehetően lerövidül 2,7 Å-re a katalitikusan inaktív Mn(III,IV) formában az eredeti 3,03 Å helyett. Ez az alak valószínűleg bisz(μ-oxo)-hidat tartalmaz [64]. A Mn-katalázok fiziológiai aktivitását kizárólag csak a (II,II) és (III,III) oxidációs állapotoknak lehet tulajdonítani. A ping-pong ciklusú mechanizmus a két egymásba könnyen átalakítható oxidációs állapotnak köszönhető (23. ábra) [65,66]. 26

37 Irodalmi áttekintés O O Glu His OH O H Mn III O O O O O H O 2 H 2 O O Mn III O O His O Glu His H 2 O Mn II O E D O H H O O O H A Mn II O C B O His HOOH O Glu H 2 His H 2 O OH 2 Mn II O O H O OH OH O O Mn O O O O O Glu H 2 His HOOH OH 2 Mn II O O O H O O Mn II O O His H 2 O H 2 O H O Glu Mn II H 2 His O O H OH O O H O Mn II O O His H 2 O 23. ábra A kétmagvú mangántartalmú kataláz enzim által katalizált reakciók mechanizmusa [67]. A mangán-tartalmú katalázokról spektroszkópiai módszerekkel megállapították, hogy az enzimatikus reakció során redukált Mn(II,II), illetve oxidált Mn(III,III) formában vannak jelen. A vegyes oxidatív állapotok az enzimatikus reakcióban nem játszanak szerepet. [68]. A reakció (A-E) első lépésében a szubsztrátum közvetlenül az ún. terminális (szélső) oldali Mn-t támadja meg, leszorítva onnan a vízmolekulát (A B). Az internális (belső) oldali fehérjerész karboxilát csoportja protonpuffer szerepet tölt be. Deprotonálja a H 2 O 2 - t, majd később átad egy protont, és ezáltal tud víz képződni. A koordinált peroxid terminális helyzetből (B) elfordul, majd a μ-η 2 -peroxo híd képződik (C). A szubsztrátum redukálódik, víz lép ki, és a mangán-ionok távolsága lecsökken 3,6 Å-ről 3,1 Å-re (C D). A továbbiakban μ-oxo híd protonálásával a híd felhasad és újabb szubsztrátum molekula lép be a koordinációs övezetbe (D E). Ezután intramolekulárisan két elektron kerül a dimangán(iii) centrumra a terminálisan koordinált peroxidról, ami dioxigén 27

38 Irodalmi áttekintés fejlődéséhez és az enzim redukált formájának visszanyeréséhez vezet (E A). Az enzimatikus reakció spontán lejátszódását biztosító negatív szabadenergia-változás az elektronátadásokat kísérő, azokkal csatolt protontranszfer-reakciók kedvező energiamérlegének tudható be. A protonpufferként jelenlévő nem koordinált karboxilát funkció pk a értéke az elképzelések szerint a ciklust kísérő töltéseloszlás változások miatt megváltozik a két részfolyamatban (A B C D és D E A). Egy alternatív mechanizmus egymásba kölcsönösen átalakuló Mn II 2 (μ-oh 2 ) és Mn III 2 (μ-o) 2 intermedierekre alapozza a katalitikus ciklust [69]. A fenti enzimeknek direkt felhasználása gyógyászati célokra korlátozott, a sejtmembránok alacsony permeabilitása és a nagy molekulatömeg következtében. Az irodalomban számos példa található különféle alacsony molekulatömegű átmenetifém-tartalmú, Mn-tartalmú komplexekre (1. táblázat), amelyeket a kataláz enzimek szerkezeti és/vagy működési modelljeiként vizsgáltak [70-80]. 1. táblázat éhány kataláz enzim és enzimmodell katalitikus aktivitása. Enzim/enzimmodell k kat (s -1 ) K M (mm) k kat /K M (M -1 s -1 ) Ref. T. thermophilus kataláz 2, , [56] L. plantarum kataláz 2, , [57] T. album kataláz 2, , [58] [Mn(bpia)(µ-OAc)] 2 (ClO 4 ) ,5 3, [69] [Mn IV (salpn)(µ-o] [71] [Mn III 2(2-OH-salpn)] 2 10,1 10,2 990 [76][77] [Mn III 2( O)(OH 2 ) (OAc)benzimpn] + 2,10 3, [78] [Mn III 2(salpentO)(µ-OAc) (µ-ome)(meoh) 2 ] 0, [79] [Mn II (ind) 2 ] 6, ,2 [80] [Mn II (4 Me 2 ind) 2 ] 2, ,2 [80] 2.2. Ligandumszintézis Az átmenetifém-tartalmú modellvegyületeink előállítására izoindolin alapvázú ligandumokat használtunk fel, amelyek szintetizálása alapvetően két lehetséges reakcióúton keresztül valósítható meg. A tervezettekhez hasonlóak szintézise során 1,2-diciano- 28

