Homonnay, Zoltán

Huszthy, Péter

Kuzmann, Ernő

Papp, Judit

Pokol, György

Szalay, Roland

Szilágyi, Imre

Várhelyi, Csaba

Várhelyi, Melinda

Repository of the Academy's Library

28Chimica | Acta Scientiarum Transylvanica, 25/3, 2017.Schiff-bázisokkal képzett vas(II)-komplexek szintézise, fizikai-kémiai és biológiai aktivitásuk vizsgálataifj. Várhelyi Csaba1, Kuzmann Ernő2, Homonnay Zoltán2,  Pokol György3, Szilágyi Imre3, Huszthy Péter3, Szalay Roland2,  Papp Judit4, Goga Firuţa1, Golban Ligia-Mirabela1, Várhelyi Melinda11„Babeş-Bolyai” Tudományegyetem, Kémia és Vegyészmérnöki Kar,  Kolozsvár, Arany J. u. 11, vcaba@chem.ubbcluj.ro, firutagoga@yahoo.com,  ligiamirabela@yahoo.com, varhelyimelinda@gmail.com2„Eötvös Loránd” Tudományegyetem, Kémiai Intézet, Budapest, Pázmány P. s. 1/A, kuzmann@caesar.elte.hu, homonnay@caesar.elte.hu, szalayr@chem.elte.hu3 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Műegyetem rkp. 3, pokol@mail.bme.hu, imre.szilagyi@mail.bme.hu, huszthy@mail.bme.hu4„Babeş-Bolyai” Tudományegyetem, Biológia és Geológia Kar,  M. Kogălniceanu u. 1, pappjudit23@gmail.com KivonatKutatásunk során új, Schiff-bázisokkal képzett [Fe(4-benzil-2-HO-propio-fenon)2A], [Fe(2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxifenil-keton)2A], [Fe(nin-hidrin)2A] (A = etilén-diamin, 1,2-propilén-diamin, 1,3-propilén-diamin, o-fenilén-diamin) típusú komplexeket, állítottunk elő Fe(II)-só és a meg-felelő Schiff-bázis reakciója során, a megfelelő oldószerben. A Schiff-bázi-sokat 4-benzil-2-hidroxi-propiofenon, 2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxife-nil-keton ill. ninhidrin diaminokkal való kondenzációjával nyertük. Rövid irodalmi áttekintés után, mely tartalmazza a vas-komplexek osztályozását és fejlődését, tanulmányoztuk az előállított vegyületek szerkezetét és kémi-ai sajátosságait FTIR, Mössbauer, UV-VIS, NMR, spektroszkópiai, tömeg-spektrometriai, termoanalitikai (TG-DTG-DTA), por-röntgen diffrakciós (XRD) módszerekkel, valamint biológiai aktivitásukat.E vegyületcsoport jelentőségét illetően, biokémiai szempontból fonto-sak, egyes képviselők antibakteriális szerek, valamint potenciális rákellenes gyógyszerek. Célkitűzésünk, az antibakteriális hatás és a rákos sejttenyé-szetek tanulmányozása a komplexeink jelenlétében.Kulcsszavak: Schiff-bázisok, azometinek, Fe-komplexek, termikus bontás, spektroszkópiai vizsgálatok.29ifj. Várhelyi Cs., Kuzmann E., Homonnay Z., Pokol Gy., Szilágyi I., Huszthy P., Szalay R., Papp J., Goga, F., Golban, L.-M., Várhelyi M.BevezetőA vas a hét ókori fém közé tartozik, mintegy 8000 éve használják különbö-ző szerszámok készítésére. Kezdetben kizárólag a meteoritokban található szabad vasat alkalmazták e célra, ezért az ókori civilizációban a vasat az ég fémének tekintették. Később rájöttek, hogyan lehet a vasat érceiből ki-választani. A nehézelemek közül a természetben a vas a legelterjedtebb, a földkéreg 4,8% vasat tartalmaz különböző vegyületek alakjában.A vas koordinációs vegyületei közül a vas(II)-azometinek (Schiff-bázi-sok, oximok, hidrazonok, szemi- és tioszemikarbazonok, porfirinek, stb.) igen fontos szerepet játszanak számos biológiai, biokémiai folyamatban. Első ízben az a-dioximok Fe(II) reakcióját Csugaev jelezte a XX. század