Foram investigadas as propriedades, a reatividade e a estrutura eletrônica dos complexos trans-[RuII(NH3)4(L)(NO)](X)3 [(1) L = 4-pic, (2) L = P(OEt)3] e trans-[RuIII(NH3)4(4-pic)(L\')](CF3SO3)3 [(3) L\' = NH3, (4) L\' = H2O] através de técnicas espectroscópicas, eletroquímicas e cálculos teóricos. A reatividade dos complexos foi avaliada com glutationa (GSH) e L-cisteína (CisSH). Nitroxil (HNO) e óxido nítrico (NO•) são os produtos da reação entre os complexos 1 e 2 com GSH e CisSH em solução aquosa (pH 4,0 e 7,5). Óxido nítrico, livre (NO•) e coordenado (RuII-NO•), foi identificado através de quimiluminescência (NOA) e EPR, respectivamente. HNO foi sugerida indiretamente por RMN 15N após a identificação da formação de amônia (NH3), hidroxilamina (NH2OH) e sulfinamida (GS(O)NH2). Os complexos 3 e 4 foram isolados e estudados experimentalmente por EPR, UV-vis, Voltametria Cíclica, Cristalografia de Raios X e teoricamente por LFT e DFT. A acidez (pKa) e a constante de substituição do ligante H2O pelo íon Cl- no complexo 3 foram calculados como 3,65 ± 0.05 (25 °C) e 2,5×10-4 M-1s-1 (55 ºC), respectivamente. Os espectros de EPR do complexo 3 apresentaram uma simetria axial (g⊥ > g||) mas com um crescente componente rômbico que demonstrou ser função da basicidade do solvente e da sua interação com o ligante H2O. Não foi observado efeito similar para o complexo 4 ou mesmo para o complexo [RuIII(NH3)5(H2O)](CF3SO3)3. A partir de cálculos de DFT demonstrou-se que a capacidade doadora π do ligante H2O é intensificada quando a interação com moléculas do solvente promove sua rotação no eixo de ligação N(pic)-Ru-O(aq) contendo o ligante receptor π 4-picolina. Uma análise usando LFT demonstrou que de fato um componente rômbico pode ser evidenciado de uma simetria C2v por uma simples torção do ligante H2O no eixo C2. Os complexos 3 e 4 também foram investigados quanto a sua capacidade de oxidar glutationa em solução aquosa nos pH 4,0 e 7,5. A reação teve como produtos os íons trans-[RuII(NH3)4(4-pic)(H2O)]2+(λmax = 394 nm, ε = 5400 M-1cm-1) e [RuII(NH3)5(4-pic)]2+ (λmax = 399 nm, ε = 6400 M-1cm-1) identificados por UV-vis, além de GSSG, originado da reação do radical GSo, e identificado por RMN 1H. A velocidade da formação dos complexos de Ru(II) nestas reações apresentou-se mais lenta na presença de EDTA porém voltando a aumentar com a adição do captador de radical PBN. Respectivamente, essas variações foram atribuídas ao efeito catalítico promovido por íons de metais de transição em solução e à captação do radical GS•, potencialmente um agente oxidante dos complexos de Ru(II). / The proprieties, reactivity and electronic structure of trans-[RuII(NH3)4(L)(NO)](X)3 [(1) L = 4-pic, (2) L = P(OEt)3] e trans-[RuIII(NH3)4(4-pic)(L\')](CF3SO3)3 [(3) L\' = NH3, (4) L\' = H2O] were studied through spectroscopic and electrochemical techniques, and theoretical calculations. The reactivity study of these complexes was performed with the glutathione (GSH) and L-cysteine (CisSH). Nitroxil (HNO) and nitric oxide (NO •) are the products from the reaction of 1 and 2 with GSH and CisSH in aqueous solution (pH 4.0 and 7.5). Free nitric oxide (NO •) and coordinated nitric oxide (RuII-NO •) were identified by chemiluminescence (NOA) and EPR, respectively. HNO was indirectly suggested by 15N NMR data by identifying ammonia (NH3), hydroxylamine (NH2OH) and sulfinamide (RS(O)NH2). The complexes 3 and 4 were isolated and studied experimentally by EPR, UV-vis, cyclic voltammetry, X-Ray Crystallography and theoretically by DFT and LFT. The acidity (pKa), and the constant replacement of the H2O ligand in the complex 3 by the ion Cl- were calculated as 3,65 ± 0.05 (25 °C) and 2.5 × 10-4 M-1s-1 (55 °C), respectively. The EPR spectra of complex 3 showed an axial symmetry (g⊥ > g||) but with a growing rhombic component that proved to be due to the solvent basicity and its interaction with the H2O ligand. No similar effect was observed for the compound 4 or to the [RuIII(NH3)5(H2O)](CF3SO3)3 complex. According to DFT calculations the H2O π-donor ability increased when the interaction with solvent molecules promotes its rotation on the bonding axis N(pic)-Ru-O(aq) containing the pi;-acceptor ligand 4-picoline. A LFT analysis showed that a rhombic component can be evidenced in a C2v symmetry by a simple twist of the H2O ligand in the C2 axis. The complexes 3 and 4 were also investigated for their ability to oxidize glutathione in aqueous solution at pH 4.0 and 7.5. The reaction produced the trans-[RuII(NH3)4(4-pic)(H2O)]2+ (λ max = 394 nm, ε = 5400 M-1cm-1) and [RuII(NH3)5(4-pic)]2+ (λ ;max = 399 nm, ε = 6400 M-1cm-1), besides of GSSG, originated from GSo radical reaction, which was identified by 1H NMR. The rate for Ru(II) formation in these reactions were slower in the presence than in absence of EDTA. This late effect can be reduce by the addition of the radical scavenger PBN. These variations have been interpreted respectively on basis of the transition metal ions catalytic effect and to the scavenger of GS • radical, a potentially oxidizing agent of Ru(II) complexes.