39 Irodalmi áttekintés benzolból kiinduló olvadékfázisú-, és az 1,3-diimino-izoindolinból kiinduló folyadékfázisú reakciókat alkalmaztak [81]. Az olvadékfázisú folyamatok (24. ábra) magas hőmérsékletet igényelnek, ezáltal a reakcióidő rövidebb, mint a folyadékfázisú szintézis esetében [82]. Az izoindolin oldalkarokkal rendelkező kelátképzők kialakulását a kilépő ammónia képződésének vége jelzi. H C C + 2 H 2 H - H 3 H H 24. ábra A HL 1 ligandum előállítása 1,2-diciano-benzolból. A másik lehetséges előállítási módszer az 1,3-diimino-izoindolinból kiinduló folyadékfázisú folyamat, amely mechanizmusát tekintve egy A típusú lépéssel indul (25. ábra) [83]. A fenti reakciók során oldószerként alkoholokat használnak, a legjobb hozamok elérése végett többnyire n-buoh-t alkalmaznak. H H H H + 2 H 2 H n-buoh -2 H 3 H H 25. ábra A HL 1 ligandum előállítása 1,3-diimino-izoindolinból. 29

40 Célkitűzések 2. Célkitűzések Az enzimek felhasználása, tisztítása körülményes és drága feladat. Az enzimmodellezés, a modellvegyületek előállításának célja az olcsóbb és hatékonyabb vegyületek szintézise, amelyek az enzimek szerkezetét és/vagy működését hivatottak a lehető legjobb mértékben reprezentálni. Célunk olyan modellkomplexek preparatív előállítása, amelyekkel lehetőségünk nyílik szerkezetük minél pontosabb megismerése, továbbá működésük azaz reakcióik mechanizmusának felderítésére is. A szuperoxid dizmutázok esetén: Munkánk célja olyan Mn,- Fe-, i és Cu/Zn-SOD utánzó vegyületek előállítása, karakterizálása és működési modellként való alkalmazásuk volt, melyek funkciójukat tekintve jól utánozzák az enzim aktív centrumában lezajló reakciókat. A ligandumok kiválasztásánál szem előtt tartottuk, hogy az egyes származékok komplexképződése hasonló legyen, emellett ugyanakkor a komplexben kötött fémion redox sajátságát megváltoztassák. Ezáltal elkülöníthető a felhasznált kelátképzők különböző tulajdonságainak (elektronikus, sztérikus, gyenge kölcsönhatások) hatása a komplex SOD utánzó aktivitását tekintve. A kataláz esetén: Az oxidatív stressz elleni küzdelemben a legnagyobb szerepet a szuperoxiddizmutáz, kataláz és glutation-peroxidáz enzimek kapják. Az utóbbi kettő a hidrogénperoxid dizmutációját katalizálja dioxigénné és vízzé. Számtalan reakciókinetikai vizsgálatot elvégeztek már a mechanizmus felderítése érdekében, azonban még nem sikerült olyan modellt alkotni, amely minden szempontból megfelelt volna az elvárásoknak. Mivel az enzim mérete túl nagy, így nem képes a sejtmembránon áthatolni. Ez kizárja a lehetőséget, hogy terápiás szerként használják különböző betegségek gyógyítása esetén. Mindemellett túl gyorsan végzi feladatát, ami a mechanizmusának megfigyelésénél jelent gondot. A modellek készítésének tehát két fontosabb célja is van. Egyrészt kis és hatékony bioutánzó vegyületek orvosolhatnák a terápiás nehézségeket, valamint a lassabb működésű komplexek által jobban megismerhetnénk a mechanizmust. Egy mangán komplex reakciókinetikai vizsgálatával szándékozunk hozzájárulni a kutatásokhoz. 30

41 Eredmények és értékelésük 3. Eredmények és értékelésük 3.1. A ligandumok szintézise és szerkezetük azonosítása Előállítottunk több izoindolin-tartalmú származékot, mint a modellvegyületek lehetséges ligandumait. Ezek nitrogénatomjaik nemkötő elektronpárjai révén koordinatív kötések létrehozására képesek, háromfogú kelátképzőkként funkcionálnak. A központi fématomhoz kapcsolódva öt- és hattagú kelátgyűrűt is létrehozhatnak. Az előállítást folyadék vagy olvadékfázisban végeztük (23-24 egyenletek). Folyadékfázisban 1,3-diimino-izoindolint és a megfelelő primer amint reagáltattuk, olvadékfázisban 1,2-diciano-benzolt (ftalonitrilt) és primer amint használtunk a kívánt oldalkarokat eredményező izoindolinszármazékaink előállítására (26. ábra). H Ar n-buoh H + 2 H 2 -Ar ref lux H + 2 H 3 (23) H Ar C C + 2 H 2 -Ar olvadék o C Ar H Ar + H 3 (13) (24) H H 3 C S H H H H H 3 C S HL 1 HL 2 HL 3 31