első éveiben [1]. A Schiff-bázisokkal képzett vas-komplexek különösen je-lentősek, ugyanis antibakteriális- és gombaölő-szerek, valamint számos képviselőjük rákellenes gyógyszer [2].Anyagok és módszerek[Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2R], [Fe(2,4,6-trihidroxi-benzil-4-me to xi fe-nil-keton)2R], és [Fe(ninhidrin)2R] típusú komplexek szintéziseA 4-benzil-2-hidroxi-propiofenon, 2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxife-nil-keton, ill. ninhidrin metil- vagy etil-alkoholos oldatát kondenzáljuk a megfelelő diamin (R) alkoholos oldatával szobahőmérsékleten vagy enyhe melegítéssel. A kivált Schiff-bázisokat leszűrjük, víz – etil-alkohol eleggyel (1:1) mossuk, szárítjuk, majd a mól-arányoknak megfelelően hozzáadunk Mohr-sót vízben oldva egy késhegynyi C-vitaminnal (aszkorbinsavval), és inert atmoszféra alatt (CO2 buborékoltatás) tovább folytatjuk a melegí-tést 1–2 órán keresztül. A használt diaminok: etilén-diamin (en), 1,2- és 1,3-propilén-diamin (1,2-pn, 1,3-pn), o-fenilén-diamin (o-fen). Példaként az etilén-diaminnal való reakciók:30Chimica | Acta Scientiarum Transylvanica, 25/3, 2017.− 2 H2OH2CH2NCH2NH22CH3CH2C OOHCH2CH3CH2C NOHN CCH2CH3HOCH2 CH2CH2 CH2− (NH4)2SO4   − H2SO4+ Fe(NH4)2(SO4)2FeCH3CH2C NON CCH2CH3OCH2 CH2CH2 CH22CH2NCH2NH2H2− 2 H2OOHOHHOCH2COCH3OOHOHHOCH2COCH3N CH2 CH2 N CCH2OHOHHOOCH3+ Fe(NH4)2(SO4)2− (NH4)2SO4   − H2SO4OHOHOCH2COCH3N CH2 CH2 N CCH2OHOHOOCH3FeCH2NCH2NH2H2− 2 H2O2C C OOOHHO+ Fe(NH4)2(SO4)2− (NH4)2SO4   − H2SO4C C NOOHHON C CHO OHOC C NOOHON C CO OHOFeA szintézisek minden esetben normál légköri nyomáson és vízfürdőn való melegítéssel zajlottak, a kristályos termékek egy-két napi állás után keletkeztek. Az inert atmoszféra és a C-vitamin a vas oxidációjának elkerü-léséhez szükséges. Tisztításuk víz, alkohol és éterrel való mosással történt.31ifj. Várhelyi Cs., Kuzmann E., Homonnay Z., Pokol Gy., Szilágyi I., Huszthy P., Szalay R., Papp J., Goga, F., Golban, L.-M., Várhelyi M.EredményekAz előállított komplexek mikroszkópos jellemzése és előállítási hozama az 1. táblázatban látható.Infravörös spektroszkópiai vizsgálatokAz infravörös spektrumokat Bruker Alpha FTIR spektrométerrel (Platinum single reflection diamond ATR) vettük fel, szobahőmérsékleten, 4000–400 cm−1 hullámszám tartományban. A mintákat szilárd halmazállapotban, el-porítva mértük. A főbb IR adatokat a 2. táblázat tartalmazza [3].TömegspektrometriaA tömegspektrumokat Agilent/Technologies 6320 Mass Spectrometer ké-szülékkel rögzítették. A spektrumokban benne van a várt anyagok moleku-latömege, a bomlástermékeket is sikerült azonosítani.Sz. Vegyület Számít. móltöm.Hozam (%) Mikroszkópos jellemzés1. [Fe(4-benzil-2-hid-roxi-propiofenon)2en]558,50 27 Barnás-szürke színű, apró, háromszög alapú hasábok2. [Fe(4-benzil-2-hid-roxi-propiofenon)2 (1,2-pn)]572,53 15 Zöldes-szürke színű, apró, háromszög alapú hasábok3. [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2(1,3-pn)]572,53 15 Szürke színű, apró, há-romszög alapú hasábok4. [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2(o-fen)]606,54 95,9 Szürke színű, három-szög alapú hasábok5. [Fe(2,4,6-trihidroxi-ben-zil-4-metoxifenil-keton)2en]626,44 99 Sötét barna színű, há-romszög alapú hasábok6. [Fe(ninhidrin)2en] 438,18 