A influência da isomeria cis/trans na reatividade de complexos do tipo [RuCl2(DMSO)3(L)], onde L = DMSO (2;4), n-butilamina (1;3) na polimerização via metátese por abertura de anel (ROMP) foi investigada. Os complexos 1 e 2 apresentaram isomeria fac, enquanto que os complexos 3 e 4 foram trans e mer, respectivamente. Os dados cristalográficos sugerem uma conformação fac para o novo complexo 1. Os parâmetros eletrônicos e estéreos dos ligantes, medidos pelos valores de pka e θ, respectivamente, foram usados para interpretação dos resultados. Os monômeros cíclicos usados foram norborneno (NBE), norbornadieno (NBD) e diciclopentadieno (DCPD), considerando como parâmetros as razões molares monômero/complexo, temperatura, tempo de reação e estrutura geométrica. Complexos cis foram mais ativos do que os complexos trans para a polimerização de norborneno e de norbornadieno, sendo os resultados a 50 oC melhores do que os resultados a 25 oC. Na polimerização de norbornadieno, ao contrário da polimerização com norborneno, os melhores rendimentos foram obtidos com os complexos contendo os ligantes cloro trans-posicionados. Os compostos isolados foram caracterizados por analise elementar, FTIR, voltametria cíclica, espectroscopia na região do UV-vis, RMN de 1H e 13C e espectroscopia de difração de raio-x. Em adição, combinação de resultados teóricos e dados experimentais para a reação de ROMP de norborneno usando [RuCl2(PPh3)2(piperidina)] mostra a otimização estrutural das espécies envolvidas na catálise e o perfil termodinâmico de toda reação. Fatores entrópicos explicam a espontaneidade observada para a dissociação de grupos de saída, que são processos endotérmicos. Logo após a etapa determinante da velocidade, ocorre a coordenação de uma molécula de norborneno e um efeito trans-sinérgico entre este monômero e o ligante piperidina ativa a catálise. O uso de outros diazocompostos (TBDA e BDA) foi feito para analisar as influências eletrônicas e estéricas do carbeno em questão. Efeitos eletrônicos tem menos influência sobre a estrutura da espécie ativa do que os efeitos estéricos, influenciando nos rendimentos e nos dados dos polímeros formado. / The influence of cis/trans isomery on the reactivity of complexes of the type [RuCl2(DMSO)3(L)], where L = DMSO (2;4), n-butylamine (1;3) in the ring-opening metathesis polymerization (ROMP) was investigated. The complexes 1 and 2 showed isomerism fac, while the complexes were 3 and 4 were trans and mer, respectively. The crystallographic data suggest a fac conformation for the new complex 1. The electronic and steric parameters from ligands, measured by pKa values and θ, respectively, were used for interpretation of the results. The cyclic monomers used were norbornene (NBE), norbornadiene (NBD) and dicyclopentadiene (DCPD), given as parameters the molar ratios monomer/complex, temperature, reaction time and geometric structure. The cis complexes were more active than the trans complex for polymerization of norbornene and norbornadiene, and the results at 50 oC better than the results at 25 oC. The polymerization of norbornadiene, unlike the polymerization of norbornene, best yields were obtained with complexes containing trans-positioned chloro ligands. All compounds were characterized by elemental analysis, FTIR, cyclic voltammetry, UV-vis spectroscopy, NMR 1H and 13C spectroscopy and x-ray diffraction. In addition, combination of theoretical and experimental results data for ROMP reactions of norbornene using [RuCl2(PPh3)2(piperidine)] shows the structural optimization of the species involved in the catalysis and the thermodynamic profile of the whole reaction. Entropic factors explain the spontaneity observed for dissociation from both leaving groups, which are endothermic processes. Immediately after the rate-determining step occurs the coordination of a norbornene molecule and a trans- synergistic effect between the monomer and ligand piperidine actives the catalysis. The use of other diazocompostos (TBDA and BDA) was done to analyze the electronic and steric influences of the carbene in question. Electronic effects had less influence on the structure of the active species than the steric effects, influencing the yield and the data of the polymers formed.