42 Eredmények és értékelésük H 3 C CH 3 S H H H H H 3 C S CH 3 HL 4 HL 5 HL 6 HL 7 HL 1 : 1,3-bisz(2 -benzimidazolil-imino)izoindolin HL 2 : 1,3-bisz(2 -(-metil-benzimidazolil-imino)izoindolin HL 3 : 1,3-bisz(2 -tiazolil-imino)izoindolin HL 4 : 1,3-bisz(2 -piridil-imino)izoindolin HL 5 : 1,3-bisz(2 -(3-metil-piridil-imino)izoindolin HL 6 : 1,3-bisz(2 -(4-metil-piridil-imino)izoindolin HL 7 : 1,3-bisz(2 -benztiazolil-imino)izoindolin 26. ábra Az előállított ligandumok szerkezete. Az izoindolin-származékok (26. ábra) szerkezetét spektroszkópiai módszerekkel (IR, UV- Vis) (2. táblázat), összetételüket elemanalízissel és 1 H-, valamint 13 C-MR vizsgálattal határoztuk meg (ezeket az adatokat a kísérleti részben tüntettem fel, a könnyebb áttekinthetőség miatt) és egy esetben a HL 2 összetételű ligandum esetében röntgendiffrakciós vizsgálattal is sikerült igazolnunk. A legfontosabb IR és UV-Vis adatokat a 2. táblázatban tüntettem fel (az összes sáv feltüntetése bővebben a kísérleti részben történik). 2. táblázat A ligandumok jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Ligandum (szín) HL 1 (narancs) HL 2 (narancs) IR (cm -1 ) ν(h) benzimidazol = 3423 ν(h) = 3203 ν(c=) = 1652, 1625 ν(h) = 3111 ν(ch 3 ) = 2924 ν(c=) = 1642,1621 UV Vis (DMF) [λ max, nm(log ε)] 412,5 (4,31) 440 (4,30) 470 (4,06) 420 (4,33) 447 (4,35) 478 (4,11) 1 H-MR [δ, ppm] 2,15 (s,1h) 3,50 (s,2h) 7,34 (m,4h) 7,85 (m,6h) 8,09 (m,2h) 4,06 (m,6h) 7,62 (m,4h) 7,90 (m,4h) 8,23 (m,4h) 32

43 Eredmények és értékelésük HL 3 (aranysárga) HL 4 (zöld) HL 5 (sárgászöld) HL 6 (zöld) HL 7 (vörös) ν(h) = 3207 ν(c=) = 1658,1617 ν(h) = 3260 ν(c=) = 1646,1625 ν(h) = 3288 ν(ch 3 ) = 2917 ν(c=) = 1654, 1622 ν(h) = 3215 ν(ch 3 ) = 2917 ν(c=) = 1641, 1629 ν(h) = 3231 ν(c=) = 1637, (4,05) 448 (3,86) 485 (3,18) 366 (4,25) 385 (4,30) 408 (4,07) 347 (4,19) 370 (4,18) 388 (4,18) 366 (4,24) 385 (4,29) 408 (4,08) 443 (3,95) 473 (3,84) 508 (3,42) 7,18 (d,2h) 7,63 (d,2h) 7,77 (d,2h) 8,00 (d, 2H) 2,07 (s,1h) 7,00 (m,2h) 7,36 (d,2h) 7,53 (q,4h) 7,92 (m,2h) 8,52 (m,2h) 2,06 (s,1h) 2,80 (m,6h) 6,84 (m,2h) 7,53 (m,4h) 7,96 (q,2h) 2,06 (s,1h) 2,99 (m,6h) 6,63 (s,2h) 6,95 (d,2h) 7,29 (m,2h) 7,31 (m,2h) 8,11 (d,2h) 2,72 (s,1h) 7,24 (t,2h) 7,36 (t,2h) 7,53 (d,2h) 7,73 (d,2h) 7,79 (d,2h) 8,00 (d,2h) Az infravörös spektrumon (KBr pasztillával) minden esetben jól láthatóak a protonált ligandumra jellemző (H)-rezgések 3203 cm -1 illetve 3423 cm -1 -nél (a benzimidazoltartalmú származék esetén) [84]. Az 1600 cm -1 és 1660 cm -1 között látható éles sávok a (C=)-rezgéses jelei, szintén a protonált formákra utalnak. A deprotonált ligandumnak ebben a tartományban egy gyenge, szélesebb sávja van és komplexképződés esetén egy vagy több erős sávja mutatkozik 1500 és 1600 cm -1 között. Az UV-Vis spektrumon nm között jelentkező három sáv az izoindolin-származékok protonáltságát bizonyítja. Deprotonált esetben a betöltött és betöltetlen, azaz - MO-k közötti energiakülönbség valamelyest lecsökken, nm-es vöröseltolódást eredményezve. A ligandumok két formája közötti tautomer viszonyt a 27. ábrán láthatjuk. A feltüntetett egyensúly az alsó nyíl irányába van eltolódva, amit a nitrogénekkel képzett hidrogénkötések is stabilizálnak. A pirrol-hidrogén leadásával deprotonálódás is lehetséges, ezért a 33

