Os complexos de rutênio há algumas décadas são estudados visando à aplicação em medicina, catálise e fotoquímica. Particularmente, com interesse voltado para a área médica, novos compostos têm sido desenvolvidos para substituir a cis-platina no tratamento do câncer, uma vez que este medicamento atua numa gama restrita de tipos de tumores e apresenta efeitos colaterais. O objetivo deste trabalho de pesquisa foi obter compostos polinucleares que possam reunir, em uma única espécie, duas ou três unidades de rutênio biologicamente relevantes. Compostos já conhecidos pela potencialidade antitumoral própria - cis-[RuCl2(dmso)4] e [Ru2Cl(AcO)4] - foram escolhidos como unidades de construção. Os compostos 4,4´-bipiridina e a 4-cianopiridina foram utilizadas como ligantes de ponte para unir estas unidades. Duas rotas diferentes para a obtenção dos compostos polimetalados foram propostas, sendo a escolha dependente do ligante-ponte utilizado. Três complexos precursores foram preparados modificando-se procedimentos já descritos, e novos compostos - um monômero e quatro polimetalados -foram sintetizados. Todos os complexos obtidos foram caracterizados por meio de medidas de análise elementar (CHN), espectroscopia eletrônica (UV-VIS-NIR) de soluções e de sólidos, espectroscopia vibracional (IV), e análise termogravimétrica (TGA). A técnica de 1H RMN e medidas de susceptibilidade magnética também foram utilizadas em alguns casos. / Ruthenium complexes have been studied for some decades for use in Medicine, catalysis and photochemistry. Regarding applications in the medical field, new compounds have been developed to substitute cisplatin in cancer treatment, since it has side effects and works on a restricted range of tumours. The objective of this research was to obtain polinuclear compounds that could combine, in one single structure, two or three known biologically active ruthenium units. Compounds known to exhibit antitumoral activity - cis-[RuCl2(dmso)4] and [Ru2Cl(AcO)4] - were chosen as building blocks. The 4,4´-bipyridine and 4-cianpyridine compounds were used as bridging ligands to connect these units. Two different synthetic routes were designed to obtain the polinuclear compounds being the choice dependent of the bridging ligand. Three precursors were prepared by modified - were synthesized. All obtained compounds were characterised by elemental analysis (CHN), electronic spectroscopy (UV-VIS-NIR) in solutions and solid state, vibrational spectroscopy (IR), and thermogravimetric analysis (TGA). The 1H NMR technique and magnetic susceptibility measurements were also used in some cases.

Neste trabalho são descritas as propriedades morfológicas, condutoras, fotoeletroquímicas e eletrocatalíticas de filmes de porfirinas supramoleculares, contendo complexos de rutênio polipiridina e clusters trinucleares de rutênio. Foram empregadas técnicas de microscopia de varredura por sonda, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroeletroquímica UV-vis, voltametria de disco rotatório e experimentos combinados de eletroquímica/fotoeletroquímica. Cálculos semi-empíricos foram utilizados em alguns casos para dar maior suporte às interpretações. O método de preparação dos filmes tem efeito drástico sobre o tipo de empacotamento do material. Conseqüentemente, as propriedades condutoras e fotoeletroquímicas também são afetadas. Por exemplo, o coeficiente de difusão eletrônica (DeCm2) pode variar até 104 vezes dependendo do tipo de empacotamento de uma mesma porfirina utilizada. Os processos de condução desses filmes são controlados por um mecanismo redox envolvendo os sítios de rutênio e são mediados por orbitais &#906;* dos anéis porfirínicos e polipiridínicos. A intensidade de fotocorrente em função do &#955; incidente depende do mecanismo de transporte de elétrons e pode ser modulada pela natureza e grau de acoplamento eletrônico entre os anéis porfirínicos dentro do filme. Esses filmes exibem propriedades eletrocatalíticas na oxidação de substratos de interesse ambiental, da indústria alimentícia e do setor médico, tais como nitrito, sulfito e ácido ascórbico. As eficiências desses materiais são altas, com kf > 104 mol-1dm3s-1. Em catalisadores redox foi verificada uma tendência exponencial entre a constante cinética de transferência eletrônica heterogênea e potencial de E1/2 do centro redox no filme, como previsto pela equação de Marcus. A cobalto porfirina contendo quatro clusters trinucleares de rutênio se comporta como um eficiente catalisador molecular da redução do O2 por 4 elétrons, em pH < 5. O mecanismo de redução não envolve a bis-coordenação do O2 a dois sítios metálicos. Nesse caso, efeitos eletrônicos dos complexos periféricos devem ativar o centro da metaloporfirina, promovendo a transferência multieletrônica e prevenindo a formação de espécies reativas, como OH· e O2-. Uma célula de FIA foi construída visando a análise quantitativa de sulfito, exibindo alta eficiência em termos de limite de detecção, freqüência de análises e reprodutibilidade. O sistema FIA foi adaptado e empregado juntamente com o filme de uma porfirina supramolecular para reproduzir as funções básicas de um portal lógico, exibindo comportamento singular, podendo desempenhar as três funções (AND, OR e NOT) num único sistema químico integrado. / A full characterization of the morphologic, conduction, photoelectrochemical and electrocatalytic properties of supramolecular porphyrin films containing ruthenium polypyridyl or ruthenium clusters, is described. Techniques, such as scanning probe microscopy, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, UV-vis spectroelectrochemistry, rotating disk electrode