Il finanziamento è stato ricevuto dal Consiglio europeo della ricerca nell&#39;ambito del Settimo programma quadro della Comunità europea (FP7/2007-2013) / ERC accordo di sovvenzione no [239603]

<ol><li> Preparazione del V (V) complesso (Figura 2); 18 condotta passaggi 1.1-1.4 in un glove-box, se un glove-box non è disponibile, passare alla alternativa passaggi 2 (2.1-2.6). <ol><li> Sciogliere 0,42 mmol dei leganti H 2 L in THF anidro e aggiungerlo a una soluzione sotto agitazione di quantità equivalenti di VO (O i Pr) 3 in THF. </li><li> Mescolare la miscela di reazione a temperatura ambiente per 15 min, e rimuovere le sostanze volatili sotto vuoto. </li><li> Aggiungere esano freddo e rimuoverlo sotto vuoto. Una polvere viola scuro deve essere ottenuta con una resa quantitativa. </li><li> Pesare 8 mg del composto ottenuto in una fiala Eppendorf. Passare al punto 3. </li></ol></li><li> Preparare il complesso V (V) usando una linea Schlenk. <ol><li> Sciogliere 0,42 mmol del legante H 2 L in THF anidro in un pallone Schlenk secco con un coperchio a diaframma, subordinare una linea Schlenk e diffusa alternata vuoto / gas inerte (N 2 o Ar) ambienti, si raccomanda di applicare tre sale turni e aspettare 2-5 minuti sulle fasi di vuoto. </li><li> Aggiungere THF anidro tramite siringa attraverso il coperchio a diaframma. </li><li> Aggiungere quantità equivalenti di VO (O i Pr) 3 in una soluzione di THF, che era stato preparato in modo simile agganciando un pallone Schlenk secco propria della linea, applicando un ambiente inerte e aggiungendo i reagenti attraverso una siringa dalla soluzione vanadio a quella di il ligando. </li><li> Mescolare la miscela di reazione a temperatura ambiente per 15 minuti e rimuovere le sostanze volatili sotto vuoto, se c&#39;è una preoccupazione di prodotti instabili, effettuare tipo Schlenk distillazione di sostanze volatili in atmosfera inerte; utilizzare il flusso di gas inerte per fissare la vetreria necessaria che era stato Pre-essiccata . </li><li> Aggiungere esano freddo e rimuoverlo sotto vuoto. Una polvere viola scuro deve essere ottenuta con una resa quantitativa. </li><li> Pesare 8 mg del composto ottenuto in una fiala Eppendorf. </li></ol></li><li> Preparazione del Ti (IV) complesso (Figura 2); 28 </sup&gt; condotta passaggi 3.1-3.3 in un glove-box, se un glove-box non è disponibile, regolare le fasi alternative discusse per l&#39;analogo vanadio (passaggio 2) che impiegano una linea Schlenk invece. <ol><li> Sciogliere 0,35 mmol del legante H 2 L in THF anidro e aggiungerlo a una soluzione sotto agitazione di quantità equivalenti di Ti (O i Pr) 4 in THF. </li><li> Mescolare la miscela di reazione a temperatura ambiente per 2 ore. Rimuovere le sostanze volatili sotto vuoto per dare un prodotto giallo in una resa quantitativa. </li><li> Pesare 8 mg del composto ottenuto in Eppendorf flaconcino. </li></ol></li><li> Preparazione di HT-29 cellule piastra a 96 pozzetti <ol><li> Culture HT-29 cellule in un pallone 75 centimetri 2 con mezzo RPMI-1640 contenente 1% di penicillina / streptomicina antibiotici, 1% di L-glutammina e 10% siero bovino fetale (FBS), a 37 ° C con 5% di CO 2 . </li><li> Rimuovere il mezzo quando il HT-29 cellule raggiungono la confluenza massima (90-100%, ogni 3-4 giorni senza sottocultura). Lavare con 1 mlsoluzione di tripsina (0,25%) / EDTA (0,05%) e rimuoverlo. </li><li> Aggiungere 1 ml di tripsina (0,25%) in soluzione / EDTA (0,05%) e incubare per 5 min. </li><li> Staccare le HT-29 cellule dal pallone e aggiungere 10 ml del mezzo per disabilitare l&#39;attività tripsina. Trasferire 5 ml della miscela cellule in una provetta. </li><li> Usare la pipetta per trasferire alcune gocce della miscela cellule nella camera del contatore. La camera di contatore include 5 x 5 caselle. </li><li> Contare le cellule in 5 quadrati rappresentativi utilizzando un microscopio: i 4 quadrati negli angoli e quello che è nel mezzo. </li><li> Calcolare la quantità stimata di cellule presenti. Sommare le celle nelle 