Neste trabalho foram realizadas sínteses do nitrosilo complexo trinuclear de rutênio de fórmula [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 (py = piridina) seguindo duas rotas sintéticas diferentes (convencional (a) e uma nova (b) ) a fim de verificar e comparar a eficiência de ambas. Além disso, foi feito o mapeamento da rota sintética convencional para analisar a melhor forma de conduzi-la em cada etapa para que a síntese fosse bem sucedida. Com isso, foi possível afirmar na rota (a) que é preciso purificar dois precursores: o precursor 1 [Ru3O(CH3COO)6(S)3]+ e 3 [Ru3O(CH3COO)6(CO)(L)2], não sendo necessário a purificação do produto final. As modificações vistas necessárias para a otimização da síntese (a) foram a utilização de uma solução recém preparada de bromo e a substituição do metanol seco no frasco lavador por diclorometano seco. Não se descarta a possibilidade da nova rota sintética (b), somada às modificações apontadas neste trabalho, apresentar bons resultados. As caracterizações foram feitas utilizando técnicas de espectroscopia na região UV-visível, infravermelho e RMN. Os estudos de reatividade mostraram que, para ambos os complexos analisados ([RuIII,III,III3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 e [RuIII,III,III3O(CH3COO)6(4-acpy)2(NO)]PF6), sugere-se a formação da espécie [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(L)2]- onde L = 4-acpy ou py - sendo esta reação dependente da concentração de íons hidroxila do meio. Estudos da reatividade e redução do [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 com o redutor de interesse biológico ácido ascórbico na presença de íons OH-, permitiram sugerir uma hipótese para o mecanismo de liberação de NO0 com estímulo redox, na ausência de luz. Propõe-se que primeiramente o ligante NO0 coordenado sofra um ataque nucleofílico dos íons hidroxila presentes no meio, concomitante a uma transferência eletrônica intra-molecular que gera a espécie [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(py)2]-. Este último é reduzido pelo ácido ascórbico, restaurando o ligante NO0 que, agora coordenado à unidade metálica reduzida [RuIII,III,II3O], finalmente é labilizado, gerando o complexo [Ru3O(CH3COO)6(S)(py)2]0 / In this work, the synthesis of the trinuclear ruthenium complex [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 (py = pyridine) was performed following two different synthetic routes (conventional (a) and a new one (b)) in order to verify and to compare the efficiency of both. In addition, the mapping of the conventional synthetic route was done to analyze the best way to conduct it at each step for the synthesis to be successful. It was possible to state in route (a) that two precursors must be purified: precursor 1 [Ru3O(CH3COO)6(S)3]+ and 3 [Ru3O(CH3COO)6(CO)(L)2], no purification of the final product being necessary. The modifications required for the optimization of synthesis (a) were the use of a freshly prepared solution of bromine and the substitution of the dry methanol in the washing flask by dry dichloromethane. We can not rule out the possibility of the new synthetic route (b), added to the modifications pointed out in this work, to present good results. The characterizations were made using UV-visible, infrared and NMR spectroscopy techniques. Reactivity studies for both complexes analyzed ([RuIII,III,III3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 and [RuIII,III,III3O(CH3COO)6(4-acpy)NO)]PF6), suggested the formation of the species [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(L)2]- - where L = 4-acpy or py - this reaction being dependent on the concentration of hydroxyl ions in the medium. Studies of the reactivity and reduction of compound [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 with the biological reductant ascorbic acid, in the presence of OH- ions, allowed to suggest a hypothesis for the NO0 release mechanism with redox stimulus, in the absence of light. It is proposed that the coordinated NO0 ligand undergoes a nucleophilic attack of the hydroxyl ions present in the medium, concomitant to an intra-molecular electron transfer that generates the species [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(py)2]-. The latter is reduced by ascorbic acid, restoring the ligand NO0 which, now coordinated to the reduced metal unit [RuIII,III,II3O], is finally labilized, generating the complex [Ru3O(CH3COO)6(S)(py)2]0

A estabilidade do ligante dietil fosfito foi analisada por 1H RMN em solução pH 1,0 e 3,0 a 25°C na presença e na ausência do íon [RuII(H2O)(NH3)5]2+. A hidrólise do dietil fosfito livre não foi observada em pH 3,0, enquanto na presença do íon [RuII(H2O)(NH3)5]2+, neste mesmo pH, esta reação foi observada (kobs=1,0.10-4 s-1). Em solução pH 1,0 a hidrólise ocorre tanto na presença do centro metálico (kobs=6,2.10-4 s-1) quanto na ausência (kobs=1,8.10-4 s-1). O complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3](Cl)3 foi sintetizado e caracterizado por técnicas espectroscópicas e espectrofotométricas. O espectro vibracional no estado sólido indicou que a νNO+ ocorre em duas frequências diferentes (1903 e 1867 cm-1) devido à presença do ligante P(OH)3 na forma protonada e desprotonada. O ENO+/NO0 foi determinado por Voltametria Cíclica em -0,52 V vs. ECS (0,5 mol L-1 CF3COOH, 25°C). O espectro eletrônico deste complexo apresentou três bandas nas regiões de 241nm (ε=1385 mol-1 L cm-1), 319 nm (ε=773 mol-1 L cm-1) e 500 nm (ε=20 mol-1 L cm-1). O valor de pKa para o ácido fosforoso no íon complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ foi determinado por meio de Espectroscopia Vibracional em solução (pKa=0,74 ±0,05). Como confirmado por Uv-vis, Voltametria Cíclica e Espectroscopia Vibracional, o íon trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ sofre reação de aquação, dando origem ao ácido fosforoso livre e ao íon complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4(H2O)]3+ (λ=322 nm - ε=297 mol-1 L cm-1; ENO+/NO0=-0,40 vs. ESC; νNO+= 1849 cm-1). Dados de 31P RMN e Espectroscopia Vibracional sugerem que, anterior à dissociação do ligante P(OH)3, ocorre a formação de isômeros em que o ácido