85Sötét barna színű, há-romszög alapú hasábok7. [Fe(ninhidrin)2(1,2-pn)] 448,21 86Sötét barna színű, há-romszög alapú hasábok8. [Fe(ninhidrin)2(1,3-pn)] 448,21 95,7Sötét barna színű, há-romszög alapú hasábok1. táblázat: Az előállított komplexek mikroszkópos jellemzése, hozama és móltömege.Table 1. The microscopic characterization of the synthetized complexes, yields and molecular mass.32Chimica | Acta Scientiarum Transylvanica, 25/3, 2017.Termoanalitikai mérések (TG, DTG, DTA)A hőbontást egy 951 TG és 910 DSC kaloriméter (DuPont Instruments) ké-szülékkel végeztük Ar vagy N2 atmoszférában, 10 K/min fűtési sebességgel (mintatömeg: 4 – 10 mg). Két példa (1. ábra).A [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2en] egészen 76°C-ig stabil, a kezdeti nedvességtartalom elvesztése után a molekula rohamos bomlásnak indul, és elveszíti fokozatosan a két 4-benzil-propiofenonos részét, egészen 471°C-ig, majd az etilén-diamin rész [=N–(CH2)2–N=] távozása követke-zik. A bomlás 700°C körül stabilizálódik és Fe2O3 marad vissza.A [Fe(2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxifenil-keton)2en] esetében első lépésben 124°C-ig a négy hidroxil-csoport távozása figyelhető meg, majd a két benzil-gyök az oxigén atomokkal 330°C-ig távozik. A következő me-redek lépcső az etilén-diaminos rész lehasadásának felel meg (377°C-ig), cm–1 Sz.νO–H νC–H νC=N νC–Car νC–N νC–O τO–H γC–H νFe–N νFe–O1. 3234 gy2933 gy1673 k 1529 e 1346 k 1060 ie 983 e 612 ie 592 ie487 k 436 k2. 3185 gy3031 2945 gy1618 e 1462 e 1427 e1359 k 1064 ie 979 e 611 ie 490 e 456 k3. 3185 k3051 2847 gy1619 e 1427 e 1360 k 1315 k1063 ie 979 e 609 ie491 ie 457 k4. 3191 gy2915 gy1610 e 1426 e 1365 e 1067 ie 979 e 612 ie 489 ie 455 e5. 3235 gy2932 gy1606 e 1510 e 1346 k 1059 ie 983 e 591 ie 487 k 434 k6. 3202 gy3042 gy1620 k 1537 ie1440 k1333 e 1072 ie 965 e 705 ie 532 e 472 gy434 k7. 3197 k3067 gy1671 ie 1514 k 1346 k 1077 ie 1001 e715 ie 505 ie 469 gy433 ie8. 3324 3203 gy3063 2972 gy1705 ie 1514 e 1332 k 1140 ie 1082 e1002 k753 ie 709 ie521 e 504 e432 ie2. táblázat: Az előállított Fe(II)-komplexek IR adatai.Table 2. The IR data of the Fe(II)-complexes.33ifj. Várhelyi Cs., Kuzmann E., Homonnay Z., Pokol Gy., Szilágyi I., Huszthy P., Szalay R., Papp J., Goga, F., Golban, L.-M., Várhelyi M.1. ábra: A [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2en] és [Fe(2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxife-nil-keton)2en] TG-DTA-DTG görbéi.Fig. 1. The TG-DTA-DTG plots of [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofenon)2en] and [Fe(2,4,6-trihid-roxi-benzil-4-metoxifenil-keton)2en].34Chimica | Acta Scientiarum Transylvanica, 25/3, 2017.amit a metoxi-csoportok leválása követ 513°C-ig, végül pedig a maradék két benzol-gyűrű megy el. A bomlás 900 °C körül végződik, és visszamarad a Fe2O3. A hőbontás során leváló gyököket tömegspektrometriás analízissel követtük, mely igazolta a feltételezett bomlási mechanizmust.Mössbauer spektroszkópiaA Mössbauer-spektroszkópiai méréseket szobahőmérsékleten (295 K) és cseppfolyós nitrogén hőmérsékleten (78 K) hajtottuk végre, hagyományos Wissel típusú (W4) Mössbauer-spektrométer segítségével, állandó gyor-sulású üzemmódban és transzmissziós geometriában. A mérési eredmé-nyek szerint