5 piazze rappresentative e dividere per 20. </li><li> Dividere 0.6 dal risultato del punto 4.7. Il numero ricevuto è la quantità di miscela di cellule necessario per piastra. Questo calcolo si riferisce ad una piastra contenente 0,6 x 10 6 cellule (9.000 cellule per pozzetto). </li><li> Usare la pipetta per trasferire la quantità di miscela di cellule necessarie per pin ritardo (come calcolato nel paragrafo 4.8) e aggiungere 13,2 ml di terreno (200 microlitri per pozzetto × 66 pozzetti). </li><li> Aggiungere la miscela di piastra a 96 pozzetti con una pipetta 11 canali (200 microlitri per pozzetto, 6 linee, 66 pozzetti in totale). Un bene di ogni riga dovrebbe rimanere vuoto per il controllo del vuoto. </li><li> Incubare la piastra a 37 ° C con 5% di CO 2 per 24 ore per permettere alle cellule di attaccarsi alla piastra. </li></ol></li><li> Inserimento dei composti <ol><li> Aggiungere 200 microlitri (o quantità differente a seconda del campo di concentrazione desiderata) di THF anidro a 8 mg di ciascun composto pesato come descritto al punto 1.4 (o 2.6) o 3.3. Pesare 8 mg del legante H 2 L, anche. </li><li> Diluire ogni soluzione mescola ulteriormente con l&#39;aggiunta di 60 ml di THF in 9 diverse fiale Eppendorf. </li><li> Con una pipetta 60 microlitri della miscela nel paragrafo 5.1 al primo flaconcino Eppendorf, risospendere e trasferire 60 microlitri all&#39;altra fiala, e così via fino a 10 differenti concentrazioni sono obtained (compresa la miscela madre nel paragrafo 5.1). </li><li> Diluire 20 ml di ciascuna concentrazione in THF con 180 ml di mezzo. </li><li> Preparare una soluzione di controllo con un solo THF, 20 ml di THF con 180 ml di mezzo in ogni misurazione. </li><li> Aggiungere 10 microlitri della soluzione risultante (compreso il controllo THF), a ciascun pozzetto contenente già 200 microlitri della soluzione citata delle cellule nel mezzo di ottenere concentrazioni finali del composto di fino a 200 mg / L (intervallo di concentrazione può essere modificato secondo l&#39;attività composto). </li><li> Si può osservare una certa precipitazione alla concentrazione massima applicata a seconda della solubilità composto. </li><li> Ripetere ogni misurazione dei composti 3x (3 linee nella piastra dello stesso composto); ciascuna riga contiene: cellule trattate con il composto in 10 differenti concentrazioni, 1 pozzetto contenente cellule trattate con solvente solo per 1 pozzetto senza cellule per vuoto controllo. </li><li> Incubare la piastra caricata per 3 giorni a 37 ° C in 5% CO 2 nell&#39;atmosfera. </li></ol></li><li> Misurazione citotossicità usando il saggio MTT <ol><li> Preparare la soluzione MTT aggiungendo 1 g di polvere MTT ad una soluzione di mezzo RPMI-1640 200 ml senza rosso fenolo. La soluzione madre può essere diviso per provette da 15 ml e conservato a -20 ° C. </li><li> Aggiungere 20 ml di soluzione di MTT ad ogni pozzetto con una pipetta 11 canali (tranne che per i pozzetti di controllo in bianco, senza le cellule dal punto 4.10), e incubare la piastra per ulteriori 3 ore. </li><li> Rimuovere la soluzione intermedia, da ogni pozzetto. </li><li> Aggiungere 200 ml di isopropanolo a ciascun pozzetto per sciogliere formazano. Mescolare la piastra per 0,5 ore fino a raggiungere omogeneità. </li><li> Misurare l&#39;assorbanza a 550 nm per 200 microlitri della soluzione citata da uno spettrofotometro per micropiastre. </li><li> Ripetere ogni misurazione (che include 3 ripetizioni, vedere il punto 5.8) per 3 giorni diversi. </li><li> Calcola tegli percentuale di vitalità cellulare detraendo il valore di assorbanza del bianco di controllo dal valore misurato, dividendo il risultato per l&#39;assorbanza del valore di controllo solvente THF e moltiplicando per 100%. </li><li> Calcola IC 50 valori utilizzando il software GraphPad Prism (o equivalente). </li><li> La IC 50 è riportata la media di tutti i valori di IC 50 raccolti su almeno tre diversi giorni, e il valore di errore è la deviazione standard. </li></ol></li></ol>