voltammetry, and combined electrochemical/photoelectrochemical experiments were employed. Semi-empirical calculations were utilized in order to obtain more information on the interpretations. The preparation method of film deposition has a special effect on the material packing. Consequently, the conduction and photoelectrochemical properties are also affected. For example, the electronic diffusion coefficient (DeCm2) differs by up to 104 times depending on the packing characteristics of the same porphyrin material. The conduction process is limited by a redox mechanism involving the ruthenium centers and is mediated by &#960;* orbitals of the porphyrin or polypyridine species. The photocurrent intensity as a function of the incident &#955; depends on the electron transport mechanism involved and this can be tuned by the nature and the degree of electronic coupling between the porphyrin rings, in the film. This kind of films also exhibits electrocatalytic activities for the oxidation of substrates with interests in the environmental, food and medical areas, such as nitrite, sulfite, and ascorbic acid. The efficiency of these materials are also high, with kf > 104 mol-1dm3s-1. An exponential relationship of the heterogeneous electron transfer kinetic constant with the E1/2 of the redox center was found, as predicted by the Marcus equation. The cobalt porphyrin containing four ruthenium clusters behaves as an efficient catalyst for the 4-electron reduction of O2, at pH <5. The mechanism does not involve the bis-coordination of O2 to two metallic centers, but electronic effects from the ruthenium clusters should be activating the metalloporphyrin center, promoting the multi-electronic transfer and preventing the formation of reactive species, such as OH· e O2-. A FIA cell was built in order to provide a quantitative analysis of sulfite, and it exhibited high sampling frequency, reproducibility, as confirmed by the low detection limit (0.1 &#181;mol.dm-3). The FIA system was adapted and employed with a supramolecular porphyrin film as logic gates and they exhibited a unique behavior, operating the three basic functions (AND, OR and NOT) in a single integrated chemical system.

Nesta tese foram perseguidos novos avanços no campo das tetrapiridilporfirazinas supramoleculares polimetaladas, visando explorar a maior capacidade de conjugação eletrônica esperada para essa classe de compostos, e seus reflexos nas propriedades eletrônicas e eletroquímicas. Foram apresentadas novas rotas sintéticas para obtenção de tetra(3,4-piridil)porfirazinas centrometaladas coordenadas a complexos polipiridínicos de rutênio, MTRPyPz (M = Cu, Co). As propriedades espectroscópicas e eletroquímicas foram investigadas com o auxílio de técnicas de espectroscopia UV-Vis, Raman ressonante, voltametria cíclica, espectroeletroquímica e espectrometria de massas. Foram desenvolvidas aplicações em dispositivos amperométricos para determinação eletrocatalítica de substratos importantes nas indústrias, como nitrito, sulfito e ácido ascórbico. Os estudos também abrangeram a formação de compósitos das porfirazinas tetrarrutenadas com fullereno. Os nanomateriais híbridos apresentaram uma alta eficiência nos processos eletrocatalíticos com menor sobrepotencial no eletrodo, abrindo perspectivas interessantes de utilização em dispositivos moleculares / Research in supramolecular polymetallic tetrapyridylporphyrazines has been pursued in this Thesis, aiming the exploitation of the favorable electronic delocalization associated with conjugated aromatic rings, and its influence on the electronic and electrochemical properties. New synthetic routes have been developed for the preparation of tetra(3,4-pyridyl)porphyrazines containing Cu(II) and Co(II) ions in the center, and four chlorobis(2,2´bipyridine)ruthenium(II) complexes attached to the peripheral pyridyl groups. Their spectroscopic and electrochemical behaviors were investigated by means of UV-Vis and resonance Raman spectroscopy, cyclic voltammetry, spectroelectrochemistry and mass spectrometry. Applications in amperometric devices for determination of nitrite, sulfite and ascorbic acid were successfully developed. The thesis also focused on nanocomposites generated from the polymetallic porphyrazines and fullerene (C60). Such hybrid nanomaterials exhibited enhanced electrocatalytic activity associates with a significant decrease of overpotential, opening exciting perspectives of use in molecular devices

Catalisadores de Ir/Al2O3, Ir-Ru/ Al2O3 e Ru/ Al2O3 com teores metálicos próximos a 30% em peso, foram preparados em vinte etapas de impregnação utilizando-se uma alumina sintetizada no LCP/INPE como suporte. Os catalisadores de Ir e Ir-Ru foram preparados a partir de soluções contendo precursores metálicos clorados pelo método de impregnação incipiente. Os catalisadores de Ru foram preparados a partir de dois precursores metálicos: um clorado e um precursor orgânico. Neste caso, o catalisador originado do precursor clorado foi preparado por impregnação incipiente, enquanto que o catalisador originado do precursor orgânico foi preparado pelo método de impregnação por excesso de volume. Todos os catalisadores foram caracterizados antes e depois dos testes em micropropulsor pelas técnicas: absorção atômica, para a determinação do teor metálico; fisissorção de nitrogênio, para determinações de área específica e distribuição do volume de mesoporos; quimissorção de hidrogênio e MET, para determinações da dispersão e do diâmetro médio das partículas metálicas (dQH e dMET). Os catalisadores foram testados na reação de decomposição de hidrazina em micropropulsor e comparados com