44 Eredmények és értékelésük ligandumok a komplexképzésben mind semleges, mind ionos formában is részt vehetnek. Az -metil-benzimidazol oldalkarokat tartalmazó ligandumról egykristályt is sikerült növesztenünk DMF oldószerből, röntgendiffrakciós szerkezete a 28. ábrán látható. A kristályhoz tartozó legfontosabb röntgenkrisztallográfiai adatokat a 3. és 4. táblázatok tartalmazzák. A felvétel alapján elmondható, hogy az 1, 3, 6 nitrogének és a H1 hidrogén közötti erős kölcsönhatások stabilizálják a szimmetrikus diimin izomer szerkezetet, ezáltal a molekula felvesz egy planáris geometriát kristályos formában. A szén- és nitrogénatomok közötti távolságok, azaz C1-2 és C8-5 imines helyzetű atompárok közötti kettős kötések távolsága kis eltéréssel megegyezik (~1,29 Å) a C9-3 és a C17-6 benzimidazol heterociklusban található atompárok között mérhetővel (~1,32 Å). A kiterjedt π-delokalizációnak köszönhetően a ligandum UV-Vis spektruma rendkívül sávgazdag a nm-es tartományban. H 3 C H 3 C H H H 3 C H 3 C 27. ábra A HL 2 ligandum tautomer szerkezetei. 28. ábra A HL 2 ligandum röntgenszerkezete [85]. 34

45 Eredmények és értékelésük 3. táblázat A HL 2 ligandum krisztallográfiai adatai. Összegképlet C 24 H 19 7 Szín narancssárga Molekulatömeg (g/mol) 405,46 Hőmérséklet (K) 203 Besugárzási hullámhossz Mo-K = 0,71073 Å Kristályrendszer monoklin Tércsoport P 21/n Elemi cella méretei a [Å] 8,4949(2) b [Å] 16,9348(3) c [Å] 13,9467(3) ( ) 90,000 ( ) 95,758(1) γ ( ) 90,000 Elemi cella térfogata [Å 3 ] 1996,24(7) Z 4 Sűrűség (számított) [Mg/m 3 ] 1,349 Abszorpciós koeff., μ [mm -1 ] 0,085 F(000) 848 Kristály mérete [mm] 0,4 0,3 0,25 Θ tartomány [ ] 1,9 28,72 Index tartományok 0 h 11 0 k l 18 Gyűjtött reflexiók 5085 Független reflexiók száma 3818 Végső R [I > 2ζ(I)] R 1 = 0,0496 wr 2 = 0, táblázat A HL 2 ligandum fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei Kötés Kötéshossz (Å) Kötés Kötésszög ( ) C1 2 1,2906(19) 2 C ,09(13) C1 1 1,3843(18) 2 C1 C2 125,69(13) C8 1 1,3800(19) 1 C1 C2 106,22(12) C8 5 1,2939(19) 5 C ,23(13) C9 3 1,3264(19) 3 C ,00(14) C9 2 1,3767(19) 3 C ,97(13) 35

46 Eredmények és értékelésük 3.2. Mn II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése MnCl 2. 4H 2 O metanolos oldatához hozzáadtuk a megfelelő ligandum MeC-es oldatát argon alatt 2 ekvivalens Et 3 jelenlétében, majd refluxáltuk (25). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. Mn II Cl 2 4H 2 O + 2 HL n + 2 Et 3 n = 1-6 ligandum L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 MeOH/MeC -2 Et 3 HCl Mn II (L n ) 2 (25) komplex A keletkezett vegyületek összetételét elemanalízissel, szerkezetüket IR és UV-Vis spektroszkópiai módszerrel (5. táblázat) is jellemeztük és egy esetben a 3 komplex esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is sikerült igazolnunk a szerkezetet. 5. táblázat A Mn II (L n ) 2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín) IR (cm -1 ) UV Vis (DMF) [λ max, nm (log ε)] 1 (vörösbarna) ν(h) benzimidazol = 3416 ν(c=) = 1532, (4,43) 432 (4,55) 456 (4,60) 487 (4,40) 2 (téglavörös) 3 (narancssárga) 4 (barna) 5 (sötétbarna) ν(ar-h) = 3048 ν(ch 3 ) = 2929 ν(c=) = 1548 ν(ar-h) = 3096 ν(c=) = 1516 ν(ar-h) = 3044 ν(c=) = 1565, 1528 ν(ar-h) = 3044 ν(ch 3 ) = 2954, 2909 ν(c=) = 1577, (4,43) 438 (4,62) 464 (4,69) 498 (4,50) 432 (4,49) 454 (4,59) 484 (4,42) 390 (4,36) 425 (4,52) 452 (4,43) 413 (4,59) 436 (4,71) 464 (4,58) 36