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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Il metodo descritto in questo manoscritto unisce la sintesi chimica con saggio biologico vitalità cellulare. Come con tutti i metodi biologici relativi cellule vitali, è fondamentale per lavorare in una cappa laminare, e mantenere condizioni di sterilità, compreso l&#39;uso di solventi organici sterili. Inoltre, la preparazione e lo stoccaggio di farmaci a base di metallo idroliticamente instabile devono essere effettuate in condizioni inerti, per i quali dovrebbero essere utilizzati tecniche vano portaoggetti o di l...

La chemioterapia è ancora uno dei principali cicli di trattamenti impiegati in clinica per varie malattie tumorali, e quindi grande quantità di ricerca è condotta in tutto il mondo con l&#39;obiettivo di sviluppare nuovi e migliori farmaci antitumorali. Tali studi principalmente iniziano a livello chimico, con la progettazione e la preparazione di composti, seguita da valutazione biologica delle proprietà citotossiche in vitro. La vitalità cellulare può essere valutata da vari saggi che forniscono informazioni sulle attività cellulare 1-2. Cisplatino è un esempio di un complesso di platino che è ampiamente utilizzato come farmaco chemioterapico, che è considerato un trattamento efficace soprattutto per testicolari e ovarico 3-4. Tuttavia, la sua ristretta gamma di attività e di gravi effetti collaterali innescare studi di altri complessi di metalli di transizione potente 5-8. Tra gli altri, titanio (IV) e vanadio (V) complessi hanno mostrato risultati promettenti alta attività e ridottiTossicità 9-16. Ti (IV) complessi sono stati i primi ad entrare in studi clinici, dopo cisplatino causa di queste proprietà, tuttavia, hanno fallito le prove a causa delle difficoltà di formulazione e di instabilità idrolitica. Vi è quindi l&#39;esigenza attuale lo sviluppo di nuove derivati ​​di questi complessi metallici che possono combinare elevata attività antitumorale con resistenza all&#39;acqua 15,17-21. Una sfida nella preparazione di Ti (IV) e V (V) complessi riferisce alla instabilità idrolitica dei reagenti precursori, pertanto, atmosfera inerte deve essere mantenuta. La preparazione di Ti (IV) e V (V) composti è condotta sotto N 2 o Ar condizioni in una scatola portaoggetti o utilizzando tecniche di linea Schlenk. Un metodo comune per valutare l&#39;attività anti-cancro è basato sul MTT (3 - (4,5-dimethylthiazolyl) -2,5-diphenyltetrazolium bromuro) saggio. Questo saggio è un saggio colorimetrico vitalità che è stato presentato nel 1983 da Mosmann22. È estremamente ben studiato e caratterizzato, ed è considerato molto efficace quando si valuta l&#39;efficacia di nuovi composti citotossici per la sua precisione, rapidità, ed la sua capacità di essere applicato su varie linee cellulari. Questo saggio redditività si basa sul cambiamento di colore della molecola MTT quando è esposto a cellule vitali. Misurazione dell&#39;assorbanza, che è proporzionale al numero di cellule vitali, e rispetto a controlli non trattati, ha la valutazione delle capacità di inibizione della crescita cellulare del composto testato. Il saggio colorimetrico MTT è condotto in un formato di piastra da 96 pozzetti 23. Le cellule possono richiedere preincubazione nei pozzetti prima dell&#39;aggiunta del farmaco testato. I tempi di preincubazione possono variare 0-24 ore secondo le proprietà della linea cellulare. Cellule sono solitamente esposte al farmaco per 24-96 ore a seconda dell&#39;attività farmaco. Soluzione di MTT è quindi aggiunta alle cellule trattate, dove il urlanoow MTT è ridotto a formazano viola da una varietà di enzimi mitocondriali e citosolici che sono operativi in cellule vitali (Figura 1) 24. La molecola MTT non è diminuito di cellule morte o globuli rossi (cellule metabolicamente inattivi), cellule della milza (cellule di riposo) e di linfociti A-stimolata concanavalina (cellule attivate) 22. Dopo 3-4 ore di incubazione con MTT precipitati formazano. La formazione del formazano inizia dopo 0,5 ore di incubazione, ma per ottenere risultati ottimali è meglio esporre le cellule ad MTT per almeno 3 ore 22. Di conseguenza, il terreno di coltura viene rimosso e il formazano viene disciolta in un solvente organico, preferibilmente isopropanolo 25, sebbene DMSO può anche essere utilizzato 26. L&#39;eliminazione del mezzo è fondamentale per