Metaloporfirinas que incorporam complexos ligados ao anel macrocíclico podem apresentar efeitos supramoleculare, mimetizando, por exemplo, sistemas fotossintéticos, em relação à capacidade de promover transferência eletrônica intramolecular fotoinduzida, e a enzima citocromo-c oxidase, em seu papel de catalisador multieletrônico na redução do oxigênio molecular. Em vista desta potencialidade, demos início ao estudo de uma nova série de porfirinas polinucleares derivadas da mesotetra(4-piridil)porfina, [4-TPyPJ, por meio da complexação dos resíduos de piridina com íons pentaaminrutênia ou etilenodiaminatetraacetato(rutenato). Porfirinas com três íons pentaaminrutênio e quatro íons Ru(edta) ligados às piridinas foram isolados e caracterizados, por meio de técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. O espectro eletrônico dos complexos apresenta as bandas Soret, α e β características, na região do visíveL. Nas espécies reduzidas foi observada uma nova banda, consistente com a transição de transferência de carga RuII---› py, na faixa de 440-470 nm. Os estudos por meio de voltametria cíclica proporcionaram evidências diretas da ligação dos complexos de rutênio às piridinas. As ondas reversíveis observadas estão deslocadas anodicamente com relação ao potenciaL redox do aquo complexo. Foi estudado, também, o comportamento eletroquímico das porfirinas polimetaladas na presença de dimetilsulfóxido, o quaL é um sequestrante de íons [Ru(edta)(H2 O)] . Na presença de oxigênio molecular, foi observada uma intensa onda catalítica no voltamograma cíclico da ferro porfirina polimetalada, sendo a mesma quase coincidente com o potencial de redução do íon ferro. O comportamento eletroquímico é consistente com a redução do dioxigênio à água. Esta reação é auxiliada pelos quatro complexos de rutênio periféricos, os quais agem como fonte de elétrons , melhorando a eficiência catalítica por meio de interações supramoleculares. / Metalloporphyrins containing peripheral meta l complexes attached to the macrocyclic ring can exhibit an interesting supramolecular chemistry, modeling , for instance, photosynthetic systems in their ability to undergo intramolecular photocatalyzed electron transfer; and cytochrome-c oxidase , by acting as multielectron redox catalysts in the reduction of molecular oxygen. In view of its relevance , we have investigated a new series of polynuclear porphyrins derived from meso-tetra(4-pyridyl)porphyrin , [4-TPyP], by complexing the pyridine residues with ruthenium-ammines or ruthenium-EDTA íons. Typical species , containing three pentaammineruthenium (III) or four EDTA-ruthenium(III) ions attached to the porphyrin , were isolated and characterized based on spectroscopic and electrochemical techniques. The electronic spectra exhibited the characteristic Soret , α and β bands in the visible region. In the reduced species a new band , consistent with a Ru(II)-to-pyridine charge transfer transition , was detected in the 440-470 nm region. Cyclic voltammetry measuremen ts provided direct evidence of the attached ruthenium ions, displaying reversible waves, slightly shifted to less cathodic potentials with respect to the non-coordinated species. The electrochemical behaviour was also investigated in the presence of dimethyl sulfoxide , wich is a scavenger for RuII (edta)(H2 O) complex. In the presence of dioxygen, a strong catalytic wave was observed for the polymetallated iron-porphyrin , almost coinciding with the electrachemical wave for the iron centre. The electrochemical behaviour was consistent with the reduction of dioxygen to water, at the iron-porphyrin centre. The process is assisted by the four ruthenium(II) ions which act as a source of electrons, improving the catalytic efficiency by means of the supramolecular interactions.

Foram estudadas as reações de formação do NO- / HNO, estados de spin e reatividade frente a redutores dos complexos trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)](X)n onde L = N-heterocíclicos (IsN, Nic e ImN) ou éster de fósforo (P(OEt)3). O potencial para o par redox [RuII(NO0)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ foi identificado somente para L = P(OEt)3 com valor de Ep = -0,41V. Cálculos DFT indicaram que após a redução, a espécie singleto coordenada (NO-) é formada por ser mais estável que forma tripleto (3NO-), sendo imediatamente protonada, dando origem a espécie singleto protonada (1HNO) não havendo, portanto proibição de spin para a reação de protonação do ligante, indicando comportamento diferente do observado para o ligante livre, onde a espécie 3NO- é a mais estável. Após a redução química por Zn(Hg), a espécie N2O, produto da dimerização do HNO, pôde ser identificada indicando a liberação de HNO pelo complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. A reação de transferência de óxido nítrico entre os nitrosilo complexos onde L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 e espécies de Fe(III) (mioglobina, hemoglobina e [FeIII(H2O)TPPS]) foi investigada, indicando a reação de nitrosilação redutiva das espécies de Fe(III), gerando como produtos os respectivos nitrosilo complexos de Fe(II) e trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. A espécie binuclear [RuII(μ-NO)FeIII] foi proposta com base em resultados obtidos por polarografia de pulso diferencial (PPD) e a analise do comportamento cinético desta reação cujas constantes de velocidade específica para a formação e decaimento foram calculadas. Diferentemente das outras reações de transferência de NO descritas na literatura, foi observada a oxidação do centro metálico (RuII), indicando que o ligante NO+ pode agir como ponte para a transferência de elétrons. Esta reação pode ser uma via alternativa para a nitrosilação redutiva de heme proteínas, uma das principais vias de ação biológica do NO. / The formation reaction of NO- / HNO, spin states and reactivity towards reducing agents of the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+ where L = N-heterocyclic (IsN, Nic and ImN) or phosphorus ester (P(OEt)3). The redox potential for the redox pair [RuII(NO)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ was identified only for L = P (OEt)3 with Ep = -0.41 V. DFT calculations have indicated that upon reduction, the coordinated singlet species (1NO-) is formed to be more stable than the triplet form (3NO-), being immediately protonated giving rise to singlet protonated species (1HNO). The protonation of coordinated 1NO- is not a spin forbidden reaction, indicating the different behavior observed for the free ligand, 3NO- where the species is more stable. After the chemical reduction of Zn(Hg), the s N2O, a HNO dimerization product, could be identified, indicating HNO release from the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. The nitric oxide transfer reaction between nitrosyl complexes where L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 and Fe(III) species (myoglobin, hemoglobin, and [FeIII(H2O)TPPS]) was investigated, indicating the reductive nitrosylation reaction of species of Fe(III) species, generating as by-products iron-nitrosyl complexes and trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. The binuclear species [RuII(μ-NO)FeIII] could be identified through electrochemical techniques and their specific rate constants for its formation and decay were calculated. Unlike other NO transfer reactions described in the literature, was observed the oxidation of the metallic center (RuII), indicating that the NO+ ligand can act as a bridge for electron transfer. This reaction may be an alternative pathway for the reductive nitrosylation of heme proteins, one of the major routes for biological action of NO.