fosforoso pode estar coordenado ao centro metálico também pelo átomo de oxigênio. Os dados de experimentos cinéticos indicam que a dissociação do P(OH)3 é dependente da concentração hidrogeniônica do meio. / The stability of the ligand diethyl phosphite was analyzed by 1H NMR in solution at pH 1.0 and 3.0 and 25°C in the presence and in the absence of the ion [RuII(H2O)(NH3)5]2+. The hydrolysis of the free diethyl phosphite in solution at pH 3.0 was not observed, while in the presence of the ion [RuII(H2O)(NH3)5]2+, at this same pH, the reaction took place with kobs=1.0 10-4 s-1. In solution at pH 1.0 the hydrolysis reaction took place in the presence (kobs=6.2 10-4 s-1) and in the absence (kobs=1.8 10-4 s-1) of the metal center. The complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3](Cl)3 was synthesized and characterized by spectroscopic and spectrophotometric techniques. Vibrational spectra showed a νNO+ in the solid state at two differents frequencies (1903 and 1867 cm-1) due to the presence of the ligand P(OH)3 in the protonated and deprotonated forms. The ENO+/NO0 was determined by Cyclic Voltammetry at -0.52 V vs. SCE (0.5 mol L-1 CF3COOH, 25°C). The electronic spectrum of this complex exhibited three bands at 241nm (ε=1385 L mol-1 cm-1), 319 nm (ε=773 L mol-1 cm-1) and 500nm (ε=20 mol L-1 cm-1). The pKa value for the phosphorous acid in the complex íon trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ was determined by Vibrational Spectroscopy in solution (pKa=0.74 ± 0.05). As judged from UV-vis, Cyclic Voltammetry and Vibrational Spectroscopy the ion trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ suffer aquation reaction yelding free phosphorous acid and the ion complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(H20)]3+ (λ=322 nm - ε=297 L mol-1 cm-1; ENO+/NO0=-0.40 vs. SCE; νNO+= 1893 cm-1). 31P NMR and Vibrational Spectroscopy data suggest that, before the dissociation of the P(OH)3 ligand, occurs the formation of linkage isomers in which the phosphorous acid can be coordinated to the metal center also by the oxygen atom. The data obtained by kinetics experiments suggest that the P(OH)3 dissociation is dependent of the hydrogen ionic concentration of the medium.

O óxido nítrico (NO) é um mensageiro biológico que tem vital importância em muitos processos fisiológicos, tais como o controle cardiovascular, a sinalização neural e a defesa contra microorganismos e tumores. Sua natureza radicalar lhe confere grande reatividade e versatilidade e torna um desafio o entendimento de sua bioquímica. A molécula de NO reage rapidamente com alguns metais de transição e forma compostos estáveis denominados complexos nitrosilos, os quais podem ser utilizados como fonte geradora de óxido nítrico. Neste caso, faz-se necessário o entendimento do comportamento físico-químico desses compostos. No presente trabalho foram sintetizados os complexos: [RuII(terpy)(L)NO]n+ onde o ligante terpy = 2,2:6,2- terpiridina e L = cloreto (Cl-), 2,2-bipiridina (bpy), benzoquinonadiímina (bdqi-COOH) e benzoquinonadiamina (bdcat-COOH). Os estudos fotoquímicos e farmacológicos desses novos compostos do tipo [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram feitos em meio aquoso. Os compostos nitrosilos de rutênio sintetizados mostraram fotolabilização do óxido nítrico (NO) sob irradiação em 355 nm com rendimento quântico de 0,14 0,02, 0,47 0,03 e 0,46 0,02 mol eistein-1 para L = bpy, bdqi-COOH e bdcat-COOH, respectivamente, e 0,0065 0,001 mol eistein-1 para irradiação em 532 nm a partir do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+. O caminho fotoquímico para irradiação em 355 foi descrito envolvendo diferentes etapas de reação. No entanto, apenas um caminho reacional foi mais bem atribuído para a irradiação em 532 nm, envolvendo o mecanismo de transferência eletrônica fotoinduzida. O efeito de vasodilatador ocasionado pelo NO a partir da irradiação do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ na região do visível foi comparado ao nitroprussiato de sódio (NSP). Os resultados foram bastante semelhantes entre ambas as espécies. Similares estudos farmacológicos foram feitos para o complexo [Ru(NO2)(bpy)(terpy)]+ em meio fisiológico e sob irradiação em 355 nm. O mecanismo fotoquímico descrito para tal composto se baseia na formação de dois fotoprodutos, onde (I) há fotoaquação do fragmento RuII-NO2 produzindo as espécies RuII-H2O e NO2- e uma segunda etapa (II) devido à dissociação homolítica do NO a partir do nitrito coordenado, formando as espécie RuII-OH2 e NO. Baseado no mecanismo fotoquímico, o nitro complexo de rutênio foi incorporado a uma microemulsão água óleo (W/O) e utilizada em estudos de vasodilatação muscular. O tempo observado para o máximo de relaxamento muscular promovido pelo complexo [Ru(NO2)((bpy)terpy)]+ foi de 50 minutos. Todos os complexos nitrosilos de rutênio descritos neste trabalho foram avaliados como doadores de NO encapsulados em matrizes sólidas. Os complexos [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram encapsulados em matrizes do tipo sol-gel e silicone e submetidos a irradiação na região do ultravioleta (355 nm) e visível (532 nm). Todos as matrizes mostraram se tratar de material amorfo. A microscopia eletrônica de varredura mostrou partículas com formas irregulares, com tamanho de 1000 m para ambas as matrizes e distribuição homogênea. A fotólise das matrizes encapsuladas com complexos nitrosilos de rutênio foram imersas em solução tampão pH = 7,40 e a 37,0 0C. A cinética de liberação de NO a partir desses sistemas mostrou ser do tipo primeira ordem . / Nitric oxide (NO) is a biological messenger. It has been implicated in many physiological processes, including cardiovascular control, neuronal signaling, and defence against microorganism and tumors. Its radicalar nature gives it great reactivity and versatility, and makes the knowledge of its biochemistry a challeng. The NO molecule reacts fast with some transition metal resulting stable compounds named nitrosyl complexes that can be used as nitric oxide producers. For such use, it is necessary a good understanding of the physical-chemical behavior of these