Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3320.pdf: 3222328 bytes, checksum: ec733300947b8d1faf9aaf3771257686 (MD5) Previous issue date: 2010-10-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / The photochemical and photophysical properties of the cis-[Ru(α-diimine)2(4Apy)2]2+ complexes where 4Apy= 4-aminopyridine, α-diimine = 1,10 -phenanthroline (phen) (1), 4,7 -diphenyl-1,10 -phenanthroline (Ph2phen) (2), 2,2 -bipyridine (bpy) (3) and 4,4 -dimethyl-2,2 -bipyridine (Me2bpy) (4) are reported. The four complexes have been characterized using HPLC, 1H NMR, UV-vis and emission spectroscopy. The Xray structure of complexes 1 and 3 were also obtained. The complexes are thermally stable throughout the course of many hours in non-aqueous and aqueous solution and highly colored. The absorptions are characterized by two broad shoulders for the phen derivatives complexes and one peak and one shoulder for the bpy derivatives. The four complexes show two emissive states at room temperature in fluid solution; their emission lifetimes (Tem) are solvent (CH3CN and DMF), excitation wavelength and α-diimine ligand dependents and are assigned to the population of two different MLCT (3MLCT and 1MLCT) excited states. Upon photolysis in acetonitrile solution, accompanied by spectroscopic techniques (UV-vis, luminescence, 1H NMR, HPLC), these cis-[Ru(α-diimine)2(4Apy)2]2+ complexes undergo 4Apy dissociation to give the mono-acetonitrile complex (for 2, 3 and 4) and the bis-acetonitrile complex (for 1).The substitution quantum yield (Osubs) (Yirr = 420 nm) was high for 1 (0.233) but decreased for complexes 2 (0.044), 3 (0.145) and 4 (0.152); the range of kobs (rate constant for the substitution reaction) values is seven times higher in magnitude from the slowest photochemical reaction 2 to the fastest one 1. Our spectroscopic data show and DFT/TD-DFT calculations confirm that both α-diimine ligand and 4Apy ligands act as a good electron donor ligand. Among the α- diimine ligand studied the phenanthroline is the electron-richest ligand, which behaves as a good α-donor toward the Ru(II) atom in complex 1 compared to Ph2phen, bpy and Me2bpy in complexes 2, 3 and 4 respectively. On the basis of this data is reasonable to assume that the Ru-4Apy bond would make weaker the XVIII ruthenium atom becomes more electron rich favoring its labilization. Indeed, the NBO (Natural Bond Orbital) charge analysis indicate a strong variation of the charge on the ruthenium ion, that is, +0.287 (1), and ~+0.63 in complexes 2, 3 and 4. The negative charge on the phen ligand is also significantly reduced to ~0.12 (1) and slightly reduced ~0.05 in complexes 2, 3 and 4 suggesting a stronger α-donation and weaker back-donation in complex 1 compared to complexes 2, 3 and 4. As a consequence the ligand field of the complex is decreased, which decreases the energy differences between the t2g and eg* of Ru(II). Doing so, the MLCT and MC states will approach increasing the photoreactivity of the complex. The feasibility of 4Apy release in 1 can be explained by the near proximity of the two low lying energy MLCT/MC states at 3.74 eV (demonstrated by TD-DFT calculations) which can be easily populated by light irradiation. This is probably the key of the photodissociation mechanism of 4Apy in this molecule and its derivatives. / Neste trabalho estão descritas as propriedades fotoquímicas e fotofísicas de complexos do tipo cis-[Ru(α-diimina)2(4Apy)2]2+ em que 4Apy = 4-aminopiridina, α- diimina = 1,10 -fenantrolina (phen) (1), 4,7 -difenil-1,10 -fenantrolina (Ph2phen) (2), 2,2 -bipiridina (bpy) (3) e 4,4 -dimetil-2,2 -bipiridina (Me2bpy) (4). Os quatro complexos foram caracterizados utilizando as técnicas espectroscópicas de RMN de 1H, UV-vis, emissão e de HPLC. As estruturas de Raio-X dos complexos 1 e 3 foram obtidas e são descritas. Os quatro complexos são térmicamente estáveis por muitas horas em solução aquosa e não aquosa e são coloridos. Os espectros de absorção eletrônica são caracterizados