ottenere risultati accurati da rosso fenolo, che è molto comune nel terreno di coltura, e precipitando proteine ​​possono interferire con la misurazione dell&#39;assorbanza 25. Quando la formasoluzione zan raggiunge omogenea, l&#39;assorbanza della soluzione viene misurata utilizzando uno spettrofotometro per micropiastre. L&#39;assorbanza a 550 nm è direttamente proporzionale al numero di celle in serie di 200-50,000 cellule per pozzetto, e quindi molto piccole quantità di cellule può essere rilevata 22. L&#39;assorbanza indica la quantità di cellule vitali residuo dopo il trattamento con il farmaco, e viene confrontato con l&#39;assorbanza di cellule di controllo che non sono stati esposti al farmaco. Analisi dei risultati per il software corretto prevede l&#39;(concentrazione di inibizione; 50%) IC 50 valori ei loro errori statistici basati su diverse ripetizioni della misura. Il saggio MTT è molto comune negli studi di citotossicità per lo screening di nuovi composti antitumorali, grazie alla sua precisione e la relativa semplicità. Tuttavia, quando si utilizza il saggio MTT, che è dipesa reazione enzimatica, si deve considerare che i vari inibitori enzimatici possono influenzare la riduzione di un MTTd portare a falsi risultati 27. Inoltre, il saggio MTT non fornisce alcuna informazione sul meccanismo molecolare dell&#39;attività citotossica del farmaco 2.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>04-007-1A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane AR</td>
			<td>Gadot</td>
			<td>830122313</td>
			<td>Dried using a solvent drying system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HT-29 cell line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>HTB-38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol AR</td>
			<td>Gadot</td>
			<td>830111370</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-glutamine</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>03-020-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MTT</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M5655-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin antibiotics</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>03-031-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI-1640 with phenol red with L-glutamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>R8758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI without phenol red</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>01-103-1A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF) AR</td>
			<td>Gadot</td>
			<td>830156391</td>
			<td>dried using a solvent drying system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti(OiPr)4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>205273-500ML</td>
			<td>moisture sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>03-052-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VO(OiPr)3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>404926-10G</td>
			<td>moisture sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-channel pipette 30-300 &#956;l</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-channel pipette 5-50 &#956;l</td>
			<td>Finnpipette</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>75 cm2 flask</td>
			<td>NUNC</td>
			<td>156472</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate with lid (flat bottom)</td>
			<td>NUNC</td>
			<td>167008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Incubator</td>
			<td>Binder</td>
			<td>APT.line C150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Counter chamber</td>
			<td>Marienfeld-Superior</td>
			<td>650030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf vial</td>
			<td>KARTELL</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glove box</td>
			<td>M. Braun</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminar flow hood</td>
			<td>ADS LAMINAIRE</td>
			<td>OPTIMALE 12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate reader spectrophotometer</td>
			<td>Bio-Tek</td>
			<td>El-800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse TS100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette 20-200 &#956;l</td>
			<td>Finnpipette</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette 5-50 &#956;l</td>
			<td>Finnpipette</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

anticancer metal complexes: synthesis and cytotoxicity evaluation by the mtt assay