47 Eredmények és értékelésük 5. táblázat A Mn II (L n ) 2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. 6 (sötétbarna) ν(ar-h) = 3052 ν(ch 3 ) = 2917 ν(c=) = 1569, (4,53) 424 (4,71) 451 (4,63) Az 1 komplex esetében az IR spektrumon jól láthatók az 1532 és 1507 cm -1 -nél jelentkező erőteljes ν(c=) sávok (5. táblázat adatai), melyek az HL 1 ligandum deprotonált, anionos formájának jelenlétére utalnak, míg a protonált, neutrális HL 1 ligandum (szabad ligandum) esetében ezek a sávok cm -1 tartományban jelentkeznek. A 3416 cm -1 -nél megfigyelhető kisebb ν(h) sáv a benzimidazol szabad H-csoportjának rezgéséből adódik. A többi komplex IR spektrumán megfigyelhető ν(ar-h) sávok 3044 és 3096 cm -1 között jelentkeznek. A 2, 5 és 6 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(ch 3 ) sávok figyelhetők meg, melyek a metil csoport jelenlétére utalnak a benzimidazol és piridin gyűrűkön. Az 1 komplexhez hasonlóan, a többi vegyület esetében is azonosíthatók a koordinált indolináto-ligandumok ν(c=) rezgései az cm -1 tartományban, melyek a deprotonált formákkal történő komplexképzésre utalnak. A 2 komplex UV-Vis spektrumán a szabad ligandumsávok (HL 2, λ max = 478, 447, 420 nm) eltolódása DMF oldószert használva ~15-20 nm a kisebb energiák felé. Ez a vörös eltolódás jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez. Ugyanez a batokróm eltolódás kisebb-nagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 3 komplex szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, amelyekhez a diklórmetánból kivált kristályokat használtuk. A röntgenszerkezetet a 29. ábrán, a legfontosabb adatokat pedig a 6. és 7. táblázatban tüntettem fel. Ezek alapján megállapítható, hogy a komplex egymagvú, torzult oktaéderes szerkezetű. A központi mangánionhoz a háromfogú izoindolináto ligandumok 3-3 nitrogén atomon keresztül kapcsolódnak, egymáshoz képest merőleges síkban. Összehasonlítva a 3-as komplex szerkezetét a korábban publikált 4-esével [86] szembeötlő, hogy az izoindolin heterociklus -donor atomja ( ind ) a 3-ban ~0,06 Å-mal messzebb, míg az oldalkarok tia atomjai ~0,08 Å-mal közelebb találhatók a mangánhoz, mint a 4 esetében. Ennek következménye, hogy a 3-as komplex oktaéderes szerkezete kevésbé torzult, mint a 4-esé. A két vegyület kötéstávolságai közötti különbséghez még hozzájárul a tiazol-gyűrű kénatomjának elektronküldő hatása, a kén pozitív mezomer-effektusából következően. 37

48 Eredmények és értékelésük 29. ábra A 3 komplex röntgenszerkezete. 6. táblázat A 3 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet C 29 H 18 Mn 1 10 S 4 Szín narancsszínű Molekulatömeg 689,71 Hőmérséklet (K) 203(2) Besugárzási hullámhossz Mo-K, = 0,71073 Å Kristályrendszer triklin Tércsoport P-1 Elemi cella méretei a [Å] 8,8740(3) b [Å] 11,6030(4) c [Å] 16,6643(6) α ( ) 73,252(1) β ( ) 76,204(2) γ ( ) 77,749(3) Elemi cella térfogata [Å 3 ] 1576,55(9) Z 2 Sűrűség (számított) [Mg/m 3 ] 1,453 Abszorpciós koeff, μ [mm -1 ] 0,722 F(000) 702 Kristály mérete [mm] 0,4 0,15 0,05 Θ tartomány [ ] 6,14 28,67 0 h 11 Index tartományok -14 k l 22 Gyűjtött reflexiók 7691 Független reflexiók száma 6077 Végső R [I > 2 (I)] R 1 = 0,0703 wr 2 = 0,