por dois ombros largos para os complexos derivados do ligante phen e por um pico e um ombro para os complexos derivados do ligante bpy. Os quatro complexos apresentaram dois estados excitados emissivos a temperatura ambiente em solução fluida; os tempos de vida de emissão (Tem) são dependentes do solvente (CH3CN e DMF), do comprimento de onda de excitação e do ligante α-diimina usado e são atribuídos a população de dois estados excitados de MLCT com spins tripleto e singleto (3MLCT e 1MLCT). Os experimentos de fotólise contínua em acetonitrila para os complexos cis-[Ru(α-diimina)2(4Apy)2]2+, acompanhada pelas técnicas espectroscópicas (UV-vis, luminescência, RMN de 1H e HPLC), levaram a dissociação do ligante 4Apy produzindo o complexo monoacetonitrila (para 2, 3 e 4) e o complexo bis-acetonitrila (para 1). O valor obtido para o rendimento quântico de substituição (subs) para irradiação com luz de 420 nm foi significativo para o complexo 1 (0,233), mas diminuiu para os demais complexos: 2 (0,044), 3 (0,145) e 4 (0,152). A análise da cinética da reação fotoquímica mais lenta (complexo 2) para a mais rápida (complexo 1) resulta em um valor de kobs (a constante de velocidade para a reação de fotossubstituição) sete vezes maior para o complexo 1 em relação ao complexo 2. Nossos dados espectroscópicos e os cálculos de DFT/TD-DFT confirmam que ambos os ligantes α-diimina e 4Apy atuam como bons doadores α-. Entre os ligantes XVI α-diimina estudados, o ligante phen é o que apresenta o maior comportamento doador α- para o átomo de Ru (II) (no complexo 1) quando comparado com os outros ligantes Ph2phen, bpy e Me2bpy (nos complexos 2, 3 e 4, respectivamente). Com base nestes dados é razoável supor que quanto maior a densidade eletrônica sobre o Ru(II) mais fraca fica a ligação Ru-4Apy favorecendo a labilização deste ligante. De acordo com estas considerações experimentais e da análise computacional de distribuição de cargas NBO (do inglês, Natural Bond Orbital) sobre o átomo de Ru(II) é alta para o complexo 1 (+0,287) e relativamente baixa para os complexos 2, 3 e 4 (~+0,63). Esta análise mostra também que a carga negativa sobre o ligante phen é significativamente reduzida para ~0,12 (1) e ~0,05 nos complexos 2, 3 e 4 sugerindo, como esperado, uma doação α forte e retro-doação fraca no complexo 1 quando comparado com os outros complexos. Como consequência, o campo ligante do complexo 1 diminui, o que leva a uma diminuição nas diferenças de energia entre os orbitais t2g e eg* do centro metálico de Ru(II). Desta maneira, espera-se que os estados excitados de MLCT e MC se aproximem aumentando a viabilidade de fotolabilização do ligante 4Apy no complexo 1. A liberação do ligante 4Apy em 1 é também demonstrada pela proximidade dos dois estados excitados de menor energia de MLCT/MC a 3,74 eV (demonstrados por cálculos de TD-DFT) os quais podem ser facilmente populados pela absorção de luz visível. Esta é, provavelmente, a chave do mecanismo de fotodissociação do ligante 4Apy no complexo 1 e em seus derivados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Experimental models of seizure in animals have represented an important role for the understanding of the physiological and behavioural alterations associated with the human epilepsy. The induction of partial or generalized seizures is an efficient method for evaluating both the susceptibility to seizures and to investigate new anticonvulsant agents. In this sense, studies showed that the convulsive actions of the diphenyl diselenide (PhSe)2 and 2,3-dimercaptopropanol (BAL) compounds are inhibited by diazepam and phenobarbital, two classic allosteric modulators of the GABAergic system. Therefore, arises the interest of to investigate the interaction of the (PhSe)2 and BAL compounds with convulsive agents that act via blockade and/or modulation of the GABAergic system. This is the case of the pentylenetetrazol (PTZ), which exerts its convulsive action by blocking of Cl- channel of the GABAA receptor complex. Taking