o catalisador comercial Shell 405. Os resultados mostraram que os catalisadores contendo Ir apresentaram desempenho similar ao catalisador comercial e que os catalisadores de Ru não devem ser usados em partidas frias. / Ir/Al2O3, Ir-Ru/ Al2O3 and Ru/ Al2O3 catalysts with metallic loading of c. a. 30 %wt., were prepared in twenty impregnation steps using an alumina synthesized at LCP/INPE as support. The Ir and Ir-Ru catalysts were prepared from metallic chloride precursors solutions by incipient impregnation method. The Ru catalysts were prepared from two metallic different precursors: a chloride precursor and an organic precursor. In this case, the catalyst originated from the chloride precursor was prepared by the incipient impregnation method, while the catalyst originated from the organic precursor was prepared by volume excess impregnation method. All the catalysts were characterized before and after the microthruster tests by the following techniques: atomic absorption, for metallic content determination; nitrogen physiosorption, for specific area and mesoporous volume distribution; hydrogen chemisorption and TEM, for dispersion and metallic particles average diameter (dQH and dMET ). The catalysts were tested by the hydrazine decomposition reaction in microthruster and compared with commercial catalyst Shell 405. The results showed that the performance of Ir catalysts are similar to the commercial ones and the Ru catalysts should not be used in cold startups.

Neste trabalho estudou-se a influência da substituição de TiO2 por Ta2O5 nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Uma investigação sistemática das propriedades estruturais, morfológicas, eletroquímicas e eletrocatalíticas para a produção de O2 em meio ácido foi conduzida usando ânodos de composição nominal Ti/(x)RuO2(1 – x)Ta2O5 (x = 0,1; 0,3; 0,5; 0,8), preparados por decomposição térmica (450 e 500 oC por 1h sob fluxo de 5 L min-1 de O2) das misturas precursoras preparadas em isopropanol (Aldrich). Os sais de cloretos precursores foram (RuCl3.xH2O e TaCl5 – Aldrich). Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após os testes acelerados de vida (TAV), através das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios-X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura) respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de “barro-rachado” para a maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma redução do conteúdo do Ru após o TAV. Os dados sobre a estrutura foram obtidos por DRX (Difração de raios-X) e mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram as bandas características da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores entre 40 mV e 60 mV. Os valores de resistência ôhmica (0,5 – 2,0 W) sugerem que a queda ôhmica do sistema pode ser atribuída principalmente à resistência da solução. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme, aumentando conforme o aumento da quantidade de RuO2 na composição. A estabilidade do sistema foi avaliada pelo TAV, utilizando eletrólise a corrente constante (750 mA cm-2 e T = 80 oC em solução de H2SO4 0,5 mol dm-3). As análises dos resultados mostraram uma relação entre o tempo de operação do eletrodo e a quantidade do componente ativo (RuO2). A substituição de titânio por tântalo (x = 0,5) apresentou uma melhora considerável (54%) no tempo de operação destes óxidos. Estes resultados apontam o sistema Ru/Ta como um recobrimento bastante promissor para operação em condições drásticas. / In this work it was investigated the structural and electrochemical properties of the RuO2/Ta2O5 system. A systematic investigation of structural, morphologic, electrochemical and eletrocatalytic properties for O2 evolution from acidic solutions was conducted using anodes of nominal composition Ti/(x)RuO2(1 + x) Ta2O5 (x = 0.1; 0.3; 0.5; 0.8), prepared from appropriate mol ratio by thermal decomposition (450 and 500 oC for 1 h under O2-flux of 5 L min-1) from alcoholic (isopropanol – Aldrich) solutions of the precursors mixtures (RuCl3.xH2O and TaCl5 - Aldrich). Analyses of the composition and the morphology of the oxide layer were investigated before and after accelerated life tests (ALT), through EDX techniques (Energy Dispersive X-rays) and SEM (Scanning Electron Microscopy) respectively. SEM results showed typical mud-flat-cracking morphology for the majority of the films. EDX analyses even after total deactivation evidenced the reduction of the content of Ru in the coating. Structure data have been obtained by XRD (X-rays diffraction) and which showed the rutile-type struture for RuO2 and orthorhombic one for Ta2O5. Cyclic voltammograms of this system where registered in acidic solutions (0.5 mol dm-3 of H2SO4). The observed peak has been attributed to the solid-state redox transition of Ru(III)/Ru(IV). At low overpotentials, Tafel slope, b, ranges from 40 - 60 mV. The RW-values found (0.5 – 2.0 W), are in agreement with other RuO2-based oxide electrodes. This is a good evidence that the ohmic drop of the system can be attributed mainly to solution resistance. The eletrocatalytic activity shows a strong dependence with the RuO2 content in the film. The stability of the electrodes are evaluated by the ALT, performed at 0.5 mol dm-3 in aqueous H2SO4 (750 mA cm-2 and T = 80 oC). The results shows a straight relation between the ALT-values and the amount of active component (RuO2) presented in the coating. Changing TiO2 by Ta2O5 (x = 0.5) showed a considerable improvement (54%) in the ALT-values of these oxides. These results it is a good indication that Ru/Ta system might be a promising coating to operate under drastic conditions.

