A terapia de quelação tem sido descrita na literatura como uma ferramenta importante no combate de processos neurodegenerativos como a doença de Alzheimer (AD). Esta doença é caracterizada pela agregação de peptídeos β-amiloides, formando fibrilas, que parece ser induzida ou facilitada em presença de íons metálicos como Cu2+, Zn2+ ou Fe3+. Vários compostos já foram testados e descritos como ligantes competitivos para coordenar e retirar estes íons dos agregados proteicos em condições patológicas, na chamada hipótese da cascata amiloide. O presente projeto visou investigar a reatividade de ligantes imínicos, derivados de oxindóis, na quelação de cobre(II) e zinco(II), numa tentativa de inibir ou evitar a formação de agregados relacionados à AD. Foram sintetizados seis compostos imínicos, sendo duas hidrazonas inéditas: isahim e isahpy e quatro bases de Schiff: isapn, misapn, isaen e misaen, as três últimas também inéditas. Os compostos foram caracterizados por espectroscopia FTIR, RMN, UV/VIS e por análise elementar CHN e espectrometria de massas ESI-MS/MS. Os valores das constantes de estabilidade (log β 2,7 - 5,1) para a formação dos complexos [ML]2+ e do aduto [(Aβ1-16)2•isahim] em solução aquosa foram determinadas por espectroscopia UV/VIS. As formas de interação dos compostos isapn, misapn e isahim com o peptídeo Aβ1-16 foram analisadas por espectroscopia 1H RMN, observando-se uma forte interação com as histidinas His6, His13 e His14 e com os carboxilatos do peptídeo. A eficácia dos ligantes foi testada frente ao processo de inibição da agregação do peptídeo Aβ1-40 na presença e ausência de íons Cu2+ ou Zn2+ por turbidimetria. Estudos de docking e dinâmica molecular suportam que a interação dos ligantes imínicos com o peptídeo Aβ1-16 ocorre nos mesmos sítios de coordenação dos íons metálicos. Os resultados indicam que os compostos aqui estudados podem atuar como eficientes inibidores de agregação dos peptídeos amiloides implicados na AD. / Chelation therapy has been considered in the literature an important tool in neurodegenerative processes like Alzheimer disease (AD). This disease is characterized by aggregation of β-amyloid peptides that seems to be improved in the presence of metal ions, particularly copper, zinc and iron. Several compounds have been tested and reported as competitive ligands to withdrawal these metal ions from protein aggregates in pathologic conditions, in the \"amyloid cascade hypothesis\". The present project aims to investigate the reactivity of imine ligands, particularly those derived from oxindoles, in the chelation of copper(II) and zinc(II) ions trying to inhibit or avoid aggregate formation related to AD. Six iminic compounds were synthesized, being two of them hydrazones: isahim and isahpy and four Schiff bases: isapn, misapn, isaen, and misaen. The compounds were characterized by spectroscopic analysis (FTIR, NMR, UV/VIS), elemental analysis CHN and mass spectrometry ESI-MS/MS. The corresponding stability constants (log β 2,7-5,1) for each complex formation [ML]2+ as well as for the adduct [(Aβ1-16)2•isahim] in aqueous solution were determined by UV/VIS spectroscopy. Interactions of compounds isapn, misapn and isahim with the Aβ1-16 peptide were detected and analyzed by 1H NMR spectroscopy, indicating a strong interaction among the compounds and the histidines His6, His13 e His14 as well as the carboxylate residues in the peptides. The ligands efficiency toward the inhibition aggregation process for the Aβ1-40 peptide were evaluated in the presence, and in absence of Cu2+ or Zn2+ ions by turbidimetry. Computational calculations (docking and molecular dynamics) indicated that the interaction of the imine ligand with the Aβ1-16 peptide occurs in the metal coordination sites. The results indicate that these imine compounds studied may act as efficient inhibitors of amyloid peptides implicated in AD.