complexes. In the present work, the following complexes were synthesized: [RuII(terpy)(L)NO]n+ where terpy = 2,2:6,2 - terpyridine and L = chloride (Cl- ), 2,2 -bipiridine (bpy), benzoquinonediimine (bdqi-COOH) e benzoquinonediamine (bdcat-COOH). The compounds were isolated and characterized by elementary analysis, by spectroscopy (UV-visible, infrared, and fluorescence), HPLC, electrochemical techniques (cyclic and differential pulse voltammetry) and spectroeletrochemistry. Infrared spectroscopy has show band at 1850 cm-1 1960 cm-1 region attributed, to nNO stretching. The oxidation state for benzoquinone ligands were also characterized by this technique and shows band at 1700 cm-1 and 1280 cm-1, for L = bdqi-COOH and bdcat-COOH species, respectively. UV-visible spectra have displayed bands in the ultraviolet region originated by p®p* transition of the unsatured ligands and bands in 350 - 380 nm region characterized as MLTC due dp(RuII)®p*(NO+) transition. The [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ spectrum has also shown the MLTC band in 510 nm due the dp(RuII)®p*(bdqi-COOH) transition. Electrochemical experiments have revealed two processes in the nitrosyl ligand: NO+/NO0 e NO0/NO-. The different nitrosyl redox potential depends on the inductive effects of ligand L. The complexes were irradiated in a Nd:YAG laser flash photolysis apparatus at ultraviolet (355 nm) and visible (532 nm) irradiation. During the irradiation the NO liberation was measured in situ by amperometry, and the solution spectral change was verified by UV-visible spectroscopy. The amperometric detection was done by a NO sensor electrode (NOmeter), which data were the base to calculate the quantum yields of NO liberation (fNO). For all complexes, fNO were determined in 355 nm light irradiation. The photochemical pathway at 355 nm light irradiation was described as a differents photochemical mechanism. The photochemical mechanism for NO releasing by [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex under 532 nm light irradiation involves an intramolecular photoinduced electron transfer. Biological studies showed that [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex can be considered a promising drug. Their vasodilatation action is similar to sodium nitroprusside (SNP) and cytotoxic action diminishi 74 % for celular viability for metastatic cell.

A atividade do óxido nítrico na Química e Biologia não é completamente conhecida. Centenas de artigos são publicados por ano, somente sobre este assunto. Muito mais estudos necessitam ser feitos nesta área. Cientistas no campo da Biologia que queiram estudar como o óxido nítrico se comporta em diferentes sistemas necessitam de algum tipo de composto modelo que libera NO, para auxiliá-los em seus estudos farmacocinéticos. O óxido nítrico (NO) é tão importante que há um grande desejo da sociedade cientifica em obter compostos que possibilitem liberá-lo. Ele apresenta aplicações diversificadas. Investigando a cinética de liberação de NO, poderemos saber como o mesmo pode ser aplicado nas mais diversas atividades, tais como: controlar a relaxação cardiovascular, pressão sanguínea ou mesmo o desenvolvimento do câncer. Neste trabalho sintetizamos e caracterizamos cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 e trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2. Os valores obtidos para o complexo cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 por voltametria cíclica foram: E1/2= 0,21 V vs Fe ;UV-vis(298nm,332nm); FTIR:νNO= 1930 cm-1 ; para o complexo trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 a voltametria cíclica apresentou E1/2= 0,19 V vs Fe ;UV-vis (298nm,312nm); FTIR:νNO= 1921 cm-1. O desenvolvimento de sistemas de liberação de NO a partir de complexos nitrosilos de rutênio podem ser discutidos com particular referencia ao produto de necessidade médica. Uma compreensão apropriada das propriedades da molécula doadora de NO, em um sistema de liberação de fármaco, é essencial antes do uso de interesse na terapia clinica. Foram estudadas as propriedades físico-quimicas dos compostos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 em emulsão água / óleo (A/O) e avaliadas as taxas de liberação de NO encapsulado na fase aquosa interna da emulsão. O perfil de liberação de NO pelos complexos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 também foi estudada utilizando-se membrana de acetato de celulose, cujos resultados mostram um comportamento não linear com taxa de 4,53x10-4 mol/cm2 para a espécie cis-[RuCl(bpy)2NO]2+ e 3,33x10-4 mol/cm2 para a espécie trans-[RuCl(bpy)2NO]2+. A permeação transdérmica e a acumulação dos complexos cis /trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ sobre a pele foi também estudada utilizando-se pele da orelha de porco. Os dados obtidos por espectro de absorção UV-visível exibiram aumentos da concentração acumulada dos complexos sobre a pele quando os mesmos foram formulados em emulsão na forma livre, para ambos os isômeros. Tais resultados mostraram que os complexos ficaram acumulados principalmente na epiderme. Também foram observados espectros UV-visível, utilizando-se acoplado um sensor seletivo para NO, que demonstraram que é possível liberar NO a partir dos complexos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 através da eletro-redução em meio aquoso ou em emulsão A/O, quando um potencial de 0,00 V vs Ag/AgCl foi aplicado. Estes resultados nos sugerem que o sistema de complexos de rutênio nitrosil veiculados em emulsão A/O poderia ser utilizado com sucesso no desenvolvimento de um sistema de liberação prolongada de NO / Nitric oxide activity in chemistry and biology is not yet fully discovered. There are more than 5,000 papers alone on this subject each year. A lot more work needs to be done in this area. For people in biology who want to study how nitric oxide works in different systems, they need some kind of model compound to release nitric oxide to help them do their pharmacokinetic studies. Nitric oxide (NO) is very important, there is a great need in the scientific society to have a compound that can release it. There are many applications. By investigating