49 Eredmények és értékelésük 7. táblázat A 3 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Kötéshossz (Å) Kötés Kötésszög ( ) Mn1 1 2,211(3) 1 Mn ,78(12) Mn1 10 2,216(3) 1 Mn1 5 82,51(11) Mn1 5 2,218(3) 1 Mn ,41(12) Mn1 6 2,220(3) 5 Mn ,29(12) Mn1 3 2,220(3) 6 Mn ,04(12) Mn1 8 2,224(3) 10 Mn ,47(12) 3.3. Fe II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A Fe II (CF 3 SO 3 ) 2 és a megfelelő izoindolinszármazék metanolos oldatához hozzáadtunk argon alatt 2 ekvivalens Et 3 -t, majd refluxáltuk (26). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. MeOH, Ar Fe II (CF 3 SO 3 ) HL n + 2 Et 3-2 Et 3 HCF 3 SO 3 n = 1-5 ligandum L 1 L 2 L 3 Fe II (L n ) 2 (26) komplex 7 8 9, 9 ox L 4 L A keletkezett vegyületek összetételét elemanalízissel, szerkezetüket pedig infravörös és UV-Vis spektroszkópiai módszerrel (8. táblázat) is jellemeztük, továbbá a 8 és 9 ox vegyületek esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is sikerült igazolnunk a szerkezetet. 8. táblázat A Fe II (L n ) 2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín) IR (cm -1 ) UV Vis (DMF) [λ max, nm(logε)] 7 (sötétbarna) ν(h) benzimidazol = 3419 ν(c=) = (4,45) 389 (4,40) 453 (4,49) 493 (4,28) 8 (okkersárga) ν(ar-h) = 3056 ν(ch 3 ) = 2933 ν(c=) = (4,55) 433 (4,60) 454 (4,62) 487 (4,45) 39

50 Eredmények és értékelésük 8. táblázat A Fe II (L n ) 2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. 9 ox (sötétzöld) 9 (zöld) 10 (barna) 11 halványbarna ν(ar-h) = 3083 ν(c=) = 1593,1517 ν(cf 3 SO 3 ) = 1251,746 ν(ar-h) = 3090 ν(c=) = 1520 ν(ar-h) = 3044 ν(c=) = 1594,1569 ν(ar-h) = 3052 ν(ch 3 ) = 2917 ν(c=) = 1569, (4,31) 414 (4,43) 440 (4,50) 480 (4,40) 404 (4,53) 435 (4,50) 463 (4,43) 788 (4,01) 390 (4,75) 410 (4,81) 440 (4,58) 392 (4,57) 410 (4,81) 439 (4,50) A 7 komplex esetében az IR spektrumon jól látható az 1533 cm -1 -nél jelentkező erőteljes ν(c=) sáv, amely az HL 1 ligandum deprotonált, anionos formájának jelenlétére utal, míg a protonált, neutrális HL 1 ligandum (szabad ligandum) esetében ezek a sávok cm -1 tartományban jelentkeznek. A 3419 cm -1 -nél megfigyelhető kisebb ν(h) sáv a benzimidazol szabad H-csoportjának rezgéséből adódik. A többi komplex IR spektrumán megfigyelhető ν(ar-h) sávok 3044 és 3090 cm -1 között jelentkeznek. A 8 és 11 komplexek esetében kevésbé intenzív ν(ch 3 ) sávok figyelhetők meg 2933 és 2917 cm - 1 -nél, melyek a metil csoporttól származnak, utalva annak jelenlétére a benzimidazol és piridin gyűrűkön. A 7 komplexhez hasonlóan, a többi vegyület esetében is azonosíthatók a koordinált indolináto-ligandumok ν(c=) rezgései az cm -1 tartományban, melyek a ligandumok deprotonált formáinak jelenlétére utalnak. A 9 ox komplex esetében a CF 3 SO 3 -ellenion jelenlétére utalnak az 1251 cm -1 -nél megjelenő erős és a 746 cm -1 -nél megtalálható közepes intenzítású sávok. A komplexek UV-Vis spektrumán az elnyelések szabad ligandumsávokhoz képest DMF oldószerben ~15-40 nm-rel változik a kisebb energiák felé tolódva jelentkeznek. Ez a vörös eltolódás is jelzi, hogy a ligandum deprotonált formában koordinálódik a fémhez. Ugyanez a batokróm eltolódás kisebbnagyobb mértékben jellemző a többi komplex sávjaira is. A 9 ox komplex szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel is vizsgáltuk, ugyanis a DMF-ből éterdiffúzióval nyert kristályok röntgendiffrakciós mérésre alkalmasnak bizonyultak. A röntgenszerkezetet a ábrán, a legfontosabb, kristályhoz tartozó adatokat pedig a táblázatokban tüntettem fel. A röntgenadatok alapján megállapítható, hogy a 9 ox komplex kismértékben torzult oktaéderes geometriával rendelkezik, ahol a Fe(III) centrum a hat szomszédos 40