A terapia de quelação tem sido descrita na literatura como uma ferramenta importante no combate de processos neurodegenerativos como a doença de Alzheimer (AD). Esta doença é caracterizada pela agregação de peptídeos β-amiloides, formando fibrilas, que parece ser induzida ou facilitada em presença de íons metálicos como Cu2+, Zn2+ ou Fe3+. Vários compostos já foram testados e descritos como ligantes competitivos para coordenar e retirar estes íons dos agregados proteicos em condições patológicas, na chamada hipótese da cascata amiloide. O presente projeto visou investigar a reatividade de ligantes imínicos, derivados de oxindóis, na quelação de cobre(II) e zinco(II), numa tentativa de inibir ou evitar a formação de agregados relacionados à AD. Foram sintetizados seis compostos imínicos, sendo duas hidrazonas inéditas: isahim e isahpy e quatro bases de Schiff: isapn, misapn, isaen e misaen, as três últimas também inéditas. Os compostos foram caracterizados por espectroscopia FTIR, RMN, UV/VIS e por análise elementar CHN e espectrometria de massas ESI-MS/MS. Os valores das constantes de estabilidade (log β 2,7 - 5,1) para a formação dos complexos [ML]2+ e do aduto [(Aβ1-16)2•isahim] em solução aquosa foram determinadas por espectroscopia UV/VIS. As formas de interação dos compostos isapn, misapn e isahim com o peptídeo Aβ1-16 foram analisadas por espectroscopia 1H RMN, observando-se uma forte interação com as histidinas His6, His13 e His14 e com os carboxilatos do peptídeo. A eficácia dos ligantes foi testada frente ao processo de inibição da agregação do peptídeo Aβ1-40 na presença e ausência de íons Cu2+ ou Zn2+ por turbidimetria. Estudos de docking e dinâmica molecular suportam que a interação dos ligantes imínicos com o peptídeo Aβ1-16 ocorre nos mesmos sítios de coordenação dos íons metálicos. Os resultados indicam que os compostos aqui estudados podem atuar como eficientes inibidores de agregação dos peptídeos amiloides implicados na AD. / Chelation therapy has been considered in the literature an important tool in neurodegenerative processes like Alzheimer disease (AD). This disease is characterized by aggregation of β-amyloid peptides that seems to be improved in the presence of metal ions, particularly copper, zinc and iron. Several compounds have been tested and reported as competitive ligands to withdrawal these metal ions from protein aggregates in pathologic conditions, in the \"amyloid cascade hypothesis\". The present project aims to investigate the reactivity of imine ligands, particularly those derived from oxindoles, in the chelation of copper(II) and zinc(II) ions trying to inhibit or avoid aggregate formation related to AD. Six iminic compounds were synthesized, being two of them hydrazones: isahim and isahpy and four Schiff bases: isapn, misapn, isaen, and misaen. The compounds were characterized by spectroscopic analysis (FTIR, NMR, UV/VIS), elemental analysis CHN and mass spectrometry ESI-MS/MS. The corresponding stability constants (log β 2,7-5,1) for each complex formation [ML]2+ as well as for the adduct [(Aβ1-16)2•isahim] in aqueous solution were determined by UV/VIS spectroscopy. Interactions of compounds isapn, misapn and isahim with the Aβ1-16 peptide were detected and analyzed by 1H NMR spectroscopy, indicating a strong interaction among the compounds and the histidines His6, His13 e His14 as well as the carboxylate residues in the peptides. The ligands efficiency toward the inhibition aggregation process for the Aβ1-40 peptide were evaluated in the presence, and in absence of Cu2+ or Zn2+ ions by turbidimetry. Computational calculations (docking and molecular dynamics) indicated that the interaction of the imine ligand with the Aβ1-16 peptide occurs in the metal coordination sites. The results indicate that these imine compounds studied may act as efficient inhibitors of amyloid peptides implicated in AD.