Essa pesquisa tem como meta estudar a atividade catalítica de complexos do tipo [RuCl2(PPh3)x(BS)] a partir de reações entre [RuCl2(PPh3)3] e os compostos do tipo Base de Schiff (BS) do tipo R1N=CHR2 onde os grupos R1 = cicloexil, fenil ou sec-butil, para aplicações em reações de polimerização via metátese por abertura de anel (ROMP) de norborneno (NBE). As reações foram realizadas na presença de etildiazoacetato (EDA) e os resultados dos complexos foram comparados em relação às características dos polímeros isolados em função da temperatura e do tempo de reação. Os complexos foram caracterizados por análise elementar CNH, espectroscopia na região do infravermelho e UV-Vis, RMN (31P; 1H) e voltametria cíclica. Os poliNBE apresentaram um σc = 0,41 determinado por RMN 13C. Experimentos realizados por 60 minutos a 25 °C na razão [NBE]/[Ru] = 5000 mostraram que o complexo [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminCy)] formou 95% de poliNBE, enquanto que o complexo [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminPh)] sintetiza 81,4% de NBE. Para o complexo [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminBu)] sua atividade em ROMP para o NBE foi de 70,3%. Assim foi comparado a reatividade entre os ligantes Cy, Ph e Bu. Nas mesmas condições, apenas o complexo [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminCy)] obteve melhora significativa no rendimento a 50 °C. Foram investigados também os efeitos de agentes promotores como ácido, sal e luz para a viabilização das reações de ROMP. / This research aims to study the activity of[RuCl2(PPh3)x(BS)] complexes by means of [RuCl2(PPh3)3] and Schiff base ligands (BS) R1N=CHR2where R1= cyclohexil, phenil and sec-butil groups, in order to catalyze ring opening metathesis polymerization (ROMP) reactions of norbornene (NBE). The reactions occur in presence of etyldiazoacetate (EDA) and was investigated according to the temperature and the time reaction. The complex was characterized by CNH elemental analysis, infrared, UV-vis spectra, NMR (1H; 31P) and cyclic voltametry. The polymer showed σc = 0,41 by NMR (13C). The experiments performed for 60 minutes at 25 °C with the ratio [NBE]/[Ru] = 5000 showed that [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminCy)] complex obtained 95% of polyNBE, while that [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminPh)] complex yielded 81,4% of NBE. However, the [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminBu)] provided 70,3% of polyNBE. Under same conditions, only [RuCl(PPh3)2(Ph)(IminCy)] complex showed significant changes at 50°C. In addition, promoters agents with acids, salts and light were investigated with the aim at making the ROMP reactions feasible.

Uma série de complexos de rutênio de fórmula geral [RuCl(L)(dppb)(4,4`-Mebipy)](PF6)n onde (dppb = 1,4-bis(difenilfosfina butano), 4,4`-Mebipy = 4,4'-dimetil-2,2'-bipiridina e L = CO, NO, NO2-, NO3-, piridina e 4-picolina, foi preparada e caracterizada por IR, UV-Vis, RMN de 1H, 31P{1H} e 13C{1H}, análise elementar, em alguns casos difração de raios X de policristal e voltametria cíclica. Além disso, a estrutura do complexo [RuCl(CO)(dppb)(4,4`-Mebipy)]PF6 foi elucidada pela difração de raios-X de monocristal. A atividade anticancer in vitro na linhagem HepG2 (carcinoma hepatocelular), interação com albumina humana (HSA) e DNA foram avaliadas. As constantes de ligação da albumina de soro humano e os parâmetros termodinâmicos sugerem interações espontâneas dos complexos com a proteína HSA, através de interações de Van der Waals e ligação de hidrogênio. O estudo de titulação espectroscópica indicou que o DNA-CT interage com os complexos por meio de interações não-covalentes. Além disso, para todos os compostos os índices de seletividade estão próximos de 1, indicando uma boa seletividade dos compostos obtidos. / A series of ruthenium phosphine/diimine complexes were prepared and characterized as [RuCl(L)(dppb)(4,4`-Mebipy)]PF6 (dppb = 1,4-bis(diphenylphosphino)butane, 4,4`-Mebipy = 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine and L = CO, NO+, NO2-, NO3- , pyridine and 4- picoline), by IR, UV-Vis, 1H, 31P{1H} and 13C{1H} NMR spectroscopies, elemental analysis, X-ray Powder Diffraction and cyclic voltammetry. In addition, the crystal structure of [RuCl(CO)(dppb)(4,4`-Mebipy)]PF6 was elucidated by single crystal X-ray diffraction analysis. Also, the preliminary in vitro anticancer activity, on hepatocellular carcinoma (HepG2), HSA and DNA binding experiments were evaluated. Human serum albumin binding constants and thermodynamic parameters suggest spontaneous interactions of the complexes with this protein, by van der Waals forces and hydrogen bonding. Spectroscopic titration study indicated that the ctDNA interacts with the complexes are primarily through non-covalent interactions. Additionally, for all compounds their SI are close to 1, indicating a good selectivity. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Neste trabalho foram realizados as sínteses, caracterização e o estudo da reatividade química dos complexos trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O e trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O. Os compostos foram isolados e caracterizados através de técnicas espectroscópicas (UV-vis, infravermelho e 1H RMN), eletroquímicas (voltametria cíclica e polarografia de pulso diferencial) e análise elementar. Os dados espectroscópicos, eletroquímicos e os resultados da análise elementar foram consistentes com as fórmulas dos complexos analisados. Foram utilizados como precursores os compostos [RuCl2(DMSO)4], trans-[RuCl2(py)4] e trans-[Ru(NO2)2(py)4]. O composto com NO foi obtido a partir do complexo trans-[Ru(NO2)2(py)4] em ácido clorídrico concentrado e precipitado como sal de PF6-, formando o complexo trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O. O trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O foi obtido a partir de uma solução do complexo trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2.½H2O, adicionando-se uma solução de cloreto de tetrabutilamônio para precipitar o composto na forma de cloreto. Os espectros na região do UV-vis dos complexos trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O e trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O apresentaram três bandas nas regiões ao redor de 230 nm, 260nm e 450 nm. Os espectros de infravermelho apresentaram freqüência de estiramento NO entre 1900 e 1925 cm-1, cujo valor variou dependendo das condições em que foram obtidos os espectros. O ciclovoltamograma do composto trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O, obtido em solução de acetonitrila, apresentou um processo redox atribuído ao par NO+/0 e um outro processo com E2c = -0,59 V vs Ag/AgCl atribuído à redução do NO0. A atribuição do processo redox com E½ = +0,30 V vs Ag/AgCl foi confirmada através do experimento de espectro eletroquímica na região do infravermelho, onde a banda atribuída ao NO foi diminuindo à medida que o composto ia sendo reduzido. Na espectroeletroquímica na região de UV-vis em acetonitrila foi possível observar uma reação acoplada à redução do composto trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O, podendo ser a substituição do NO0 por uma molécula de solvente. O comportamento eletroquímico do composto trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O foi estudado em solução aquosa. O ciclo voltamograma do composto apresentou um processo redox com E½ =+0,13 V vs Ag/AgCl, que é atribuído ao par NO+/0, um processo em +0,25 V e outro em 0,59 V. Dois processos redox dependentes do processo em +0,25 V foram observados nas faixa entre 0,4-0,7 V e podem ser devidos a produtos formados após uma provável saída do Cl- seguido da liberação do NO, como ocorre com o complexo trans-[RuCl(NO)(cyclam)](PF6)2. No estudo da reatividade do ligante NO no complexo trans-[RuCl(NO)(py)4]2+, observou-se que o NO é pouco reativo ao ataque nucleofílico do OH-, apresentando um pKa do equilíbrio entre as espécies nitro e nitrosilo em 11,5 e um Keq = 6,2.104 L2.mol-2. / In this work, the syntheses, characterization and chemical reactivity of trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O and trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O were studied. The complexes were isolated and characterizated by elemental analyses UV-vis, infrared and 1H NMR spectroscopies, cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry. [RuCl2(DMSO)4], trans-[RuCl2(py)4] and trans-[Ru(NO2)2(py)4] were used as precursor complexes. The compound with NO ligand was obtained from the reaction of trans-[Ru(NO2)2(py)4] with chloridric acidic, and precipitation with PF6-, resulting in trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O. The trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O complex was obtained from a trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O acetonitrile solution adding a tetrabutylammonium chloride acetonirile solution. The complex was precipitated as a chloride salt. The UV-vis spectra of trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O and trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O displayed three bands around the 230 nm, 260 nm and 450 nm regions. The infrared spectra showed the stretching frequencies NO in the 1900-1925 cm-1 range whose values depend on the conditions with which the spectra were recorded. The cyclic voltammetry of the trans-[RuCl(NO)(py)4](PF6)2½H2O in acetonitrile solutions showed a pair of peaks (E½ = +0.30 V vs Ag/AgCl) corresponding to the NO+/0 redox processes, and other process at E2c = -0.59 V vs Ag/AgCl assigned to NO0 reduction. The assignment of the redox processes was confirmed through infrared spectroelectrochemistry, where the band of NO decreases while the compound was reduced. The UV-vis spectroelectrochemistry in acetonitrile solution, showed a coupled reaction following the trans-[RuCl(NO)(py)4]2+ reduction. This coupled reaction is probably the NO substitution by a solvent molecule. The electrochemical behavior of trans-[RuCl(NO)(py)4]Cl23H2O was studied in aqueous solution. The cyclic voltammetry of this complex displayed a pair of peaks (E½ = +0.13 V vs Ag/AgCl) corresponding to NO+/0 redox processes, a process at -0,25 V and other at 0,59 V. Two other couples dependent on the process at 0.25 V, were observed between +0,4 V and +0,7 V. These may be due to products of the Cl- release followed by the NO release, as occurs in trans-[RuCl(NO)(cyclam)](PF6)2. The trans-[RuCl(NO)(py)4]2+ complex showed a low affinity for OH-, with a pKa of the equilibrium between nitro and nitrosyl species at 11.5 and a Keq = 6.2 x 104 L2.mol-2.