51 Eredmények és értékelésük nitrogénatomhoz koordinálódik. A két ind atom (1 és 1A) transz pozícióban helyezkedik el egymáshoz képest, de közelebb, mint a tiazol oldalkarokat tartalmazó komplex (9 ox ) 1 és 1A nitrogénatomjai (~0,05 Å). A koordinált ligandumok síkjai csaknem merőlegesen helyezkednek el egymáshoz viszonyítva. A Fe- távolságok a fenti vegyületben rövidebbek (1,95 és 2,00 Å), mint a korábban már a csoportban publikált piridin oldalkarokat tartalmazó izoindolin származék esetében (2,07 és 2,27 Å) [87], és az -metil-benzimidazol ligandummal alkotott komplex esetében (2,05 és 2,15 Å). Az utóbbi vas(ii)vegyületnél a két Fe- ind kötés távolsága (Fe1-1, 2,057(17) és Fe1-1A, 2,053(17) közel egyező értéket mutat a 8 komplexével (benzimidazol származék átlag: 2,07 Å). A 10 vegyület erősen torzult oktaéderes szerkezettel rendelkezik a két, előbb már említett származékkal ellentétben. Ez pedig azért következik be, mert a Fe- bim kötések közötti távolságok rövidebbek, mint a Fe- py kötések esetében mérhetők (a differencia ~ 0,12 Å). 30. ábra A 8 komplex röntgenszerkezete. 9. táblázat A 8 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet C 48 H 35 F 3 Fe 14 Szín zöld Molekulatömeg 863,75 Hőmérséklet (K) 293(2) Besugárzási hullámhossz Mo-K, = 0,71070 Å Kristályrendszer triklin 41

52 Eredmények és értékelésük 9. táblázat A 8 komplex krisztallográfiai adatai. Tércsoport P 1 Elemi cella méretei a [Å] 13,0522(19) b [Å] 14,261(3) c [Å] 14,691(2) α ( ) 63,98(6) β ( ) 74,43(6) γ ( ) 70,72(6) Elemi cella térfogata [Å 3 ] 2994,9(7) Z 2 Sűrűség (számított) [Mg/m 3 ] 1,250 Abszorpciós koeff, μ [mm -1 ] 894 F(000) 1756 Kristály mérete [mm] 0,62 0,56 0,54 Θ tartomány [ ] 3,05 27,10 Index tartományok -16 h k l 18 Gyűjtött reflexiók Független reflexiók száma 7964 Végső R [I > 2 (I)] R 1 = 0,0495 wr 2 = 0, táblázat A 8 komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Kötéshossz (Å) Kötés Kötésszög ( ) Fe1 1A 2,053(17) 1A Fe ,68(6) Fe1 1 2,057(17) 6A Fe ,62(6) Fe1 6 2,129(17) 4A Fe ,40(7) Fe1 6A 2,132(17) 1 Fe1 6 90,77(6) Fe1 4 2,136(17) 1 Fe1 4 85,80(6) Fe1 4A 2,147(17) 1 Fe1 6A 99,60(7) 42

53 Eredmények és értékelésük 31. ábra A 9 ox komplex röntgenszerkezete. 11. táblázat A 9 ox komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet C 31 H 19 F 3 Fe 11 O 3 S 5 Szín sötétzöld Molekulatömeg 866,77 Hőmérséklet (K) 296(2) Besugárzási hullámhossz Ag-K, = 0,56089 Å Kristályrendszer monoklin Tércsoport P 21/c Elemi cella méretei a [Å] 14,0476(14) b [Å] 20,5817(17) c [Å] 12,2870(10) α ( ) 90,00 β ( ) 103,000(2) γ ( ) 90,00 Elemi cella térfogata [Å 3 ] 3461,4(5) Z 4 Sűrűség (számított) [Mg/m 3 ] 1,663 Abszorpciós koeff, μ [mm -1 ] 0,421 F(000) 1756 Kristály mérete [mm] 0,65 0,25 0,24 43

54 Eredmények és értékelésük 11. táblázat A 9 ox komplex krisztallográfiai adatai. Θ tartomány [ ] 2,47 21,37-18 h 18 Index tartományok -26 k l 15 Gyűjtött reflexiók 7926 Független reflexiók száma 4999 Végső R [I > 2 (I)] R 1 = 0,0478 wr 2 = 0, táblázat A 9 ox komplex fontosabb kötéstávolságai és kötésszögei. Kötés Kötéshossz (Å) Kötés Kötésszög ( ) Fe1 1 1,946(2) 1 Fe1 1A 178,70(10) Fe1 2 2,003(2) 1 Fe1 3A 92,37(10) Fe1 3 2,006(2) 1A Fe1 3A 88,91(10) Fe1 1A 1,952(2) 1A Fe1 2 91,05(9) Fe1 2A 2,005(2) 1 Fe1 3 88,87(9) Fe1 3A 1,997(2) 2 Fe ,99(10) 3.4. Co II (L n ) 2 összetételű SOD-utánzó modellvegyületek előállítása és jellemzése A Co II Cl 2. 6H 2 O-t tartalmazó metanolos oldathoz hozzáadtuk az izoindolinszármazékok acetonitriles oldatát argon atmoszféra alatt, majd ezt követően 2 ekvivalens Et 3 -t. Majd a kialakuló csapadékos oldatokat refluxáltuk (27). A keletkező csapadékot szűrtük, hideg metanollal és éterrel mostuk, vákuumban szárítottuk. Co II Cl. 2 6H 2 O + 2 HL n + 2 Et 3 n = 1-6 ligandum L 1 L 2 L 3 L 4 MeOH/MeC, Ar -2 Et 3 HCl Co II (L n ) 2 (27) komplex L 5 L 6 17 Az előállított vegyületek szerkezetét UV-Vis és IR spektroszkópiai módszerrel (13. táblázat), összetételüket elemanalízissel, továbbá egy esetben a 14 komplex esetében röntgendiffrakciós vizsgálati módszer segítségével is igazoltuk. 44