the nitric oxide releasing kinetics, we will know if it can be applied to any of these activities such as controlling cardiovascular relaxation, blood pressure or cancer growth. We have synthesized and characterized cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 and trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2. We found that cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 show by cyclic voltammetry E1/2= 0,21 V vs Fe ;UV-vis(298nm,332nm); FTIR:νNO= 1930 cm-1 and trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 show by cyclic voltammetry E1/2= 0,19 V vs Fe ;UV-vis(298nm,312nm); FTIR:νNO= 1921 cm-1. The development of delivery systems for nitric oxide release from nitrosyl ruthenium complexes could be discussed with particular reference to the products of unmet medical needs. A proper understanding of the properties of the NO donor molecule in a drug delivery system is essential before an appropriate use in clinical therapy. We have studied the physical and chemical properties of cis/trans-[RuCl(bpy)2NO](PF6)2 in a water/oil emulsion (W/O) and evaluate release rates of nitric oxide encapsulated in internal aqueous phase. The cis/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ release was also studied with a cellulose membrane, which show non-linear behavior with rate of 4,53x10-4 mol/cm2 for cis-[RuCl(bpy)2NO]2+ and 3,33x10-4 mol/cm2 for trans-[RuCl(bpy)2NO]2+. The transdermal permeation and skin accumulation of is/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ on the percutaneous penetration was also studied through pig skin. Data showed that UV-vis absorber exhibited increases in skin accumulation when is formulated in emulsions in free form for both isomers. Those results showed that the complexes were mainly accumulated on epidermis. We also found by UV-visible and using a NO sensor that the cis/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ can release NO by electro-reduction in aqueous solution or in W/O emulsion when a potential of 0.0 V vs Ag/AgCl was applied. Those results suggest us that a W/O emulsion system bearing nitrosyl ruthenium complex could successfully be used in the development of long acting nitric oxide release system.

A estabilidade do ligante dietil fosfito foi analisada por 1H RMN em solução pH 1,0 e 3,0 a 25°C na presença e na ausência do íon [RuII(H2O)(NH3)5]2+. A hidrólise do dietil fosfito livre não foi observada em pH 3,0, enquanto na presença do íon [RuII(H2O)(NH3)5]2+, neste mesmo pH, esta reação foi observada (kobs=1,0.10-4 s-1). Em solução pH 1,0 a hidrólise ocorre tanto na presença do centro metálico (kobs=6,2.10-4 s-1) quanto na ausência (kobs=1,8.10-4 s-1). O complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3](Cl)3 foi sintetizado e caracterizado por técnicas espectroscópicas e espectrofotométricas. O espectro vibracional no estado sólido indicou que a νNO+ ocorre em duas frequências diferentes (1903 e 1867 cm-1) devido à presença do ligante P(OH)3 na forma protonada e desprotonada. O ENO+/NO0 foi determinado por Voltametria Cíclica em -0,52 V vs. ECS (0,5 mol L-1 CF3COOH, 25°C). O espectro eletrônico deste complexo apresentou três bandas nas regiões de 241nm (ε=1385 mol-1 L cm-1), 319 nm (ε=773 mol-1 L cm-1) e 500 nm (ε=20 mol-1 L cm-1). O valor de pKa para o ácido fosforoso no íon complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ foi determinado por meio de Espectroscopia Vibracional em solução (pKa=0,74 ±0,05). Como confirmado por Uv-vis, Voltametria Cíclica e Espectroscopia Vibracional, o íon trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ sofre reação de aquação, dando origem ao ácido fosforoso livre e ao íon complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4(H2O)]3+ (λ=322 nm - ε=297 mol-1 L cm-1; ENO+/NO0=-0,40 vs. ESC; νNO+= 1849 cm-1). Dados de 31P RMN e Espectroscopia Vibracional sugerem que, anterior à dissociação do ligante P(OH)3, ocorre a formação de isômeros em que o ácido fosforoso pode estar coordenado ao centro metálico também pelo átomo de oxigênio. Os dados de experimentos cinéticos indicam que a dissociação do P(OH)3 é dependente da concentração hidrogeniônica do meio. / The stability of the ligand diethyl phosphite was analyzed by 1H NMR in solution at pH 1.0 and 3.0 and 25°C in the presence and in the absence of the ion [RuII(H2O)(NH3)5]2+. The hydrolysis of the free diethyl phosphite in solution at pH 3.0 was not observed, while in the presence of the ion [RuII(H2O)(NH3)5]2+, at this same pH, the reaction took place with kobs=1.0 10-4 s-1. In solution at pH 1.0 the hydrolysis reaction took place in the presence (kobs=6.2 10-4 s-1) and in the absence (kobs=1.8 10-4 s-1) of the metal center. The complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3](Cl)3 was synthesized and characterized by spectroscopic and spectrophotometric techniques. Vibrational spectra showed a νNO+ in the solid state at two differents frequencies (1903 and 1867 cm-1) due to the presence of the ligand P(OH)3 in the protonated and deprotonated forms. The ENO+/NO0 was determined by Cyclic Voltammetry at -0.52 V vs. SCE (0.5 mol L-1 CF3COOH, 25°C). The electronic spectrum of this complex exhibited three bands at 241nm (ε=1385 L mol-1 cm-1), 319 nm (ε=773 L mol-1 cm-1) and 500nm (ε=20 mol L-1 cm-1). The pKa value for the phosphorous acid in the complex íon trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ was determined by Vibrational Spectroscopy in solution (pKa=0.74 ± 0.05). As judged from UV-vis, Cyclic Voltammetry and Vibrational Spectroscopy the ion trans-[RuII(NO+)(NH3)4P(OH)3]3+ suffer aquation reaction yelding free phosphorous acid and the ion complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(H20)]3+ (λ=322 nm - ε=297 L mol-1 cm-1; ENO+/NO0=-0.40 vs. SCE; νNO+= 1893 cm-1). 31P NMR and Vibrational Spectroscopy data suggest that, before the dissociation of the P(OH)3 ligand, occurs the formation of linkage isomers in which the phosphorous acid can be coordinated to the metal center also by the oxygen atom. The data obtained by kinetics experiments suggest that the P(OH)3 dissociation is dependent of the hydrogen ionic concentration of the medium.