Na primeira etapa deste trabalho foram sintetizados novos ligantes do tipo N-piridínicos, derivatizados de cadeias de ácidos graxos, a partir dos óleos vegetais de babaçu e canola in natura, aqui denominados ligantes Graxo-Amida (GA). Estes foram caracterizados por espectroscopia na região de infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono (RMN 1H e 13C). Os ligantes foram coordenados a centros de rutênio do tipo cis-[RuCl2(LL)2] onde LL = 2,2\'-bipiridina, em que os ligantes cloro foram substituídos por duas unidades do ligante Graxo-Amida. Os íons complexos obtidos do tipo [Ru(bpy)2(GA)2]2+ foram caracterizados por análise elementar (CHN), IV, voltametria cíclica, espectroscopias eletrônicas de absorção e emissão e RMN (1H e 13C). Os voltamogramas obtidos mostraram uma diferença de potencial redox entre o complexo sintetizado com o óleo de canola e o sintetizado com o óleo de babaçu, ao comparar esses resultados com estudos voltamétricos da literatura do íon complexo [Ru(bpy)2(3-Amnpy)2]2+. Observou-se que a composição de ácidos graxos desses óleos vegetais, onde a presença ou não de insaturações, pode influenciar nas propriedades eletrônicas das espécies. O composto mostrou-se estável a presença luz, e não sofreu fotoquímica. A influência do meio em solução foi verificada e os indícios demonstram que os complexos não sofrem solvatocromismo. Os complexos possuem emissão em ~700 nm a 25&deg;C quando excitados em &lambda;480. Numa segunda etapa, monômeros de olefina cíclica do tipo ácido-norborneno foram inseridos nas cadeias de éster metílico, obtidas através da transesterificação do óleo de canola. Essa inserção foi realizada através de anéis oxiranos gerados nas insaturações das cadeias do éster. Reações de polimerização via ROMP foram realizadas com précatalisadores do Grupo, e estes monômeros mostraram alguma atividade frente à polimerização. / In the first stage of this work new N-pyridinic kind of ligands were synthesized, as fatty acids chain derivatized, from babaçu and canola vegetable oils, called fatty-amide ligands (GA). They were characterized by infrared spectroscopy (IR) and hydrogen and carbon nuclear magnetic resonance (1H and 13C NMR). The ligands were coordinated to cis-[RuCl2(LL)2] ruthenium center kind, where LL = 2,2\'-bipyridine, in which chlorine ligands where replaced by two fatty-amide ligand units. The obtained [Ru(bpy)2(GA)2]2+ complex kind were characterized by elemental analysis (CHN), IR, cyclic voltammetry, electronic absorption and emission spectroscopy and 1H and 13C NMR. The obtained voltammograms showed redox potential difference between the canola oil synthesized complex and the babaçu oil synthesized complex, when compared to the complex ion [Ru(bpy)2(3-Amnpy)2]2+ voltammetrics studies present in literature. It was observed that the vegetable oil fatty acids composition, in terms of insaturations presence or absence, have electronic influence on the species. The compound was stable at presence of light and suffered no photochemistry. The solution solvent was verified and there were no signs of solvatochromism. The complexes exhibited ~700 nm emission at 25 &deg;C. In a second stage, norbonene acid cyclic olefin monomers kind were inserted in the methylic ester chains, obtained through canola oil transesterification. ROMP polymerization reactions were performed with our research group\'s precatalyst and these monomers showed some activity due to the polymerization.