Titanio (IV) e vanadio (V) complessi sono agenti antitumorali molto potenti. Una sfida nella loro sintesi si riferisce alla loro instabilità idrolitica; quindi la loro preparazione deve essere condotta in atmosfera inerte. Valutazione dell&#39;attività antitumorale di questi complessi può essere ottenuto mediante il saggio MTT. Il saggio MTT è un saggio colorimetrico basato sulla redditività riduzione enzimatica della molecola MTT a formazano quando è esposto a cellule vitali. Il risultato della riduzione è un cambiamento di colore della molecola MTT. Misure di assorbanza relativi a un controllo determinano la percentuale rimanente cellule tumorali vitali dopo il loro trattamento con diverse concentrazioni di un composto in esame, che si traduce per l&#39;attività antitumorale componenti ei valori di IC 50. Il saggio MTT è molto comune negli studi di citotossicità grazie alla sua precisione, rapidità e relativa semplicità. Qui abbiamo preinviato un protocollo dettagliato per la sintesi di farmaci a base di metallo sensibile dell&#39;aria e la misurazione della vitalità cellulare, compresa la preparazione delle piastre delle celle, incubazione dei composti con le cellule, misure di vitalità usando il saggio MTT, e determinazione dei valori di IC 50.

I complessi sono stati preparati sulla base delle procedure stabilite 18,28 e la loro purezza può essere valutata mediante analisi NMR ed elementare. I dati ricevuti dal saggio MTT viene analizzata per valutare la citotossicità del composto 18,21. In primo luogo, viene eseguita la sottrazione del valore di assorbanza del bianco di controllo da tutti gli altri valori. In secondo luogo, il valore del controllo del solvente THF è impostato su 100% vitalità, come è sta...

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Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay

Un metodo per la sintesi di titanio e vanadio agenti antitumorali-vie sensitive è descritto, insieme con la valutazione della loro attività citotossica verso la linea di cellule di cancro umano dal saggio MTT.

Antitumorali metallo Complessi: Sintesi e citotossicità valutazione da parte del saggio MTT

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; ...

anticancer-metal-complexes-synthesis-cytotoxicity-evaluation-mtt

Research

JoVE Journal

Chemistry

57.2K Views.  The Hebrew University of Jerusalem.  Un metodo per la sintesi di titanio e vanadio agenti antitumorali-vie sensitive è descritto, insieme con la valutazione della loro attività citotossica verso la linea di cellule di cancro umano dal saggio MTT. 

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Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox reactions. The Cu (I) complex of the peptide model of a Cu (I) binding metallochaperone protein, which includes the sequence MTCSGCSRPG (underlined is conserved), was determined in solution under inert conditions by NMR spectroscopy.
NMR is a widely accepted technique for the determination of solution structures of proteins and peptides. Due to difficulty in crystallization to provide single crystals suitable for X-ray crystallography, the NMR technique is extremely valuable, especially as it provides information on the solution state rather than the solid state. Herein we describe all steps that are required for full three-dimensional structure determinations by NMR. The protocol includes sample preparation in an NMR tube, 1D and 2D data collection and processing, peak assignment and integration, molecular mechanics calculations, and structure analysis. Importantly, the analysis was first conducted without any preset metal-ligand bonds, to assure a reliable structure determination in an unbiased manner.

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

The NMR-solution structure of a metallochaperone model peptide with Cu (I) was determined, and a detailed protocol from sample preparation and 1D and 2D data collection to a three-dimensional structure is described.

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Ricerca

Chimica

Amide Coupling Reaction for the Synthesis of Bispyridine-based Ligands and Their Complexation to Platinum as Dinuclear Anticancer Agents

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. Isonicotinic acid, or its derivatives, are coupled to variable length diaminoalkane chains under an inert atmosphere in anhydrous DMF or DMSO with the use of a weak base, triethylamine, and a coupling agent, 1-propylphosphonic anhydride. The products precipitate from solution upon formation or can be precipitated by the addition of water. If desired, the ligands can be further purified by recrystallization from hot water. Dinuclear platinum complex synthesis using the bispyridine ligands is done in hot water using transplatin. The most informative of the chemical characterization techniques to determine the structure and gross purity of both the bispyridine ligands and the final platinum complexes is 1H NMR with particular analysis of the aromatic region of the spectra (7-9 ppm). The platinum complexes have potential application as anticancer agents and the synthesis method can be modified to produce trinuclear and other multinuclear complexes with different hydrogen bonding functionality in the bridging ligand.

This protocol describes the use of amide coupling reactions of isonicotinic acid and diaminoalkanes to form bridging ligands suitable for use in the synthesis of multinuclear platinum complexes, which combine aspects of the anticancer drugs BBR3464 and picoplatin.