A redução eletroquímica de íons complexos do tipo trans-[Ru(NH3)4LNO]2+, foi investigada com o intuito de verificar a possibilidade desses complexos atuarem como doadores de nitroxil (HNO/NO-). Neste trabalho foi dada uma ênfase especial no estudo da espécie em que L = P(OEt)3. Aplicando-se as técnicas de voltametria cíclica e de pulso diferencial, voltametria de onda quadrada e espectroeletroquímica, foi possível verificar que a espécie trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]2+ sofre redução monoeletrônica gerando o íon complexo trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]+. Foram analisadas as estabilidades relativas das espécies possivelmente formadas, trans- [Ru(NH3)4P(OEt)3NO]+ e trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3HNO]2+, baseadas na Teoria de Densidade Funcional (DFT). Após a transferência eletrônica, de acordo com a equação abaixo, a espécie formada sofre isomerização de spin, ocorrendo posteriormente a dissociação do grupo NO O processo apresenta-se como irreversível no espectro voltamétrico devido às restrições de spin. A reação do íon complexo trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]3+ com o alfacetoglutarato (Ered = -0,90 V), composto capaz de agir como redutor de dois elétrons por transferência de elétrons de esfera externa, foi monitorada eletroquímica e espectrofotometricamente utilizando a metmioglobina, Mb - Fe(III), captador seletivo de nitroxil. Os resultados obtidos sugerem o complexo supracitado como um possível doador de niroxil. / The electrochemical reduction behavior of the complexes trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]2+ was investigated in order to determine the possibility of these complexes to serve as nitroxyl donors (HNO/NO-). Special emphasis was given when L = P(OEt)3. Using cyclic voltammetry and differential pulse, square wave voltammetry and spectroelectrochemistry techniques was possible to infer that the ion complex trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]2+ suffers an one electron reduction generating the ion complex trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]+. Analyzing the behavior of the cyclic voltammetry spectra, is possible to conclude that the process is irreversible by spin restrictions. The reaction of the ion complex trans-[Ru(NH3)4P(OEt)3NO]+ with the reductor agent alpha-ketoglutarate (Ered = -0,90V), a two electron reductor by outersphere pathway, was monitored by electrochemistry and UV-vis spectroscopy techniques using Mb-Fe(III) as a selective nitroxyl scavenger. The results obtained with these experiments confirm the original purpose of this study.

As sínteses, o cálculo do OM, as propriedades fotoquímicas e fotofísicas dos complexos cis-[Ru(bpy)2(L)x](PF6)2, onde a bpy é 2,2\'-bipiridina e L é 5,6-bis(3-amidopiridina)-7-oxanorborneno (3amdpy2oxaNBE, complexo 2) ou 3-aminopiridina (3amnpy; complexo 3) foram estudados. 3amdpy2oxaNBE é o novo ligante quelato 5,6-bis(3-amidopiridina)-7-oxanorborneno (1) e apresenta duas amidas piridinas substituídas -conectadas ao monômero oxanorborneno - que são originadas da reação da 3amnpy e do monômero 5,6-bis-carboxilato-7-oxanorborneno. Os complexos 2 e 3 exibem absorções na região de 350 nm e entre 420-500 nm, atribuídas a uma contribuição das transições MLCT (d&pi; &rarr;bpy and d&pi; &rarr;L; L = 3amdpy2oxaNBE ou 3amnpy). Fotólise do complexo 3 levou ao cis-[Ru(bpy)2(3amnpy)(solvente)]2+, enquanto o complexo 2 é inerte à fotossubstituíção. Os comprimentos de onda de irradiação (330 > 440 > 500 nm) e os solventes (DMF > CH3CN > CH2Cl2 ~ THF) influenciam na fotolabilidade do complexo 3. A formação de cis-[Ru(bpy)2(CH3CN)2]2+ foi observada por RMN de 1H quando o complexo 3 foi irradiado em 420 nm em CH3CN. A emissão do complexo 2, em 594 nm, é atribuída como uma emissão MLCT (Ru &rarr;bpy) e é caracterizada por um tempo de vida longo à temperatura ambiente (650 ns em CH3CN e 509 ns em H2O). A emissão é independente do &lambda;irr, mas é dependente da temperatura, i.e., aumenta quando a temperatura é abaixada. Considerando-se que o anel quelato de 1 contribui para a estabilidade do complexo 2 sob irradiação de luz contínua, a diferença nos fotoprocessos primários de 3 (perda da 3amnpy) e 2 (luminescência) pode ser explicada pela influência de L na energia da banda de CT Ru &rarr;bpy. Para 2, o estado excitado Ru &rarr;bpy é o de mais baixa energia e o complexo é luminescente e inerte à fotossubstituição. Para o complexo 3, é possível mover a banda de absorção de CT Ru &rarr;bpy para uma posição comparável à da banda de MC mais abaixo. A eficiência da fotossubstituição é muito pequena quando o estado de TC é mais baixo, e razoavelmente grande quando o estado MC é mais baixo na energia. Esses resultados são corroborados pelo cálculo de TDDFT, que mostra a transição MC em 328 nm (3,78 eV) para 3. Então, a modificação na substituição do grupo piridina levou a uma diferença crucial nos fotoprocessos primários entre os dois complexos. No complexo 2, a depopulação eletrônica da unidade e a população de um orbital da bpy* por meio da excitação são evidentes pela comparação com as propriedades fotofísicas com complexos relacionados com [Ru(bpy)3]2+. Além disso, uma redução de um ligante bpy no estado excitado MLCT é indicada pelo espectro resolvido no tempo em que mostrou características típicas da bpy.