55 Eredmények és értékelésük 13. táblázat A Co II (L n ) 2 komplexek jellemző fizikai és spektroszkópiai adatai. Komplex (szín) IR (cm -1 ) UV Vis (DMF) [λ max, nm (log ε)] 363 (4,19) 12 ν(h) benzimidazol = (4,11) (vörösbarna) ν(c=) = (3,85) 13 (téglavörös) 14 (lilásfekete) 15 (sötétvörös) 16 (barnásvörös) 17 (téglavörös) ν(ar-h) = 3056 ν(ch 3 ) = 2929 ν(c=) = 1556 ν(ar-h) = 3105 ν(c=) = 1594,1471 ν(ar-h) = 3052 ν(c=) = 1572,1523 ν(ar-h) = 3073 ν(ch 3 ) = 2950 ν(c=) = 1575,1540 ν(ar-h) = 3064 ν(ch 3 ) = 2973 ν(c=) = 1569, (4,55) 475 (4,56) 513 (4,31) 413 (4,40) 436 (4,19) 463 (4,45) 509 (4,06) 410 (4,51) 433 (4,50) 474 (4,15) 423 (4,34) 447 (4,36) 486 (4,20) 410 (4,55) 433 (4,54) 475 (4,11) A 14 komplexről egykristály-röntgendiffrakciós felvételt sikerült nyernünk, amelyet a 32. ábrán tüntettem fel. A toluol-diklórmetán elegyből nyert komplex legfontosabb röntgenadatait a táblázatban láthatjuk. Az információk alapján elmondható, hogy a vegyület mononukleáris, és oktaéderes szerkezeti geometriával rendelkezik. A hat Co- kötést tekintve kettő rövidebb (~ 2,07 Å), mint a másik négy (~ 2,14 Å), tehát ez egy ekvatoriálisan megnyúlt oktaéderes szerkezetet mutat. Ehhez a kötéshez hasonló szerkezetet írtak le egy nemrégiben publikált bisz-(kelát) kobalt(ii) komplexre, amelyet a HL 4 ligandum felhasználásával állítottak elő [88]. Összehasonlítva a röntgenfelvételeket a megfelelő összetételű Mn- és Cu-analógokkal, a M- ind kötések távolságai összehasonlíthatóak: 2,21, 2,07 és 1,99 Å mangán, kobalt és réz sorrendben (az ind a negatív töltésű és a központi ion távolságának középértékét jelenti). Tehát csökken a távolság a kovalens növekedésével, azaz összhangban van ezeknek a fémeknek az atomrádiuszával. A másik fontos jellemző az összehasonlításban, a M- kötések távolsága a tiazol gyűrűk tekintetében, amelyek 2,13 és 2,23 Å között változnak, ez pedig a torzult oktaéderes szerkezettel van összefüggésben. Ezek ismeretében a hat M- kötés egyenlő távolságra helyezkedik el a Mn-komplex esetében, csekély mértékű tetragonális torzulást mutat a Co-komplex esetében és rombost a Cu esetében. Az UV-Vis spektrumok tekintetében a deprotonált ligandumokkal történő koordináció a nm tartományban észlelhető azaz egy nm-es vöröseltolódás tapasztalható. Az MLCT-átmeneteket 474 és

56 Eredmények és értékelésük nm között vállként észleltük a vegyületeink vizsgálata során. Az IR-spektrumban a szabad izoindolin ligandumok intenzív ν(c=) sávjait cm -1 között találjuk. A depronált származékok esetében itt egy gyenge sávot észlelünk, cm -1 között pedig egy éleset. 32. ábra A 14 komplex röntgenszerkezete. 14. táblázat A 14 komplex krisztallográfiai adatai. Összegképlet C 38 H 28 Co 10 S 4 Szín sötétvörös Molekulatömeg (g/mol) 817,88 Hőmérséklet (K) 293(2) Besugárzási hullámhossz Mo-K = 0,71073 Å Kristályrendszer triklin Tércsoport P 1 Elemi cella méretei a [Å] 8,9176(3) b [Å] 14,6968(5) c [Å] 15,4269(6) ( ) 95,713(1) ( ) 105,468(2) γ ( ) 101,228(3) Elemi cella térfogata [Å 3 ] 1886,63(12) 46