Ammide Accoppiamento di reazione per la sintesi di leganti a base di Bispyridine e il loro Complessazione di platino come diciclici agenti antitumorali

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Sintesi e caratterizzazione di funzionalizzato metallo-organici quadri

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups and scaffolds. Traditional methods for the preparation of ynones are associated with drawbacks including harsh conditions, multiple purification steps, and the presence of unwanted byproducts. An alternative method for the straightforward preparation of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts is described herein. The adoption of organotrifluoroborate salts as an alternative to organometallic reagents for the formation of new carbon-carbon bonds has a number of advantages. Potassium organotrifluoroborate salts are shelf stable, have good functional group tolerance, low toxicity, and a wide variety are straightforward to prepare. The title reaction proceeds rapidly at ambient temperature in the presence of a Lewis acid without the exclusion of air and moisture. Fair to excellent yields may be obtained via reaction of various aryl and alkyl acid chlorides with alkynyltrifluoroborate salts in the presence of boron trichloride.

The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Sintesi senza metallo di Ynones da Acyl Cloruri e Potassio Alkynyltrifluoroborate Sali

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups ...

The Synthesis, Characterization and Reactivity of a Series of Ruthenium N-triphosPh Complexes

Herein we report the synthesis of a tridentate phosphine ligand N(CH2PPh2)3 (N-triphosPh) (1) via a phosphorus based Mannich reaction of the hydroxylmethylene phosphine precursor with ammonia in methanol under a nitrogen atmosphere. The N-triphosPh ligand precipitates from the solution after approximately 1 hr of reflux and can be isolated analytically pure via simple cannula filtration procedure under nitrogen. Reaction of the N-triphosPh ligand with [Ru3(CO)12] under reflux affords a deep red solution that show evolution of CO gas on ligand complexation. Orange crystals of the complex [Ru(CO)2{N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (2) were isolated on cooling to RT. The 31P{1H} NMR spectrum showed a characteristic single peak at lower frequency compared to the free ligand. Reaction of a toluene solution of complex 2 with oxygen resulted in the instantaneous precipitation of the carbonate complex [Ru(CO3)(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (3) as an air stable orange solid. Subsequent hydrogenation of 3 under 15 bar of hydrogen in a high-pressure reactor gave the dihydride complex [RuH2(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P] (4), which was fully characterized by X-ray crystallography and NMR spectroscopy. Complexes 3 and 4 are potentially useful catalyst precursors for a range of hydrogenation reactions, including biomass-derived products such as levulinic acid (LA). Complex 4 was found to cleanly react with LA in the presence of the proton source additive NH4PF6 to give [Ru(CO){N(CH2PPh2)3}-&#954;3P{CH3CO(CH2)2CO2H}-&#954;2O](PF6) (6).

The Synthesis, Characterization and Reactivity of a Series of Ruthenium N-triphosPh Complexes

Ruthenium phosphine complexes are widely used for homogeneous catalytic reactions such as hydrogenations. The synthesis of a series of novel tridentate ruthenium complexes bearing the N-triphos ligand N(CH2PPh2)3 is reported. Additionally, the stoichiometric reaction of a dihydride Ru&#8211;N-triphos complex with levulinic acid is described.

La sintesi, caratterizzazione e reattività di una serie di rutenio<em&gt; N</em&gt; -triphos<sup&gt; Ph</sup&gt; Complessi

Herein we report the synthesis of a tridentate phosphine ligand N(CH2PPh2)3 (N-triphosPh) (1) via a phosphorus based Mannich reaction of the ...

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The silica-encapsulated metal oxide nanoparticles are then carburized in a methane/hydrogen atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal carbide nanoparticles. During the carburization process, the silica shells prevent the sintering of adjacent carbide nanoparticles while also preventing the deposition of excess surface carbon. Alternatively, the silica-encapsulated metal oxide nanoparticles can be nitridized in an ammonia atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal nitride nanoparticles. By adjusting the reverse microemulsion parameters, the thickness of the silica shells, and the carburization/nitridation conditions, the transition metal carbide or nitride nanoparticles can be tuned to various sizes, compositions, and crystal phases. After carburization or nitridation, the silica shells are then removed using either a room-temperature aqueous ammonium bifluoride solution or a 0.1 to 0.5 M NaOH solution at 40-60 &#176;C. While the silica shells are dissolving, a high surface area support, such as carbon black, can be added to these solutions to obtain supported early transition metal carbide or nitride nanoparticles. If no high surface area support is added, then the nanoparticles can be stored as a nanodispersion or centrifuged to obtain a nanopowder.