-. As propriedades fotocatalíticas de 2 são espectroscopicamente demonstradas pela supressão oxidativa usando-se os íons receptores de elétrons metilviologênio2+ ou [RuCl(NH3)5]+2.Também foi realizado um estudo cinético da reação de desacetilação assistida por ultra-som. Com base nos resultados de %GA das amostras de quitina e de quitosana, os quais foram obtidos por espectroscopia de RMN 1H, análise elementar e titulação condutimétrica, pôde ser observado que o uso de ultra-som favoreceu o processo de desacetilação. Além disso, os resultados do estudo cinético da reação assistida por ultra-som a 100°, 110° e 120°C indicaram que o domínio cinético da reação foi abreviado para tempos inferiores a 30 min e que o patamar de velocidade constante corresponde a uma desacetilação mais completa (GA< 20%) do que aquele atingido com o uso do método de desacetilação heterogênea (20% < %GA < 45%). Estas conclusões estão de acordo com as caracterizações por difração de raios X, as quais revelaram a progressiva destruição dos domínios cristalinos à medida que os produtos foram mais desacetilados. Dessa forma, a desacetilação assistida por irradiação de ultra-som de alta potência possibilitou, de um modo mais simples e rápido, a obtenção de quitosanas com características semelhantes às obtidas após o emprego do método FPT, sendo que este último é relatado na literatura como o método mais eficiente para produção de quitosanas extensivamente desacetiladas. É proposto que a irradiação de ultra-som de alta potência contribuiu para aumentar acentuadamente a área superficial das partículas de quitina, propiciando pleno acesso do hidróxido de sódio aos grupos acetamida do polímero e promovendo a sua desacetilação homogênea. / The synthesis, MO calculations, photochemical and photophysical properties of cis-[Ru(bpy)2(L)x](PF6)2 complexes where bpy is 2,2\'-bipyridine and L is 5,6-bis(3- amidopyridine)-7-oxanorbornene (3amdpy2oxaNBE; complex 2) or 3-aminopyridine (3amnpy; complex 3) were studied. 3amdpy2oxaNBE is the novel chelate-ligand (1) and presents two amide-substituted pyridines connected to a 7-oxanorbornene-monomer type that comes from a reaction of 3amnpy and 5,6-bis-carboxylate-7-oxanorbornene monomer. Complexes 2 and 3 exhibit absorptions near 350 nm and in the 420-500 nm region attributable to a contribution from MLCT transitions (d&pi; &rarr;bpy and d&pi; &rarr;L; L = 3amdpy2oxaNBE or 3amnpy). Photolysis of complex 3 leads to cis-[Ru(bpy)2(3amnpy)(solvent)]2+ while complex 2 is photosubstitution inert. The irradiation wavelength (330 > 440 > 500 nm) and solvent (DMF > CH3CN > CH2Cl2 ~ THF) influence the photolability of complex 3. Formation of cis- [Ru(bpy)2(CH3CN)2]2+ was observed by 1H-NMR when complex 3 was irradiated at 420 nm in CH3CN. The emission of complex 2, in 594 nm, assignable as an MLCT (Ru &rarr;bpy) emission is characterized by a long lifetime at room temperature (650 ns in CH3CN and 509 ns in H2O). It is independent of &lambda;irr, but it is temperature dependent, i.e., it increases as the temperature is lowered. Considering the chelate ring of 1 contributes to the stability of the complex 2 under continuous light irradiation, the difference in the primary photoprocesses of 3 (loss of 3Amnpy) and 2 (luminescence) can be explained by the influence of L in the Ru &rarr;bpy CT band energy. For 2, the Ru &rarr;bpy excited state is the lowest in energy and the complex is luminescent and photosubstitution inert. For complex 3, it is possible to move the Ru&rarr;bpy CT absorption band from a position comparable to the MC band system to one well below. The photosubstitution efficiency is very small when the CT state is lowest and reasonably large when the MC state is lowest in energy. These results are corroborated by TDDFT calculations which show the MC transitions at 328 nm (3.78 eV) for 3. Thus, the modification in the pyridine substitution groups leads to the crucial difference in the primary photoprocesses between the two complexes. In the complex 2 the electronic depopulation of the {Ru(bpy)2} unit and population of a bpy* orbital upon excitation are evident by comparing the photophysical properties with [Ru(bpy)3]2+ related complex. Moreover, a reduction of a bpy ligand in the MLCT excited state is indicated by time-resolved spectra that show features typical of bpy.-. The photocatalytic property of 2 is spectroscopically demonstrated by oxidative quenching using either methylviologen2+ or [RuCl(NH3)5]+2 electron-acceptor ions.

