SUPERVISOR
Mehdi Amirnasr,Hossein Farrokhpour
مهدی امیرنصر (استاد راهنما) حسین فرخ پور (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Bagheri
مریم باقری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388
TITLE
Synthesis, characterization, X-ray structure and electrochemical properties of d10 complexes with N2S2 Schiff base ligands and M(II) and M(III) complexes with N2O2 Schiff base ligands
This thesis has been prepared in three sections: The first section of this thesis, includes the results of our efforts on the synthesis and characterization of Cu(I) complexes using tetradentate Schiff base ligands, exhibiting different flexibilities. First, thio2dapte (2) was synthesized using the very flexible starting bis amine (dapte), and its conformational habit and coordination mode in the resulting complexes, 3-7, was investigated. [Cu((thio)2dapte)]ClO4 (3) [Cu2(µ-CN)2(µ-(thio)2dapte)]n (4) [Cu2(µ-SCN)2(µ-(thio)2dapte)]n (5)[CuCl(thio)2dapte] (6) [CuBr(thio)2dapte] (7) In continuation of this work, the Cu(I) complexes of two Schiff base ligands (with disulfide bond), phca2phds (9) and ca2phds (13), were synthesized: [Cu2(?-phca2phds)2](ClO4)2 (11)[Cu2(?-phca2phds) (?-I)2] (12) [Cu2(?-ca2phds) (?-I)2] (15) These complexes were characterized by elemental analyses, FT-IR, UV-Vis, 1H NMR spectroscopy and further investigated by cyclic voltammetry. The crystal structures of (3), (4), (5), (11) and (13) were determined by single crystal X-ray diffraction. The coordination geometry around the Cu(I) center in all complexes is a distorted tetrahedral. Interestingly, the ligands show versatile conformational and coordination characteristics under different conditions due to their flexibility. The flexible N2S2 Schiff-base ligand (thio)2dapte acts as a tetradentate ligand in (3) while it acts as a bis-bidentate bridging ligand via one S atom and one N atom in (4) and (5). In these complexes the pseudohalide ligand act as a bridge between two metal centers. In complex (11), the Schiff base ligand, phca2phds, acts as a N2S2 bis-bidentate chelating ligand coordinating to two Cu(I) centers. The effect of halide and pseudohalide ligands on redox potential of complexes 3-7 has been investigated by cyclic voltammetry. In the second part of the thesis, described are the syntheses of Zn(II) complexes using potentially tetradentate, N2S2 ligands, containing a disulfide bond: phca2phds (9), ca2phds(13), (4-NO2bz)2phds (16) and thriam [1]. Surprisingly, these ligands undergo reductive disulfide bond scission upon reaction with Zn2+ in alcoholic media to give the respective Zn(NS)2 complexes, (10), (14), (17), (18), where these ligands are the corresponding bidentate thiolate anions: [Zn(phca2pht)2] (10)[Zn(ca2pht)2] (14) [Zn((4-NO2bz)2pht)2] (17)[Zn2(dmdtc)2(?-dmdtc)2] (18) These complexes were characterized by elemental analyses, FT-IR, UV-Vis, 1H NMR spectroscopy and further investigated by cyclic voltammetry. The crystal structure of (10), (14), and (18) have been determined by single crystal X-ray diffraction. These structures clearly show that the potentially tetradentate ligands have undergone scission of the disulfide bond to give two NS bidentatethiolate ligands coordinated to the Zn(II). The coordination geometry around Zn(II) centers in these complexes is a distorted tetrahedron. In addition, DFT calculations (B3LYP/LANL2DZ/6-311++G(d,p)) support the structure of 10 and 14. Cyclic voltammetric studies demonstrate that Zn(II) shifts the reduction potential of the disulfide ligands to less negative values thus making them more susceptible to reductive cleavage of the disulfide bond. The results of semi-empirical PM6 calculations offer key insight into the nature of the transition state for this reaction. In the third part, the synthesis of new azido-bridged complexes with two unsymmetrical Schiff base ligands, H2salabza (20), and H2Me-salabza (24), is reported: [MnIII(salabza)(µ-1,3-N3)]n (21) [CuII4(salabza)2(µ-1,1-N3)2(N3)2(HOCH3)2],(22) [Fe(salabza)(?-N3)]n (23) [Mn(Me-salabza)(?-N3)] (25) These complexes have been fully characterized by X-ray structural analyses, and spectroscopic and electrochemical methods, In complex (21) each manganese(III) atom is coordinated to N2O2 donor atoms from salabza and two adjacent Mn(III) centers are linked by end-to-end (EE) azide bridge to form a helical polymeric chain with octahedral geometry around the Mn(III) centers. Complex (22) is a centrosymmetric tetranuclear compound containing two types of Cu(II) centers with square pyramidal geometry. Each terminal copper atom is surrounded by N2O2 atoms of the salabza, and the oxygen atom of methanol. Each central copper(II) ion is coordinated to two phenoxo oxygen atoms from one salabza, one terminal azido, and two end-on (EO) bridging azido ligands. The central copper(II) ions are linked to each other with two end-on (EO) azido groups.