Neste trabalho foram realizadas sínteses do nitrosilo complexo trinuclear de rutênio de fórmula [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 (py = piridina) seguindo duas rotas sintéticas diferentes (convencional (a) e uma nova (b) ) a fim de verificar e comparar a eficiência de ambas. Além disso, foi feito o mapeamento da rota sintética convencional para analisar a melhor forma de conduzi-la em cada etapa para que a síntese fosse bem sucedida. Com isso, foi possível afirmar na rota (a) que é preciso purificar dois precursores: o precursor 1 [Ru3O(CH3COO)6(S)3]+ e 3 [Ru3O(CH3COO)6(CO)(L)2], não sendo necessário a purificação do produto final. As modificações vistas necessárias para a otimização da síntese (a) foram a utilização de uma solução recém preparada de bromo e a substituição do metanol seco no frasco lavador por diclorometano seco. Não se descarta a possibilidade da nova rota sintética (b), somada às modificações apontadas neste trabalho, apresentar bons resultados. As caracterizações foram feitas utilizando técnicas de espectroscopia na região UV-visível, infravermelho e RMN. Os estudos de reatividade mostraram que, para ambos os complexos analisados ([RuIII,III,III3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 e [RuIII,III,III3O(CH3COO)6(4-acpy)2(NO)]PF6), sugere-se a formação da espécie [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(L)2]- onde L = 4-acpy ou py - sendo esta reação dependente da concentração de íons hidroxila do meio. Estudos da reatividade e redução do [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 com o redutor de interesse biológico ácido ascórbico na presença de íons OH-, permitiram sugerir uma hipótese para o mecanismo de liberação de NO0 com estímulo redox, na ausência de luz. Propõe-se que primeiramente o ligante NO0 coordenado sofra um ataque nucleofílico dos íons hidroxila presentes no meio, concomitante a uma transferência eletrônica intra-molecular que gera a espécie [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(py)2]-. Este último é reduzido pelo ácido ascórbico, restaurando o ligante NO0 que, agora coordenado à unidade metálica reduzida [RuIII,III,II3O], finalmente é labilizado, gerando o complexo [Ru3O(CH3COO)6(S)(py)2]0 / In this work, the synthesis of the trinuclear ruthenium complex [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 (py = pyridine) was performed following two different synthetic routes (conventional (a) and a new one (b)) in order to verify and to compare the efficiency of both. In addition, the mapping of the conventional synthetic route was done to analyze the best way to conduct it at each step for the synthesis to be successful. It was possible to state in route (a) that two precursors must be purified: precursor 1 [Ru3O(CH3COO)6(S)3]+ and 3 [Ru3O(CH3COO)6(CO)(L)2], no purification of the final product being necessary. The modifications required for the optimization of synthesis (a) were the use of a freshly prepared solution of bromine and the substitution of the dry methanol in the washing flask by dry dichloromethane. We can not rule out the possibility of the new synthetic route (b), added to the modifications pointed out in this work, to present good results. The characterizations were made using UV-visible, infrared and NMR spectroscopy techniques. Reactivity studies for both complexes analyzed ([RuIII,III,III3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 and [RuIII,III,III3O(CH3COO)6(4-acpy)NO)]PF6), suggested the formation of the species [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(L)2]- - where L = 4-acpy or py - this reaction being dependent on the concentration of hydroxyl ions in the medium. Studies of the reactivity and reduction of compound [Ru3O(CH3COO)6(NO)(py)2]PF6 with the biological reductant ascorbic acid, in the presence of OH- ions, allowed to suggest a hypothesis for the NO0 release mechanism with redox stimulus, in the absence of light. It is proposed that the coordinated NO0 ligand undergoes a nucleophilic attack of the hydroxyl ions present in the medium, concomitant to an intra-molecular electron transfer that generates the species [RuIII,III,II3O(CH3COO)6(NO2-)(py)2]-. The latter is reduced by ascorbic acid, restoring the ligand NO0 which, now coordinated to the reduced metal unit [RuIII,III,II3O], is finally labilized, generating the complex [Ru3O(CH3COO)6(S)(py)2]0