Este trabalho apresenta as sínteses do complexo fac-[RuCl2(Sdmso3(O-dmso)] (1) e de dois novos complexos, trans,cis,cis- [RuCl2(S-dmso)2(NH2Ph)2] (2) e fac-[RuCl2(Sdmso)3(NH2Ph)] (3). Estes compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível, análise elementar (CHN), RMN (1H e 13C{1H}) e por difração de raios X em monocristal, confirmando a formação de complexos hexacoordenados. As atividades catalíticas destes complexos como pré-catalisadores nas reações de polimerização via metátese por abertura de anel (ROMP) de norborneno (NBE), norbornadieno (NBD), diciclopentadieno (DCPD) e seus copolímeros foram investigadas. As polimerizações foram realizadas na presença de etil diazoacetato (EDA) em diferentes razões molares de [monômero]/[Ru], tempos e temperaturas de reação. Estudos em função da variação da razão molar [monômero]/[Ru] mostraram que, em geral, a melhor condição para reação via ROMP é a de 5000 equivalentes na presença de [EDA]/[Ru] = 28. Valores de massas moleculares com ordem de magnitude de 105 g.mol-1 para todos os poliNBE e poli(NBE-co-DCPD) foram medidos por cromatografia por permeação em gel (GPC). Os demais polímeros foram insolúveis em CHCl3. Em polimerizações com NBE a 25 °C por 50 min, obtiveram-se rendimentos de 91, 83 e 99 % usando os complexos 1, 2 e 3, respectivamente. Nas polimerizações de NBD, o complexo 1 rendeu 8 % de poliNBD a 50 °C em 30 min. Nestas mesmas condições, os complexos 2 e 3 renderam 42 e 34 % de poliNBD, respectivamente. Na ROMP de DCPD a 50 °C em 30 min, os três complexos sintetizaram poliDCPD com rendimentos em torno de 16 %. A 50 °C por 30 min, poli(NBE-co-NBD) com maior concentração de NBD (80NBD: 20NBE) usando os complexos 2 ou 3 foram obtidos com 35 % de rendimento, enquanto com o complexo 1 os rendimentos são de 15 %. Copolímeros do tipo poli(NBE-co-DCPD) foram obtidos com maiores rendimentos com o complexo 3 e com maiores valores de Mw usando o complexo 2. A influência do tipo de complexo e dos efeitos cooperativos dos ligantes foi avaliada neste tipo de reação com implicações nas características dos polímeros. / This work presents the syntheses of the complex fac-[RuCl2(Sdmso)3(O-dmso)] (1) and of the two new complexes trans,cis,cis- [RuCl2(S-dmso)2(NH2Ph)2] (2) and fac-[RuCl2(Sdmso)3(NH2Ph)] (3). These compounds were characterized by infrared absorption spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, elemental analysis (CHN), NMR (1H and 13C{1H}) and by X-ray diffraction in single crystals, confirming the formation of hexacoordinate complexes. The catalytic activities of these complexes as pre-catalysts in ring-opening metathesis polymerization (ROMP) reactions of norbornene (NBE), norbornadiene (NBD), dicyclopentadiene (DCPD) and its copolymers were investigated. The polymerizations were carried out in presence of ethyl diazoacetate (EDA), in different molar ratios of [monomer]/[Ru], as a function of reaction time and temperature. Studies on the variation of the [monomer]/[Ru] molar ratio have shown that, in general, the best condition for the ROMP reaction is 5000 equivalents, in the presence of [EDA]/[Ru] = 28.Values of molecular weights with order of magnitude of 105 g.mol-1 for all polyNBE and poly(NBE-co-DCPD) were measured by gel permeation chromatography (GPC). The other polymers were insoluble in CHCl3. In polymerizations with NBE at 25 °C for 50 min, yields of 91, 83 and 99 % were obtained using complexes 1, 2 and 3, respectively. In the NBD polymerizations, complex 1 yielded 8 % of polyNBD at 50 °C for 30 min. Under these same conditions, complexes 2 and 3 yielded 42 and 34 % of polyNBD, respectively. In the ROMP of DCPD at 50 °C for 30 min, the three complexes synthesized polyDCPD in yields of about 16 %. At 50 °C for 30 min, poly(NBE-co-NBD) with higher concentration of NBD (80NBD : 20NBE) using complexes 2 or 3 were obtained in 35% yield, while with complex 1 the yields were 15 %. Poly(NBE-co-DCPD) copolymers were obtained in higher yields with complex 3 and higher Mw values using complex 2. The influence of the type of complex and the cooperative effects of the ligands were evaluated in this type of reaction with implications in the characteristics of the polymers.