komplexeinkben nagyspinű FeII van jelen, ami arra utal, hogy a Fe–N kötéstávolság > 2,05 Å.UV–VIS spektroszkópiaFelvettük komplexeink UV spektrumait 10%-os etil-alkoholos oldatban egy JASCO V-670 típusú készülékkel. A [Fe(4-benzil-2-hidroxi-propiofen-on)2en] esetében kapott hullámhossz maximum értékek: 192 nm, 275 nm, a [Fe(2,4,6-trihidroxi-benzil-4-metoxifenil-keton)2en] komplexnél: 192 nm, 222 nm, 285 nm, valamint a [Fe(ninhidrin)2(1,2-pn)] esetében: 191 nm, 231 nm, 307 nm.Biológiai aktivitásA Fe-komplexek biológiai aktivitása antibiogram módszerrel volt meghatá-rozva Staphylococcus aureus (Gram-pozitív) baktérium-törzsre. A [Fe(nin-hidrin)2(en)] komplex esetében a koncentráció függvényében mért gátlási zónák: 5 μl – 15,66 mm, 10 μl – 22,33 mm, 20 μl – 29,33 mm.KövetkeztetésekMunkánk során több Schiff-bázisos komplexet sikerült előállítanunk, me-lyek várhatóan nem csak antibakteriális, hanem antitumor hatással is fog-nak rendelkezni.35ifj. Várhelyi Cs., Kuzmann E., Homonnay Z., Pokol Gy., Szilágyi I., Huszthy P., Szalay R., Papp J., Goga, F., Golban, L.-M., Várhelyi M.Irodalomjegyzék1. Tschugaev, L.A., J. Chem. Soc., 105, 1914, 2187–2193.2. Negm, N.A.; Zaki, M.F., Structural and biological behaviors of some non-ionic Schiff-base amphiphiles and their Cu(II) and Fe(III) metal complexes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 64, 2008, 179–183.3. Nakamoto, K., Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordina-tion Compounds. Part B: Applications in Coordination, Organo-metallic and Bioinorganic Chemistry, Wiley J., 38, 1997, NY.Synthesis of Fe(II)-complexes with Schiff bases, physical-chemical and biological activity studySummaryIn our research we synthesized novel [Fe(4-benzyl-2-hydroxy-propio-phe-none)2A], [Fe(2,4,6-trihydroxy-benzyl-4-methoxyphenyl-ketone)2A], [Fe (nin hydrin)2A] (A = ethylene-diamine, 1,2-, 1,3-propylene-diamine, o-phenylene-diamine) type complexes by reacting Fe(II)-salt with different Schiff-bases in the corresponding solvent. The Schiff-bases were obtained with the condensation of 4-benzyl-2-hydroxy-propiophenone, 2, 4, 6-tri-hydroxy-benzyl-4-methoxyphenyl-ketone, respectively ninhydrin with diamines. After a short bibliographical survey, which contains the clas-sification and evolution of iron complexes with possible applications, we described the physico-chemical properties study of these compounds by FTIR, Mössbauer, NMR, UV-VIS spectroscopy, thermoanalytical methods (TG, DTA, DTG), mass spectrometry, powder XRD and biological acti-vity. The importance of this compound class is in biochemistry, someone of them are antibacterial agents and potential anti-tumour drugs. Our ob-jective is to study the biological and anti-tumour activity of the prepared complexes.

Schiff-bázisokkal képzett vas(II)-komplexek szintézise, fizikaikémiai

és biológiai aktivitásuk vizsgálata = Synthesis of Fe(II)-complexes with Schiff bases, physical chemical and biological activity study

Schiff-bázisokkal képzett vas(II)-komplexek szintézise, fizikaikémiai és biológiai aktivitásuk vizsgálata = Synthesis of Fe(II)-complexes with Schiff bases, physical chemical and biological activity study

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository of the Academy's Library