A química dos complexos de bis(ter-iminas) de ferro(II) contendo os ligantes tridentados fenilterpiridina (phtpy), piridilterpiridina (pytpy), fenilterpirazina (phtpz) e piridilterpirazina (pytpz) foi tratada nesta Tese. Os complexos exibem configuração de spin baixo, exibindo coloração violeta intensa decorrentes de transições de transferência de carga do ferro(II) para a ter-imina, dπ − pπ*. Suas configurações lineares rígidas mostram-se adequadas para a realização de montagens supramoleculares com íons de metais de transição, explorando a ligação entre os grupos piridina e pirazina, e este aspecto distinto foi especialmente focado neste trabalho. A química sintética dos ligantes, obtidos a partir do método de Kröhnke modicado, e dos complexos bis-substituídos foi aqui elaborada com excelentes resultados. A caracterização dos ligantes e dos complexos foi realizada a partir de análises de CHN, espectroscopia eletrônica, RMN e Raman, espectrometria de massas e voltametria cíclica. Os estudos teóricos foram realizados utilizando métodos semi-empíricos ZINDO/S. Todos os complexos exibem forte efeito Raman ressonante associado ao cromóforo ferro(II)ter-imínico. Os grupos piridil e pirazil (L) podem ser protonados em soluções fortemente ácidas, e também podem atuar como ligantes pontes formando uma série de sucessivos complexos de bi à heptanucleares, com o íon pentacianidoferrato(II). Tais complexos exibem novas bandas de transferência de carga no visível, refletindo as propriedades eletrônicas do cromóforo periférico {FeII(CN)5L}. Seus espectros de Raman ressonante foram investigados em comparação com os complexos mononucleares correspondentes. Na presença de íons de metais de transição, Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) e Fe(III), os complexos supra-moleculares de pentacianidoferrato(II) formam uma série de compostos análogos ao Azul da Prússia, produzindo filmes moleculares de grande interesse como novos materiais poliméricos e eletrocatalíticos. / The chemistry of bis(ter-imine)iron(II) complexes containing the phenylterpyridine (phtpy), pyridylterpyridine (pytpy), phenylterpyrazine (phtpz) and pyridylterpyrazine (pytpz) tridentate ligands is dealt with in this Thesis. The complexes exhibit low spin configuration, displaying strong red-violet colors arising from iron(II) to ter-imine, dπ − pπ* charge-transfer transitions. Their rigid linear configurations proved suitable for performing supramolecular assemblies with transition metal ions, by exploring the bridging pyridine and pyrazine moieties, and this distinct aspect has been specially focused on this work. The synthetic chemistry of the ligands, obtained from the Kröhnke method, and of the bis-substituted complexes was here elaborated with excellent results. Characterization of the ligands and complexes was carried out based on CHN analyses, electronic, NMR and Raman spectroscopy, mass spectrometry and cyclic voltammetry. Theoretical studies were carried out using ZINDO/S semiempirical methods. All the complexes exhibit strong resonance Raman effect associated with the iron(II) ter-imine chromophore. The pyridyl and pyrazyl groups (L) can be protonated in strongly acidic solutions, and can also act as bridging ligands forming a series of successive, bi-to-heptanuclear complexes with the pentacyanidoferrate(II) ion. Such complexes display new charge-transfer bands in the visible, reflecting the electronic properties of the {FeII(CN)5L} peripheral chromophore. Their resonance Raman spectra have been investigated in comparison with the corresponding mononuclear complexes. In the presence of transition metal ions, Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) and Fe(III) ions, the pentacyanidoferrate(II)-supramolecular complexes form a series of Prussian blue type of compounds, yielding molecular films of great interest as new conducting polymeric and electrocatalytic materials.