در این رساله، ابتدا با استفاده از لیگاند بیس(1و2-(2-تیوفن ایمینو فنیل تیو))اتان (thio2dapte) کمپلکس-های زیر سنتز شدند: [Cu((thio)2dapte)]ClO4 (3) [Cu2(µ-CN)2(µ-(thio)2dapte)] (4) [Cu2(µ-SCN)2(µ-(thio)2dapte)] (5) [CuCl(thio)2dapte] (6) [CuBr(thio)2dapte] (7) ساختار کمپلکسهای 3، 4 و 5 به وسیله تکنیک پراش پرتوی X تعیین گردید. در تمامی این کمپلکسها مس(I) به صورت چهار کئوردینه ظاهر میشود و به علت انعطاف پذیری زیاد لیگاند، بسته به شرایط انجام واکنش، ساختارهای متنوعی در شرایط مختلف به دست آمد. در بررسی¬های انجام شده، کانفورماسیونها و شیوه¬های کئوردیناسیون مختلف لیگاند thio2dapte شناسایی شدند. در ادامه، با استفاده از ماده¬ی اولیه بیس (2-آمینوفنیل) دی سولفید(phds)، لیگاندهای (9) phca2phds، (13) ca2phds و (16) (4-NO2bz)2phds با هدف بررسی اثر انعطاف¬پذیری بر ویژگی¬های کئوردیناسیون و همچنین جهت مطالعه¬ی واکنش تبادل تیول دی¬سولفید در حضور یون روی تهیه شدند. با استفاده از این لیگاندها کمپلکس¬های زیر سنتز گردید: [Zn(phca2pht)2] (10) [Cu2(?-phca2phds)2](ClO4)2 (11) [Cu2(?-phca2phds) (?-I)2] (12) [Zn(ca2pht)2] (14) [Cu2(?-ca2phds) (?-I)2] (15) [Zn((4-NO2bz)2pht)2] (17) نتایج نشان داد که کم کردن انعطاف¬پذیری در لیگاند پل منجر به عمل کردن لیگاندها به صورت دو سر دو دندانهای در کمپلکس¬های مس(I) می¬شود. کمپلکس¬های روی(II) (10 ، 14 و 17) با استفاده از لیگاندهای حاوی پیوند دی¬سولفید و در حلال الکلی در حضور یون روی(II) منجر به شکستن همراه با کاهش پیوند دی¬سولفید به تیول، و به طور همزمان اکسایش الکل به آلدئید مربوطه شد. اثر کاتالیتیکی یون روی(II) بر واکنش تبادل تیول-دی¬سولفید در طی سنتز این کمپلکس¬ها به دو صورت تجربی و نظری مورد بررسی قرار گرفت. ساختارهای لیگاند 13 و کمپلکسها¬ی 10، 11 و 14 به وسیله تکنیک پراش پرتویX تعیین گردید. در ادامه¬ی مطالعه¬ی واکنش تیول- دی¬ سولفید واکنش روی(II) و مس(I) با لیگاند thriam (دارای پیوند S-S) مورد بررسی قرار گرفت. [Zn2(dmdtc)2(?-dmdtc)2] (18) [Cu(dmdtc)2] (19) ساختار کمپلکس 18 به وسیله تکنیک پراش پرتویX تعیین گردید. در این کمپلکس پیوند دی¬سولفید لیگاند چهاردندانه اولیه¬ی thriam شکسته شده و به صورت دو لیگاند دودندانه¬ی آنیونی تیوکربامات dmdtc به یون روی کئوردینه شده و تشکیل یک کمپلکس دو هسته¬ای قایقی شکل می¬دهد. در ادامه¬ی پروژه، کمپلکس¬هایی از Cu(II)، Mn(III) و Fe(III) با دو لیگاند باز شیف نامتقارن H2salabza و H2Me-salabza در حضور لیگاند کمکی آزید به منظور بررسی شیوه¬های کئوردیناسیون لیگاند آزید سنتز شدند و خواص آنتی¬بیوتیکی آن¬ها مورد بررسی قرار گرفت. [Mn(salabza)(?-1,3-N3)] (21) [Cu4(salabza)2(µ-1,1-N3)2(N3)2(HOCH3)2] (22) [Fe(salabza)(?-N3)] (23) [Mn(Me-salabza)(?-N3)] (25) ساختار کمپلکس¬های 21 و 22 به وسیله تکنیک پراش پرتویX تعیین گردید. در کمپلکس پلیمری 21 آزید به صورت پل و به شیوه¬ی کئوردیناسیون دو انتهایی (EE) مراکز منگنز را به هم متصل کرده است و در کمپلکس چهارهسته¬ای 22 دو شیوه¬ی کئوردیناسیون انتهایی و پل یک انتهایی (EO) مشاهده می¬شود. کمپلکس (26) [Cu(Me-salabza)] نیز با استفاده از این لیگاند سنتز و تعیین ساختار شد.