O comportamento do óxido nítrico (NO) em sistemas biológicos vem sendo explorado desde a descoberta de sua importância em processos regulatórios, fisiológicos e em patologias. Atualmente há o grande interesse no desenvolvimento de compostos que possam liberar o NO de forma controlada em locais específicos nas células. Neste contexto, os complexos rutênio-nitrosilos têm se mostrado bastante promissores, visto que podem liberar NO no interior celular por processos redutimétricos, viabilizando sua utilização como agentes antitumorais e/ou tripanocida. Este estudo se baseia na premissa de que a liberação de NO pode ser direcionada para o interior celular através da modulação dos ligantes de forma a obter complexos biocompatíveis. Assim, o presente trabalho visou o delineamento de complexos rutênio-nitrosilos inéditos contendo ligantes polipiridínicos e/ou derivados de aminoácidos e, condução de experimentos a nível biológico. Os novos complexos rutênio-nitrosilos contendo os ligantes 3-etinilpiridina (3-etpy), derivado triazol de lisina e derivado imínico de triptofano foram sintetizados e purificados com êxito. Os ligantes foram caracterizados por RMN de 1H e 13C RMN, HSQC e 1H-1H COSY, espectrometria de massas e espectroscopia no infravermelho. Os complexos foram caracterizados por espectroscopia na região do UV-visível e FTIR, análise elementar, voltametria cíclica e espectrometria de massas. Os complexos foram testados frente a linhagens celulares B16-F10, MCF-7, MDA-MB231 e comparados com os testes em células de mama sadia MCF-10A. Além disso, os complexos foram aplicados a formas amastigotas de Trypanosoma cruzi. Os resultados de viabilidade celular mostraram que os complexos contendo derivado triazol de lisina ocasionam citotoxicidade às células MCF-7, MB-231 e B16-F10. O complexo cis-[Ru(NO)(bpy)2(3-etpy)](PF6)3.2H2O (onde bpy = 2,2\'-bipiridina) apresentou excelente resultado nos testes in vitro e in vivo frente a cepa Tulahuén LacZ e modelo murino, quando da sua associação ao benzonidazol. Os resultados obtidos sugerem possíveis relações existentes entre estrutura-atividade, abrindo novos caminhos para a pesquisa na busca pelo entendimento deste sistema, assim como o desenvolvimento de uma nova classe de compostos. / The behavior of nitric oxide (NO) in biological systems has been explored since the discovery of its importance in regulatory, physiological, and pathological processes. Currently, there is a great interest in the development of compounds that can release NO at specific sites inside cells in a controlled manner. In this context, the ruthenium-nitrosyl complexes have shown to be very promising, since they can release NO inside cells by reduction processes, turning possible its aplications as antitumor and/or trypanocides agents. This study is based on the premise that the release of NO can be directed to inside cells by modulating the ligands in order to obtain biocompatible complexes. In this way, the present work aimed at the design of new ruthenium-nitrosyl complexes containing polypyridine ligands and/or amino acid derivatives, and tests of biological activity. The new ruthenium-nitrosyl complexes containing 3-ethynylpyridine, triazole lysine derivative, and tryptophan imino derivative were synthesized and purified successfully. Ligands were characterized by 1H and 13C NMR, HSQC, and COSY, mass spectrometry and infrared spectroscopy. The complexes were characterized by spectroscopy in the UV-visible region and FTIR, elemental analysis, cyclic voltammetry, and mass spectrometry. The complexes were tested against cell lines B16-F10, MCF-7, MDA-MB231 and the normal breast cell model MCF-10A. In addition, the complexes were tested against amastigote forms of Trypanosoma cruzi. Cell viability results showed that triazole derivative-lysine complexes cause cytotoxicity to MCF-7, MB-231, and B16-F10 cells. The cis-[Ru(NO)(bpy)2(3-etpy)](PF6)3.2H2O (where bpy = 2,2\'-bipyridine) complex presented excellent results in vitro and in vivo tests against the Tulahuén LacZ strain and the murine model, respectively, when it was associated with benzonidazole. The results suggest possible relationships between structure and activity, opening new prospectives in the search for understanding this system, as well as the development of a new class of compounds.

Os sulfóxidos de rutênio(II) apresentam grande interesse em catálise oxidativa e em química medicinal. Com o intuito de contribuir para um melhor entendimento do comportamento químico e da estrutura eletrônica desta classe de compostos, realizamos, neste trabalho, um estudo sistemático da série de complexos do tipo [RuCl2(S-dmso)2Lx], onde x = 1 (compostos poliméricos) ou 2 (monômeros) e L = base N-heterocíclica (derivados de piridina, pirazina e imidazol). Os compostos foram obtidos a partir do precursor [RuCl2(S-dmso)3(O-dmso)], sendo que nos produtos das sínteses dos monômeros, há formação de misturas dos isômeros geométricos cis-Cl, cis-S, trans-N e cis-Cl, cis-S, cis-N. Os dados espectroscópicos e de microanálise não têm permitido detectar a existência destas misturas. Porém, com o auxílio conjunto das técnicas de voltametria cíclica e HPLC-fase reversa foi possível identificar e analisar os isômeros. A caracterização destes foi efetuada com base na comparação com o complexo de 2,6-dimetilpirazina, o qual foi isolado na forma cis-Cl, cis<-S, trans-N pura, e também como mistura dos dois isômeros. Em todos os derivados, o sulfóxido encontra-se coordenado via átomo de enxofre ao Ru(II) (v(SO): 1070 a 1100 cm-1). Os isômeros apresentam três bandas de transferência de carga (TC) Ru(II) &#8594; L, na região