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Reverse Sintesi Microemulsione mediata di Monometallic e bimetallico precoce transizione metallo carburo e nitruro di nanoparticelle

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.

Synthesis of a Water-soluble Metal&amp;#8211;Organic Complex Array

A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.

Sintesi di una serie complessa Metal-Organic solubile in acqua

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. Detailed and generalized protocols are also presented for testing the catalytic activity of such complexes in arylation and Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions. Representative results are shown for the catalytic activity of the four complexes in arylation and Suzuki-Miyaura type reactions. For each of the reactions investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction, qualifying them as promising candidates for catalysis of many carbon-carbon bond-forming reactions. The protocols presented are general enough to be adapted for the synthesis, purification and catalytic activity testing of new palladium N-heterocyclic carbene complexes.

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. The complexes were tested for catalytic activity in arylation and Suzuki-Miyaura reactions. For each reaction investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction.

Palladio<em&gt; N</em&gt; Complessi di Carbene eterocicliche: Sintesi dei sali di benzimidazolium e attività catalitica in reazioni di formazione di legame di carbonio-carbonio

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity in aqueous CO2 reduction. Different from traditional metal nanocrystals, the synthesis of metal single atoms involves a matrix material that can confine those single atoms and prevent them from aggregation. We report an electrospinning and thermal annealing method to prepare Ni single atoms dispersed and coordinated in a graphene shell, as active centers for CO2 reduction to CO. During the synthesis, N dopants play a critical role in generating graphene vacancies to trap Ni atoms. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and three-dimensional atom probe tomography were employed to identify the single Ni atomic sites in graphene vacancies. Detailed setup of electrochemical CO2 reduction apparatus coupled with an on-line gas chromatography is also demonstrated. Compared to metallic Ni, Ni single atom catalyst exhibit dramatically improved CO2 reduction and suppressed H2 evolution side reaction.

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Here, we present a protocol for the synthesis and electrochemical testing of transition metal single atoms coordinated in graphene vacancies as active centers for selective carbon dioxide reduction to carbon monoxide in aqueous solutions.

Sintesi e caratterizzazione di prestazioni di catalizzatore singolo atomo del metallo di transizione per elettrochimica CO2 riduzione

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and porous metal-dithiolene network in the highly ordered single crystalline state. Unlike the highly reactive free-standing thiols, which tend to decompose and complicate the crystallization of metal-thiolate open frameworks, the thioester reacts in situ to provide the thiol species, serving to mitigate the reaction between the mercaptan units and the metal centers, and to improve crystallization consequently. Specifically, the thioester was synthesized in a one-pot procedure: an aromatic bromide (hexabromotriphenylene) reacted with excess sodium thiomethoxide under vigorous conditions to first form the thioether intermediate product. The thioether was then demethylated by the excess thiomethoxide to provide the thiolate anion that was acylated to form the thioester product. The thioester was conveniently purified by standard column chromatography, and then used directly in the framework synthesis, wherein NaOH and ethylenediamine serve to revert in situ the thioester to the thiol linker for assembling the single-crystalline Pb(II)-dithiolene network. Compared with other methods for thiol synthesis (e.g., by cleaving alkyl thioether using sodium metal and liquid ammonia), the thioester synthesis here uses simple conditions and economical reagents. Moreover, the thioester product is stable and can be conveniently handled and stored. More importantly, in contrast to the generic difficulty in accessing crystalline metal-thiolate open frameworks, we demonstrate that using the thioester for in situ formation of the thiol linker greatly improves the crystallinity of the solid-state product. We intend to encourage broader research efforts on the technologically important metal-sulfur frameworks by disclosing the synthetic protocol for the thioester as well as the crystalline framework solid.

Here, we present a one-pot, transition-metal-free synthesis of thiols and thioesters from aromatic halides and sodium thiomethoxide, followed by the preparation of single crystals of a metal-dithiolene network using thiol species generated in situ from the more stable and tractable thioester.

Sintesi di un tiolo Building Block per la cristallizzazione di un quadro di Gyroidal metallo-zolfo ossidi semiconduttori

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and ...