O óxido nítrico (NO) é um versátil agente biológico, atuando em diversas partes do organismo, tais como cérebro, artérias, sistema imunológico, fígado e pulmões. Alterações nos níveis basais de NO são relacionadas a causas de diversas doenças como hipertenção, câncer, doença de Raymond´s e agregação plaquetária. Visando suprir tal deficiência, mostrou-se de grande valia a obtenção de fármacos capazes de liberar quantidades significativas de NO e de maneira controlada. Uma das possibilidades é o uso de compostos de coordenação, com centro metálico rutênio coordenado ao ligante nitrosil, os quais possuem como característica liberação de NO por estímulo externo. Neste trabalho foram estudados as propriedades químicas, fotoquímicas, farmacológicas e tumoricidas do complexo trans-[RuC(MAC)NO]2+, onde MAC é 1,4,8,11-tetraazaciclotetradecano (cyclam) ou 1,4,8,12-tetraazaciclopentadecano ([15]aneN4), na presença do fotossensibilizador [Ru(NH3)5pz]2+. Os estudos fotoquímicos mostraram que o fotossensibilizador utilizado, [Ru(NH3)5pz]2+, possui tempo de vida no estado excitado de 113 ps, e apresenta processos de transferências eletrônicas e de energia fotoinduzida com o oxigênio molecular, gerando espécies reativas de oxigênio (EROS) como oxigênio singlete e ânion superóxido. Na presença do complexo macrocíclico trans-[RuC(MAC)NO]2+ a irradiação luminosa de [Ru(NH3)5pz]2+ na região do visível proporciona trasferência eletrônica fotoinduzida entre o fotosenssibilizador e o complexo nitrosilo com concomitante formação de NO. O rendimento quântico de NO (NO) é dependente do meio e é de cerca de 10-4 Einstein.mol.cm-1 em meio aquoso sob argônio e 10-2 Einstein.mol.cm-1 em meio oxigenado. Os estudos farmacológicos mostraram que a mistura proposta, em tampão fosfato pH 7,4, promoveu 75% de dilatação em musculatura de aorta pré-contraída com KC enquanto que, quando incorporados em sistemas carreadores de fármacos como emulsão óleo-em-água, HEG gel e membrana sol-gel, promoveram 40%, 35% e 35% de dilatação, respectivamente. A via vasodilatadora foi detectada como sendo pela ativação da GMPc (guanosina monofosfato cíclica), através da quantificação da concentração de cálcio citosólico. Os estudos das atividades anti-tumorais com os complexos doadores de NO foram realizados com linhagens celulares do tipo B16F10, Melan A, HL-60 WMs e Jurkat. Estes experimentos mostraram redução da viabilidade celular dos melanomas entre 50% e 75%, não apresentou ação em células normais (MelanA), mostrando-se seletivos ás células neoplasicas; e 95% de redução da viabilidade celular das células leucêmica (HL-60). Os resultados obtidos e descritos neste trabalho permitem vislumbrar que o uso de espécies doadoras de NO e oxigênio singlete possam ser utilizados no futuro em terapia clínica. / Nitric oxide (NO) is a multipurpose biological agent that shows important role in brain, arteries, immunological system, liver and lungs. The NO basal level alterations have correlation with several diseases as hypertension, cancer, Raymonds disease and platelet aggregation. Aiming supply this deficient NO level, it was necessary propose new compounds that can release NO at controlled manner. One of the possibilities is utilize nitrosyl ruthenium complexes that have ability to release NO under external stimulus. In this work we have studied, the chemical, photochemical, pharmacological and anti-tumoral properties of the trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, were MAC is 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane (cyclam) or 1,4,8,12-tetraazacyclopentadecane ([15]aneN4), in the presence of the sensitizer [Ru(NH3)5pz]2+. The photochemical studies of [Ru(NH3)5pz]2+ complex showed excited state lifetime of 113 ps and presented photoinduced electron and energy transfer with oxygen resulting in reactive oxygen species (ROS) generation as singlet oxygen and superoxide anion. In the presence of trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, the visible light irradiation of [Ru(NH3)5pz]2+ causes photoinduced electron transfer between the photosensitizer and the nitrosyl ruthenium complex resulting NO generation. The quantum yield (NO) is milieu dependent and showed 10-4 Einstein.mol.cm-1 in inert atmosphere and 10-2 Einstein.mol.cm-1 in aerated aqueous solution. The pharmacological studies showed that the proposed mixture in phosphate buffer, under visible irradiation, induce 75% of relaxation in aorta pre-contracted with KC while this system incorporated into drug delivery system as water-in-oil emulsion, HEG gel and sol-gel membrane, the nitric oxide generated induced 40%, 35% and 35% of relaxation, respectively. The quantification of cytosolic calcium concentration, using confocal image, showed that vasodilatation pathway observed was via cGMP (cyclic guanosine monophosphate) activation. The anti-tumoral studies using NO donors were carried out for B16F10, Melan A, HL-60, WMs and Jurkat cells. Those experiments showed decrease from 50% to 75% of cell viability of tumor cells and no toxicity in melanoma cells and 95% of reduction of leukemic cells (HL-60). The obtained results described in this work permit to glimpse that the use of NO donor species and singlet oxygen maybe is a useful tool in the future in clinical therapy.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2003. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 154-161).