de 290 a 450 nm, conforme esperado para microssimetria C2V. As energias destas, no entanto, são menores para as espécies cis-N, evidenciando uma maior retrodoação-&#960; Ru(II) &#8594; L para os N-heterocíclicos em configuração cis. Os valores de potenciais redox (E) são altos (0,9 a 1,5 V vs EPH, em acetonitrila) devido à contribuição da retrodoação-&#960; Ru(II)&#8594; S para a estabilização do HOMO nos complexos, sendo que os isômeros trans-N são mais facilmente oxidáveis do que os cis-N. Para ambos, existem correlações lineares entre E e pKa(L), havendo uma diminuição do potencial com o aumento da capacidade &#963;-doadora de L. As correlações lineares entre E e as energias das bandas TC (ETC) também são boas, sendo observada uma diminuição no valor do potencial à medida que diminui a retrodoação-&#960; Ru(II) &#8594; L. As energias das bandas TC são maiores para os ligantes que possuem maior pKa, existindo também boa correlação linear entre ETC e pKa para os dois isômeros. O tipo de base N-heterocíclica e as posições ocupadas pelos diferentes ligantes (Cl-, dmso e L) no \"octaedro\" determinam a estabilidade e o comportamento espectroscópico e eletroquímico dos complexos. As interações inter-ligantes, nesta série, são de extrema importância, influenciando as magnitudes das retrodoações-&#960; Ru(II) &#8594; S-dmso e Ru(II) &#8594; L. A retrodoação metal&#8594; ligante é fortalecida quando o receptor- &#960; ocupa posição trans ao cloreto, que é doador-&#960;, devido às interações trans- cooperativas do tipo: doador-&#960 &#8594; Ru(II) &#8594; receptor-&#960; O sulfóxido tem grande importância para a estabilização dos niveis &#960 do rutênio. O fraco acoplamento existente entre os sítios metálicos Ru e Fe em espécies polinucleares formadas entre o [RuCl2(S-dmso)2(pirazina)2] e o íon [Fe(CN)5]3- comprova o abaixamento da energia dos níveis &#960; do Ru(II) em relação aos do Fe(II). Outro aspecto interessante na série [RuCl2(dmso)2L2] são as possibilidades de equilíbrios dissociativos em solução, devido à presença dos três tipos diferentes de ligantes. Verificou-se que o isômero trans-N de 2,6-dimetilpirazina sofre aquação térmica, com labilização preferencial do N-heterocíclico. O cloreto é o ligante mais inerte, sendo a sua saída precedida pela do dmso. / Ruthenium(II) sulfoxides are compounds of great interest in oxidative catalysis and in chemotherapy. In order to contribute for the understanding of the chemistry and electronic structure of this class of compounds, it has been studied a series of [RuCl2(S-dmso)2Lx] complexes, where x = 1 (polymeric compounds) or 2 (monomers) and L = N-heterocyclic ligands (pyridine, pyrazine and imidazole derivatives). The complexes were synthesized from [RuCl2(S-dmso)3(O-dmso)]. A mixture of geometrical isomers was obtained in the monomeric products, consisting of two species, exhibiting cis-Cl,cis-S, trans-N and cis-Cl, cis-S, cis-N configurations. Microanalysis and spectroscopical data provided no information on the existenee of the isomers. However, they were identified and characterized based on cyclic voltammetry and reversed-phase high performance liquid chromatography, by comparison with the 2,6-dimethylpyrazine derivative, which was isolated as apure trans-N isomer as well as a mixture of isomers. The dmso ligand coordenates to Ru(II) by the sulfur atom (v(SO): 1070 - 1100 cm-1) in all the complexes. Three Ru(II)&#8594; L charge transfer bands (TC) are observed in the 290 to 450 nm region, as expected for a C2V microssymmetry for both isomers. The band energies of the cis-N isomers are smaller than those of trans-N, showing that Ru(II)&#8594; L &#960-backdonation is stronger when N-heterocyclic ligands exhibit cis configuration. The redox potential values (E) are high (0,9 to 1,5 V vs EPH. (EPH) in acetonitrile) due to the contribution of the Ru(II)&#8594; S-dmso &#960;-backdonation to the HOMO stabilization. Linear correlations between E and pKa(L) can be observed for both isomers, exhibiting a decrease of the potentials with the increase in the &#963;-donor capability of L. The correlation between E and TC band energies is also good showing that as the Ru(II)&#8594; L &#960;-backdonation decreases, the E values decrease. TC band energies increase linearly with the pKa of ligands. The nature of N-heterocyclic ligand and their coordenation are of great relevance to the stability, spectroscopic and electrochemical characteristics of the complexes. The trans-interactions are extremely important in this series, influencing the strength of the Ru(II)&#8594; S-dmso and Ru(II)&#8594; L &#960;-backdonation. The dmso and L Iigands are &#960;-acceptors. The metal&#8594; ligand &#960;-backdonation is strengthened when the Iigand is trans to chloride, which is &#960;-donor, due to trans-cooperative interactions of the type: &#960;-donor &#8594; Ru(II)&#8594; &#960;-acceptor. The sulfoxide is important for the stabilization of the &#960; levels of the ruthenium ion. The weak coupling observed for the Ru and Fe metallic centers in the polynuclear species formed between the [RuCl2(S-dmso)2(pyrazine)2] complex and the [Fe(CN)5]3- ion is indicative of a decrease of the &#960;-levels of Ru(II) with respect to those of the Fe(II) ions. Another interesting aspect in the series of [RuCl2(S-dmso)2L2] complexes is the occurrence of dissociative equilibria in the solution, due to the existence of three types of ligands. It was observed that the trans-N isomer of 2,6-dimethylpyrazine derivative undergoes thermal substitution, with preferential labilization of the N-heterocyclic ligand. Chloride ion is the most inert ligand in this complex.