into account these facts, the present study had as first objective to investigate the effects of the pre-administration of (PhSe)2 and BAL in the model of chemical seizure PTZ-induced in mice (Article 1). For this purpose, mice were pretreated with (PhSe)2 (150 μmol/kg, i.p.) or BAL (250, 500, or 1000 μmol/kg, i.p.) 10 minutes prior to administration of PTZ. The obtained results showed that the pretreatment with (PhSe)2 reduced the latency for seizure PTZ-induced at doses of 40 and 60 mg/kg, beyond to cause a decrease in the latency for death PTZ-induced at dose of 60 mg/kg. However, the convulsive and lethal action PTZ-induced at dose of 80mg/kg was not affected by the pretreatment with (PhSe)2. Similarly, the pretreatment of the animals with BAL reduced the latency for seizure induced by 40 and 50 mg/kg PTZ. In addition, the latency for death PTZ-induced at dose of 40 mg/kg was significantly decreased by the pretreatment with BAL in all doses tested. Particularly, in the dose of 50 mg/kg of PTZ, a significant decrease in the latency for death occurred only when the mice were pretreated with 500 and 1000 μmol/kg of BAL. These results show that (PhSe)2 and BAL act in synergysm with PTZ potentializing its convulsive action, possibly through a modulation of the GABAergic system. Tacking into account the structural similarities between (PhSe)2 and diphenyl ditelluride (PhTe)2 compounds, our further objective was to investigate the effects of the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds on a model of chemical seizure 4-aminopyridine (4-AP)-induced in mice (Article 2). The convulsive action of this agent occurs through a blockade of K+ channels and activation of Ca2+ channels, with consequent release of neurotransmitters, predominantly the glutamate. Moreover, it was investigated the brain lipid peroxidation level after treatment of the animals with 4-AP, as well the effect of the pretretament with the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds on this level. For this purpose, mice were pretreated with (PhSe)2 and (PhTe)2 (50, 100, or 150 μmol/kg, s.c.) 30 minutes before administration of 4-AP (12 mg/kg, i.p.). The obtained results showed that the pretreatment with (PhSe)2 and (PhTe)2 (50, 100, and 150 μmol/kg) significantly increased the latency for clonic and tonic seizure, as well as inhibited the death 4-AP-induced. In addition, it was observed a significant increase in the brain lipid peroxidation levels after treatment with 4-AP, which was significantly inhibited by pretreatment with the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds. Therefore, these results show that (PhSe)2 and (PhTe)2 increase the latency for seizures, as well as inhibit the death 4-AP-induced. It is possible that this effect result of the modulation of redox sites of NMDA receptors, and/or modulation in the Ca2+ channels activity with consequent alteration in the neurotransmitters release. Moreover, the work provided evidences for the anticonvulsant and antioxidant properties of the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds, which point out for its neuroprotective properties in this model. Of general model, the utilization of the models of chemical seizure PTZ- or 4-AP-induced in mice was a useful method in the investigation of the actions on central nervous system of the (PhSe)2, (PhTe)2, and BAL compounds. The use of these convulsive models provided evidences about the convulsive actions, as well as possible mechanisms of action of the evaluated compounds. / Modelos experimentais de convulsão em animais têm representado um papel importante para a compreensão das alterações fisiológicas e comportamentais associadas com a epilepsia humana. A indução de convulsões parciais ou generalizadas é um método eficiente para avaliar tanto a susceptibilidade às convulsões quanto investigar novos agentes anticonvulsivantes. Neste sentido, estudos demonstraram que as ações convulsivantes dos compostos disseleneto de difenila (PhSe)2 e 