O óxido nítrico (NO) é um mensageiro biológico que tem vital importância em muitos processos fisiológicos, tais como o controle cardiovascular, a sinalização neural e a defesa contra microorganismos e tumores. Sua natureza radicalar lhe confere grande reatividade e versatilidade e torna um desafio o entendimento de sua bioquímica. A molécula de NO reage rapidamente com alguns metais de transição e forma compostos estáveis denominados complexos nitrosilos, os quais podem ser utilizados como fonte geradora de óxido nítrico. Neste caso, faz-se necessário o entendimento do comportamento físico-químico desses compostos. No presente trabalho foram sintetizados os complexos: [RuII(terpy)(L)NO]n+ onde o ligante terpy = 2,2:6,2- terpiridina e L = cloreto (Cl-), 2,2-bipiridina (bpy), benzoquinonadiímina (bdqi-COOH) e benzoquinonadiamina (bdcat-COOH). Os estudos fotoquímicos e farmacológicos desses novos compostos do tipo [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram feitos em meio aquoso. Os compostos nitrosilos de rutênio sintetizados mostraram fotolabilização do óxido nítrico (NO) sob irradiação em 355 nm com rendimento quântico de 0,14 0,02, 0,47 0,03 e 0,46 0,02 mol eistein-1 para L = bpy, bdqi-COOH e bdcat-COOH, respectivamente, e 0,0065 0,001 mol eistein-1 para irradiação em 532 nm a partir do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+. O caminho fotoquímico para irradiação em 355 foi descrito envolvendo diferentes etapas de reação. No entanto, apenas um caminho reacional foi mais bem atribuído para a irradiação em 532 nm, envolvendo o mecanismo de transferência eletrônica fotoinduzida. O efeito de vasodilatador ocasionado pelo NO a partir da irradiação do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ na região do visível foi comparado ao nitroprussiato de sódio (NSP). Os resultados foram bastante semelhantes entre ambas as espécies. Similares estudos farmacológicos foram feitos para o complexo [Ru(NO2)(bpy)(terpy)]+ em meio fisiológico e sob irradiação em 355 nm. O mecanismo fotoquímico descrito para tal composto se baseia na formação de dois fotoprodutos, onde (I) há fotoaquação do fragmento RuII-NO2 produzindo as espécies RuII-H2O e NO2- e uma segunda etapa (II) devido à dissociação homolítica do NO a partir do nitrito coordenado, formando as espécie RuII-OH2 e NO. Baseado no mecanismo fotoquímico, o nitro complexo de rutênio foi incorporado a uma microemulsão água óleo (W/O) e utilizada em estudos de vasodilatação muscular. O tempo observado para o máximo de relaxamento muscular promovido pelo complexo [Ru(NO2)((bpy)terpy)]+ foi de 50 minutos. Todos os complexos nitrosilos de rutênio descritos neste trabalho foram avaliados como doadores de NO encapsulados em matrizes sólidas. Os complexos [RuII(terpy)(L)NO]n+ foram encapsulados em matrizes do tipo sol-gel e silicone e submetidos a irradiação na região do ultravioleta (355 nm) e visível (532 nm). Todos as matrizes mostraram se tratar de material amorfo. A microscopia eletrônica de varredura mostrou partículas com formas irregulares, com tamanho de 1000 m para ambas as matrizes e distribuição homogênea. A fotólise das matrizes encapsuladas com complexos nitrosilos de rutênio foram imersas em solução tampão pH = 7,40 e a 37,0 0C. A cinética de liberação de NO a partir desses sistemas mostrou ser do tipo primeira ordem . / Nitric oxide (NO) is a biological messenger. It has been implicated in many physiological processes, including cardiovascular control, neuronal signaling, and defence against microorganism and tumors. Its radicalar nature gives it great reactivity and versatility, and makes the knowledge of its biochemistry a challeng. The NO molecule reacts fast with some transition metal resulting stable compounds named nitrosyl complexes that can be used as nitric oxide producers. For such use, it is necessary a good understanding of the physical-chemical behavior of these complexes. In the present work, the following complexes were synthesized: [RuII(terpy)(L)NO]n+ where terpy = 2,2:6,2 - terpyridine and L = chloride (Cl- ), 2,2 -bipiridine (bpy), benzoquinonediimine (bdqi-COOH) e benzoquinonediamine (bdcat-COOH). The compounds were isolated and characterized by elementary analysis, by spectroscopy (UV-visible, infrared, and fluorescence), HPLC, electrochemical techniques (cyclic and differential pulse voltammetry) and spectroeletrochemistry. Infrared spectroscopy has show band at 1850 cm-1 1960 cm-1 region attributed, to nNO stretching. The oxidation state for benzoquinone ligands were also characterized by this technique and shows band at 1700 cm-1 and 1280 cm-1, for L = bdqi-COOH and bdcat-COOH species, respectively. UV-visible spectra have displayed bands in the ultraviolet region originated by p®p* transition of the unsatured ligands and bands in 350 - 380 nm region characterized as MLTC due dp(RuII)®p*(NO+) transition. The [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ spectrum has also shown the MLTC band in 510 nm due the dp(RuII)®p*(bdqi-COOH) transition. Electrochemical experiments have revealed two processes in the nitrosyl ligand: NO+/NO0 e NO0/NO-. The different nitrosyl redox potential depends on the inductive effects of ligand L. The complexes were irradiated in a Nd:YAG laser flash photolysis apparatus at ultraviolet (355 nm) and visible (532 nm) irradiation. During the irradiation the NO liberation was measured in situ by amperometry, and the solution spectral change was verified by UV-visible spectroscopy. The amperometric detection was done by a NO sensor electrode (NOmeter), which data were the base to calculate the quantum yields of NO liberation (fNO). For all complexes, fNO were determined in 355 nm light irradiation. The photochemical pathway at 355 nm light irradiation was described as a differents photochemical mechanism. The photochemical mechanism for NO releasing by [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex under 532 nm light irradiation involves an intramolecular photoinduced electron transfer. Biological studies showed that [Ru(bdqi-COOH)(terpy)NO]3+ complex can be considered a promising drug. Their vasodilatation action is similar to sodium nitroprusside (SNP) and cytotoxic action diminishi 74 % for celular viability for metastatic cell.