As propriedades da molécula de nitroxil livre e do ligante nitroxil em tetraamminas de Ru(II) (trans-[Ru(NH3)4(nitroxyl)n(L)]2+n, n = carga do nitroxil e L = NH3, py, P(OEt)3, H2O, Cl- and Br-) foram estudadas utilizando-se a teoria do funcional da densidade (DFT). De acordo com as energias calculadas para as conformações dos complexos de HNO, esses são mais estáveis do que os análogos desprotonados e a configuração singleto (trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+) é de menor energia em relação a correspondente tripleto <br /> (trans-3[Ru(NH3)4(L)HNO]2. A avaliação dos componentes &sigma; e &pi; na ligação <br /> L-Ru-HNO sugere que o aumento da estabilidade destes orbitais juntamente com o aumento das contribuições dos orbitais HNO estão correlacionacionado a menores valores de distâncias Ru-N(H)O e freqüências inferiores para os estiramentos &nu;NO. A estabilidade da ligação Ru-HNO também foi avaliada através de um estudo cinético teórico da dissociação de HNO a partir de <br /> trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+. De acordo com a ordem de estabilidade de ligação Ru-HNO em trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+ observa-se a seguinte ordem em função de L: H2O &gt; Cl- ~ Br- &gt; NH3 &gt; py &gt; P(OEt)3, que corresponde à ordem do efeito trans e influência trans medida experimentalmente para a série de L em complexos octaédricos. A mesma tendência foi também observada utilizando o modelo explícito solvente, considerando-se, assim, a presença de uma molécula de H2O juntamente com uma molécula de HNO no estado de transição. Para esta série, as energias calculadas para a ligação Ru-HNO estão no intervalo de 21,4 - 41,5 kcal.mol-1. Observou-se uma boa concordância entre os valores calculados de &Delta;G&dagger; HNO para substituição por H2O a partir do complexo trans-1[Ru(NH3)4(P(OEt)3HNO]2+ (28.5 kcal mol-1) e os dados experimentais disponíveis para reações de substituição em sistemas trans-[Ru(NH3)4(POEt)3(Lx)]2+ (19.4 e 24.0 kcal.mol-1 para Lx = isn e P(OET)3, respectivamente). Experimentos de voltametria cíclica foram realizados observando os processos de redução do ligante nitrosônio gerando nitroxil e podendo gerar amônia, o que foi também observado por cálculos envolvendo efeito de uma primeira esfera de solvatação. / The properties of free nitroxyl molecule and the nitroxyl ligand in Ru(II) tetraammines (trans-[Ru(NH3)4(nitroxyl)n(L)]2+n, n = nitroxyl charge and L = NH3, py, P(OEt)3, H2O, Cl- and Br-) were studied trough density functional theory (DFT). According to the calculated conformation energies the HNO complexes are more stable than the deprotonated analogues and the singlet configuration (trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+) is lower energy the than the corresponding triplet (trans-3[Ru(NH3)4(L)HNO]2+). Evaluation of the &sigma; and &pi; components in the L-Ru-HNO bond suggest that increased stability of these orbitals and enhanced contributions from the HNO orbitals correlate to shorter Ru-N(H)O distances and lower &nu;NO stretching frequencies. The stability of the Ru-HNO bond was also evaluated through a theoretical kinetic study on HNO dissociation from trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+. Accordingly, the order of the Ru-HNO bonding stability in trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+ as a function of L is: H2O &gt; Cl- ~ Br- &gt; NH3 &gt; py &gt; P(OEt)3, which parallels the order of the trans effect and trans influence series experimentally measured for L in octahedral complexes. The same trend was also observed using the explicit solvent model, thus considering the presence of both the HNO and H2O molecules in the transition state. For this series, the calculated bond energies for the Ru-HNO bond are in the range 21.4 to 41.5 kcal.mol-1. Good agreement was observed between the calculated &Delta;G&dagger; values for HNO substitution by H2O from the complex trans-1[Ru(NH3)4(P(OEt)3HNO]2+ (28.5 kcal mol-1) and the available experimental data for substitution reactions of trans-[Ru(NH3)4(POEt)3(Lx)]2+ (19.4 to 24.0 kcal.mol-1 for Lx = isn and P(OET)3, respectively). Cyclic voltammetry experiments were carried out observing the reduction processes of the nitrosonium ligand generating nitroxil and could generate ammonia, which was also observed by calculations involving the effect of a first sphere of solvation.