2,3-dimercaptopropanol (BAL) são inibidas por diazepam e fenobarbital, dois moduladores alostéricos clássicos do sistema GABAérgico. Logo, surge o interesse de investigar os efeitos da interação dos compostos (PhSe)2 e BAL e agentes convulsivantes que ajam através do bloqueio e/ou modulação do sistema GABAérgico. Este é o caso do agente pentilenotetrazol (PTZ), o qual exerce sua ação convulsiva por meio de um bloqueio do canal de Cl- do complexo do receptor GABAA. Considerando estes fatos, o presente estudo teve como primeiro objetivo investigar os efeitos da pré-administração de (PhSe)2 e BAL no modelo de convulsão química induzida por PTZ em camundongos (Artigo 1). Para este propósito, camundongos foram pré-tratados com (PhSe)2 (150 μmol/kg, i.p.) ou BAL (250, 500 ou 1000 μmol/kg, i.p.) 10 minutos antes da administração de PTZ. Os resultados obtidos demonstraram que o pré-tratamento com (PhSe)2 reduziu a latência para a convulsão induzida por PTZ nas doses de 40 e 60 mg/kg, além de causar um decréscimo na latência para a morte induzida por PTZ na dose de 60 mg/kg. Entretanto, a ação convulsivante e letal induzida por PTZ na dose de 80 mg/kg não foi afetada pelo pré-tratamento com (PhSe)2. Similarmente, o pré-tratamento dos animais com BAL reduziu a latência para a convulsão induzida por 40 e 50 mg/kg de PTZ. Além disso, a latência para a morte induzida por PTZ na dose de 40 mg/kg foi significativamente diminuída pelo pré-tratamento com BAL em todas as doses testadas. Particularmente, na dose de 50 mg/kg de PTZ, decréscimo significativo na latência para a morte ocorreu somente quando os camundongos foram pré-tratados com 500 e 1000 μmol/kg de BAL. Estes resultados demonstram que o (PhSe)2 e BAL agem em sinergismo com o PTZ potencializando sua ação convulsiva, possivelmente através de uma modulação do sistema GABAérgico. Tendo em vista as similaridades estruturais entre os compostos (PhSe)2 e ditelureto de difenila (PhTe)2, nosso próximo objetivo foi investigar o efeito dos compostos (PhSe)2 e (PhTe)2 sobre um modelo de convulsão química induzida por 4-aminopiridina (4-AP) em camundongos (Artigo 2). A ação convulsiva deste agente ocorre através do bloqueio de canais de K+ e ativação de canais de Ca2+, com conseqüente liberação de neurotransmissores, predominantemente o glutamato. Além disso, foram investigados os níveis de peroxidação lipídica cerebral após o tratamento dos animais com 4-AP, bem como o efeito do pré-tratamento com os compostos (PhSe)2 e (PhTe)2 sobre esses níveis. Para este fim, camundongos foram pré-tratados com (PhSe)2 e (PhTe)2 (50, 100 ou 150 μmol/kg, s.c.) 30 minutos antes da administração de 4-AP (12 mg/kg, i.p.). Os resultados obtidos demonstraram que o pré-tratamento com (PhSe)2 e (PhTe)2, nas doses de 50, 100 e 150 μmol/kg, aumentou significativamente a latência para a convulsão clônica e tônica, bem como inibiu a morte induzida por 4-AP. Além disso, observamos um significativo aumento nos níveis de peroxidação lipídica cerebral após o tratamento com 4-AP, o qual foi significativamente inibido pelo pré-tratamento com os compostos (PhSe)2 e (PhTe)2. Portanto, estes resultados demonstram que (PhSe)2 e (PhTe)2 aumentam a latência para as convulsões, bem como inibem a morte induzida por 4-AP. É possível que este efeito resulte da modulação de sítios redox de receptores NMDA, e/ou modulação na atividade de canais de Ca2+ com conseqüente alteração na liberação de neurotransmissores. Além disso, o trabalho forneceu evidências para as propriedades anticonvulsivas e antioxidantes dos compostos (PhSe)2 e (PhTe)2, as quais apontam para suas propriedades neuroprotetoras neste modelo. De forma geral, a utilização dos modelos de convulsão química induzida por PTZ e 4-AP em camundongos foi um método útil na investigação das ações sobre o sistema nervoso central dos compostos (PhSe)2, (PhTe)2 e BAL. O emprego destes modelos convulsivos forneceu evidências acerca das ações convulsivas, bem como possíveis mecanismos de ação dos compostos avaliados.