O óxido nítrico (NO) é um versátil agente biológico, atuando em diversas partes do organismo, tais como cérebro, artérias, sistema imunológico, fígado e pulmões. Alterações nos níveis basais de NO são relacionadas a causas de diversas doenças como hipertenção, câncer, doença de Raymond´s e agregação plaquetária. Visando suprir tal deficiência, mostrou-se de grande valia a obtenção de fármacos capazes de liberar quantidades significativas de NO e de maneira controlada. Uma das possibilidades é o uso de compostos de coordenação, com centro metálico rutênio coordenado ao ligante nitrosil, os quais possuem como característica liberação de NO por estímulo externo. Neste trabalho foram estudados as propriedades químicas, fotoquímicas, farmacológicas e tumoricidas do complexo trans-[RuC(MAC)NO]2+, onde MAC é 1,4,8,11-tetraazaciclotetradecano (cyclam) ou 1,4,8,12-tetraazaciclopentadecano ([15]aneN4), na presença do fotossensibilizador [Ru(NH3)5pz]2+. Os estudos fotoquímicos mostraram que o fotossensibilizador utilizado, [Ru(NH3)5pz]2+, possui tempo de vida no estado excitado de 113 ps, e apresenta processos de transferências eletrônicas e de energia fotoinduzida com o oxigênio molecular, gerando espécies reativas de oxigênio (EROS) como oxigênio singlete e ânion superóxido. Na presença do complexo macrocíclico trans-[RuC(MAC)NO]2+ a irradiação luminosa de [Ru(NH3)5pz]2+ na região do visível proporciona trasferência eletrônica fotoinduzida entre o fotosenssibilizador e o complexo nitrosilo com concomitante formação de NO. O rendimento quântico de NO (NO) é dependente do meio e é de cerca de 10-4 Einstein.mol.cm-1 em meio aquoso sob argônio e 10-2 Einstein.mol.cm-1 em meio oxigenado. Os estudos farmacológicos mostraram que a mistura proposta, em tampão fosfato pH 7,4, promoveu 75% de dilatação em musculatura de aorta pré-contraída com KC enquanto que, quando incorporados em sistemas carreadores de fármacos como emulsão óleo-em-água, HEG gel e membrana sol-gel, promoveram 40%, 35% e 35% de dilatação, respectivamente. A via vasodilatadora foi detectada como sendo pela ativação da GMPc (guanosina monofosfato cíclica), através da quantificação da concentração de cálcio citosólico. Os estudos das atividades anti-tumorais com os complexos doadores de NO foram realizados com linhagens celulares do tipo B16F10, Melan A, HL-60 WMs e Jurkat. Estes experimentos mostraram redução da viabilidade celular dos melanomas entre 50% e 75%, não apresentou ação em células normais (MelanA), mostrando-se seletivos ás células neoplasicas; e 95% de redução da viabilidade celular das células leucêmica (HL-60). Os resultados obtidos e descritos neste trabalho permitem vislumbrar que o uso de espécies doadoras de NO e oxigênio singlete possam ser utilizados no futuro em terapia clínica. / Nitric oxide (NO) is a multipurpose biological agent that shows important role in brain, arteries, immunological system, liver and lungs. The NO basal level alterations have correlation with several diseases as hypertension, cancer, Raymonds disease and platelet aggregation. Aiming supply this deficient NO level, it was necessary propose new compounds that can release NO at controlled manner. One of the possibilities is utilize nitrosyl ruthenium complexes that have ability to release NO under external stimulus. In this work we have studied, the chemical, photochemical, pharmacological and anti-tumoral properties of the trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, were MAC is 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane (cyclam) or 1,4,8,12-tetraazacyclopentadecane ([15]aneN4), in the presence of the sensitizer [Ru(NH3)5pz]2+. The photochemical studies of [Ru(NH3)5pz]2+ complex showed excited state lifetime of 113 ps and presented photoinduced electron and energy transfer with oxygen resulting in reactive oxygen species (ROS) generation as singlet oxygen and superoxide anion. In the presence of trans-[RuC(MAC)NO]2+ complex, the visible light irradiation of [Ru(NH3)5pz]2+ causes photoinduced electron transfer between the photosensitizer and the nitrosyl ruthenium complex resulting NO generation. The quantum yield (NO) is milieu dependent and showed 10-4 Einstein.mol.cm-1 in inert atmosphere and 10-2 Einstein.mol.cm-1 in aerated aqueous solution. The pharmacological studies showed that the proposed mixture in phosphate buffer, under visible irradiation, induce 75% of relaxation in aorta pre-contracted with KC while this system incorporated into drug delivery system as water-in-oil emulsion, HEG gel and sol-gel membrane, the nitric oxide generated induced 40%, 35% and 35% of relaxation, respectively. The quantification of cytosolic calcium concentration, using confocal image, showed that vasodilatation pathway observed was via cGMP (cyclic guanosine monophosphate) activation. The anti-tumoral studies using NO donors were carried out for B16F10, Melan A, HL-60, WMs and Jurkat cells. Those experiments showed decrease from 50% to 75% of cell viability of tumor cells and no toxicity in melanoma cells and 95% of reduction of leukemic cells (HL-60). The obtained results described in this work permit to glimpse that the use of NO donor species and singlet oxygen maybe is a useful tool in the future in clinical therapy.