Aufgrund ihrer Eigenschaften und möglicher Anwendungen werden Siliciumkomplexe mit O,N,O´-Ligandsystemen in der Literatur beschrieben. Jedoch fehlen bisher Untersuchungen zur Strukturaufklärung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zahlreiche Silicium-, Germanium- und Zinnkomplexe mit chiralen O,N,O´-Liganden synthetisiert und strukturanalytisch charakterisiert. Dazu wurden die Liganden durch Kondensationsreaktionen von enantiomerenreinen Aminosäuren mit aromatischen ortho-Hydroxyaldehyden bzw. Acetylaceton hergestellt. Die weitere Umsetzung der Liganden mit Elementhalogeniden der Gruppe 14 führte zu den angestrebten Komplexverbindungen. Alle hergestellten Verbindungen wurden umfassend charakterisiert (NMR-, UV/Vis-, IR-Spektroskopie, Elementaranalyse, Einkristallstrukturanalyse, Drehwert). Quantenchemische Berechnungen an einfachen Modellverbindungen sowie an hergestellten Silicium- und Zinnkomplexen führten zu einem grundlegenden Verständnis der Festkörper-NMR-Parameter dieser Verbindungsklasse.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Siliciumkomplexe mit dianionischen Pyrrol-2-carbaldimin-funktionalisierten N,N,O- und N,N,N,N-Chelatliganden synthetisiert und kristallografisch, NMR- und UV/Vis-spektroskopisch und mittels quantenchemischer Berechnungen charakterisiert. Die pentakoordinierten Si-Komplexe mit N,N,O-Ligandrückgraten wiesen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten unterschiedlich konfigurierte verzerrt trigonal-bipyramidale Si-Koordinationssphären auf. Die Ursache der Farbigkeit dieser Verbindungen konnte mittels quantenchemischer Berechnungen detailliert erklärt werden. – Die Si-Komplexe mit N,N,N,N-Ligandrückgraten liegen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten als 5-fach koordinierte kationische oder neutrale 6-fach koordinierte Si-Komplexe vor. Deren Farbigkeit wurde mittels UV/VIS-Spektroskopie untersucht. Von ausgewählten Komplexen wurden die Tensoren der 29Si-NMR-Verschiebung rechnerisch und CP/MAS-NMR-spektroskopisch bestimmt.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Siliciumkomplexe mit dianionischen Pyrrol-2-carbaldimin-funktionalisierten N,N,O- und N,N,N,N-Chelatliganden synthetisiert und kristallografisch, NMR- und UV/Vis-spektroskopisch und mittels quantenchemischer Berechnungen charakterisiert. Die pentakoordinierten Si-Komplexe mit N,N,O-Ligandrückgraten wiesen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten unterschiedlich konfigurierte verzerrt trigonal-bipyramidale Si-Koordinationssphären auf. Die Ursache der Farbigkeit dieser Verbindungen konnte mittels quantenchemischer Berechnungen detailliert erklärt werden. – Die Si-Komplexe mit N,N,N,N-Ligandrückgraten liegen in Abhängigkeit von den weiteren Si-gebundenen Substituenten als 5-fach koordinierte kationische oder neutrale 6-fach koordinierte Si-Komplexe vor. Deren Farbigkeit wurde mittels UV/VIS-Spektroskopie untersucht. Von ausgewählten Komplexen wurden die Tensoren der 29Si-NMR-Verschiebung rechnerisch und CP/MAS-NMR-spektroskopisch bestimmt.

Aufgrund ihrer Eigenschaften und möglicher Anwendungen werden Siliciumkomplexe mit O,N,O´-Ligandsystemen in der Literatur beschrieben. Jedoch fehlen bisher Untersuchungen zur Strukturaufklärung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zahlreiche Silicium-, Germanium- und Zinnkomplexe mit chiralen O,N,O´-Liganden synthetisiert und strukturanalytisch charakterisiert. Dazu wurden die Liganden durch Kondensationsreaktionen von enantiomerenreinen Aminosäuren mit aromatischen ortho-Hydroxyaldehyden bzw. Acetylaceton hergestellt. Die weitere Umsetzung der Liganden mit Elementhalogeniden der Gruppe 14 führte zu den angestrebten Komplexverbindungen. Alle hergestellten Verbindungen wurden umfassend charakterisiert (NMR-, UV/Vis-, IR-Spektroskopie, Elementaranalyse, Einkristallstrukturanalyse, Drehwert). Quantenchemische Berechnungen an einfachen Modellverbindungen sowie an hergestellten Silicium- und Zinnkomplexen führten zu einem grundlegenden Verständnis der Festkörper-NMR-Parameter dieser Verbindungsklasse.