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No. of bitstreams: 1 DayanaPatriciaDaSilvaPenha_DISSERT.pdf: 2567585 bytes, checksum: 813723db2364d602c0bf952c7a5e8c93 (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A relevância biológica do óxido nítrico na neurotransmissão, no controle cardiovascular e em mecanismos de defesa contra microorganismos e células tumorais tem acentuado o interesse na química de coordenação em desenvolver complexos capazes de liberar NO no organismo. Neste contexto, nitrosilo complexos de rutênio apresentam potencial biológico em liberar a molécula de NO de forma seletiva e controlada, em razão de serem compostos termodinamicamente estáveis e fotoquimicamente ativos. Deste modo, apresenta-se a síntese, caracterização, reatividade e ensaio antibacteriano de complexos do tipo cis-[Ru(bpy)(phen)L(NO)](PF6)n, em que L são os ligantes imidazol e sulfito, bpy = 2,2’-bipiridina e phen = 1,10’-fenantrolina. Os nitrosilo complexos foram obtidos dissolvendo-se os nitro complexos em metanol e em seguida adicionando ácido trifluoracético, sob agitação. Através da espectroscopia eletrônica, em meio aquoso, foi possível identificar as bandas intraligantes dos ligantes bipiridina e fenantrolina, bem como as bandas de transferência de carga do metal tanto para os ligantes polipiridínicos na região de 330 nm, como para o ligante nitrosilo em torno de 476 nm. Os espectros vibracionais em pastilha de KBr, apresentaram o estiramento de NO+ em frequências elevadas na região de 1900 cm-1 indicando que o óxido nítrico se encontra coordenado ao centro metálico. Ao analisar os voltamogramos cíclicos, em NaTFA 0,1 mol L-1, dos nitrosilo complexos observou-se um único processo quase reversível referente ao par redox NO+/0. Com relação a reatividade foi realizado o equilíbrio ácido-base, constatando-se que no pH 6,3 e 8,9 ocorre a conversão de nitrosil a nitrito para os complexos com imidazol e sulfito, respectivamente. Ao verificar a liberação do óxido nítrico pela voltametria de onda quadrada, cinética com redutor biológico e estudo fotoquímico com luz branca inferiu-se que a liberação do NO ocorre por uma reação química em que ao reduzir o ligante NO+ para NO0, este é liberado, devido ao enfraquecimento da ligação RuII - NO0 e em sua posição coordena-se uma molécula de água, formando o aqua complexo. A atividade antibacteriana dos nitrosilo complexos foi testada frente às bactérias Pseudomonas aeruginosa ATCC - 9027 utilizando o método de microdiluição em caldo. Assim, foi observado através do MIC, que os complexos são capazes de inibir o desenvolvimento das bactérias em concentrações mínimas de 57,23 mM para o complexo com imidazol e de 200,8 mM com o sulfito. / The biological significance of nitric oxide in cardiovascular control, in neurotransmission and defense mechanisms against microbes and tumor cells has strong interest for coordination chemistry to develop complex capable of releasing NO in the organism. In this context, ruthenium nitrosyl complexes present a biological potential in releasing the NO molecule in a selective and controlled manner, because they are thermodynamically stable and photochemically active compounds. Thus, the synthesis, characterization, reactivity and antibacterial test of complex of the type cis-[Ru(bpy)(phen)L(NO)](PF6)n, where L are the imidazole and sulfite ligands, bpy = 2,2’- bipyridine and phen = 1,10'-phenanthroline. Complex nitrosyls were obtained by dissolving the nitro complexes in methanol and adding trifluoroacetic acid with stirring. Through electronic spectroscopy in methanol, it was possible to identify as intraligant bands of bipyridine and phenanthroline ligands as well as metal charge transfer bands for both the polypyridine ligands in the region of 320 and 400 nm and for the nitrosyl ligand around 469 nm. The vibrational spectra in KBr pellets showed NO+ stretching at high frequencies in the 1900 cm-1 region indicating that nitric oxide is found coordinated to the metal center. When analyzing the cyclic voltammograms, in NaTFA 0,1 mol L-1 , of the nitrosyl complex, a single almost reversible process with respect to the NO+/0 redox pair was observed. Regarding the reactivity was done the acid-base equilibrium, noting that pH 6.3 and 8.9 occurs the conversion of nitrosyl to nitrite to the complexes with imidazole and sulfite, respectively. In order to verify the release of nitric oxide by square-wave voltammetry, kinetics with biological reductant and photochemical study with white light, it was inferred that the release of NO occurs by a chemical reaction in which the ligand is reduced in the NO+ to NO0 , this is released due to the weakening of the link RuII - NO0 and in its position coordinates itself to the molecule of water, forming the aqua complex. The antibacterial activity of the nitrosyl complexes was tested on the bacterium Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 using the broth microdilution method. Thus, observed through MIC, the complexes are able to inhibit bacterial growth in minimum concentrations of 57.23 M for the complex with imidazole and 200.8 M with sulfite.