Study of conformational equilibrium and coordinational modes of alicyclic beta-aminoacid derivatives- copper(II) complexes by two-dimensional ESR method
Study of conformational equilibrium and coordinational modes of alicyclic beta-aminoacid derivatives- copper(II) complexes by two-dimensional ESR method
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
100 %
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Organic Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Starting date
2008-01-01
Closing date
2011-06-30
Funding (in million HUF)
4.000
FTE (full time equivalent)
1.75
state
closed project
Summary in Hungarian
A pályázat keretein belül aliciklusos-beta-aminosav-származékok - réz(II) oldategyensúlyi rendszereinek szisztematikus ESR-spektroszkópiai vizsgálatát tervezzük. A ligandumok a cisz/transz-2-amino-ciklohexán-karbonsav valamint a cisz-2-amino-ciklopentán-karbonsav L-fenilalaninnal N- és C- terminális végen kapcsolt dipeptidjei (diasztereomerekkel együtt 12 vegyület). A ciklohexán és ciklopentán gyűrűn különböző szubsztituenseket tartalmazó vegyületek konformációs sajátságai folyamatosan vizsgálatok tárgyát képezik, azonban eleddig nem volt példa ezek réz(II) komplexeinek vizsgálatára, vagy a konformerek komplexeinek megkülönböztetésére. Célunk a vizes oldatokban kialakuló mikrospeciáció és az egyes specieszek koordinációs módjainak, valamint a konformációs egyensúlyok hőmérsékletfüggésének integrált vizsgálata kétdimenziós ESR-spektroszkópiai módszerrel. A módszer lényege, hogy a jelintenzitást egyidejűleg két fizikai változó, a mágneses tér és a koncentráció / hőmérséklet függvényében értékeljük. A jelintenzitás térfüggését a jelen lévő molekulafajták ESR paraméterei, míg koncentráció / hőmérséklet függését a rendszerben kialakuló komplexek képződési / termodinamikai állandói határozzák meg. A tervezett munka részletes információt adhat a diszubsztituált ciklohexán és ciklopentán származékok réz(II) komplexeinek koordinációs és oldategyensúlyi viszonyairól, valamint a konformációs egyenyúlyok változásairól a hőmérséklet függvényében. Az eredmények alapvető fontosságúak lehetnek az olyan biológiailag aktív molekulák, gyógyszer vegyületek tervezéséhez, valamint hatásmechanizmusaik tanulmányozásához, ahol hasonló konformációs izomériára van lehetőség.
Summary
We intend to study a series of alicyclic beta-amino acid derivative – copper(II) equilibrium systems by the two-dimensional EPR-spectroscopic method. The ligands are the dipeptid derivatives of L-phenylalanine in position of N- or C-terminal of the alicyclic -amino acids. The conformational isomerism of 1,2-disubstituted cyclopentane and cyclohexane is well known already, but up till now no efforts have been made to investigate their complexation abilities to copper(II), or to determine the complexes of the conformers separately. We aimed to investigate the microspeciation and coordination modes of complexes formed in the above systems and determine the thermodynamic parameters of conformational equilibria. We applied for this purpose the two-dimensional EPR simulation, which involves the simultaneous analysis of series of EPR spectra recorded at various concentrations / temperatures values. It gives the formation / thermodynamic constants of complexes; furthermore, it furnishes the spectroscopic parameters of the EPR-active species, which offers information about the nature of coordinating groups and coordination modes. This work could offer detailed information about the coordination and thermodynamic properties of 1,2-disubstituted cyclohexane and cyclopentane ligand – copper(II) complexes, which could be essential for drug designing or investigating the metabolism of complexing ligands with similar conformational properties.
Final report
Results in Hungarian
Az Elektronspin Rezonancia Spektroszkópia (ESR) módszerét alkalmaztuk réz(II)-bioligandum komplexek oldategyensúlyi és szerkezetvizsgálatára. Meghatároztuk az oldatban (2-12-es pH tartományban, szobahőmérsékleten) képződő komplexek összetételét és képződési állandóikat valamint javaslatot tettünk az egyes komplexek szerkezetére. Négy vegyületcsalád segítségével megvizsgáltunk különböző, a ligandumok komplexképzését befolyásoló tényezőket, mint a geometriai és szerkezeti izoméria, illetve szubsztituens hatás, és megállapítottuk, hogy ezek a tényezők jelentősen befolyásolták a komplexképzés erősségét. Az (1) aliciklusos-beta-aminosavak L-Phe származékainál a cisz- és transz- sztereoizomerek közül a cisz- (2) a tioszemikarbazon vegyületek esetén az amino végen metilezett származékok, (3) a 3-,4-,5-,6- pozícióban fluorozott szalicilsavak közül a 3-fluoro-szalicilsav (4) a hisztidineket tartalmazó oligopeptidek esetén a szabad amino véget tartalmazó aminosav a tBoc-csoporttal védett párjával szemben mutatot jelentősen erősebb komplexképző hatást. Mivel a vizsgált vegyületek és azok réz(II)komplexei is biológiai aktívitással rendelkeznek, a komplexképzés erősségét befolyásoló tényezők ismerete a későbbiekben a gyógyszerkutatás számára adhat fontos információkat.
Results in English
Electronspin resonance spectroscopy (EPR) have been used for the solution equilibrium and coordination study of copper(II)-bioligand complexes.We could determine the constitution and formation constants of the species formed in solution (between pH 2-12, at room temperature) and we proposed a structure for each complexes. By the help of four different groups of compounds, the influence of conformation and geometry isomerization and substituent effect have been studied. We have concluded that these factors had major impact on the complexation ability of the ligands. Stronger complex formation have been found for (1) cis than for trans stereoizomers of alicyclic-beta-aminoacid L-Phe derivatives (2) for the N-terminally dimethylated derivatives of thiosemicarbazones against the non-methylated ones (3) for 3-fluorosalicylic acid among 3-,4-,5-,6-fluorosalicylic acids (4) and in case of histidine containing peptides for the non tBoc-protected peptides. Owing to the biological activity of the above ligands and their complexes our results may be beneficial for drug researchers.
Nóra V. Nagy, Sabine Van Doorslaer, Terézia Szabó-Plánka, Senne Van Rompaey, Andrea Hamza, Gábor K. Tóth, Ferenc Fülöp, Antal Rockenbauer: Copper(II) binding ability of stereoisomer cis- and trans-2-aminocyclohexanecarboxylic acid – L-phenylalanine dipeptides. A combined CW/pulsed EPR and DFT study, Inorganic Chemistry, közlésre benyújtva, 2011
Andrea Lakatos, Béla Gyurcsik, Nóra V. Nagy, Zoltán Kele, Zita Csendes, Csilla Triznya, Lívia Fülöp, Tamás Kiss: Histidine-rich branched peptides as Zn(II) and Cu(II) chelators with potential therapeutic application in Alzheimer’s disease, Dalton Transaction, közlésre benyújtva, 2011
Terézia Szabó-Plánka, Jan Moncol, Eszter Tóth; Béla Gyurcsik, Nóra Veronika Nagy, Zuzana Vasková, Antal Rockenbauer, Dušan Valigura: ESR and pH-potentiometric study of the mixed-ligand complex formation in the copper(II) - 4-fluorosalicylic acid - N,N-diethylnicotinamide system. Structure and spectral properties of [Cu(4-fluorosalicylate)2(N,N-diethylnicotinamide)2(H2O)2] complex, Polyhedron, közlésre benyújtva, 2011
Terézia Szabó-Plánka, Béla Gyurcsik, István Pálinkó, Nóra Veronika Nagy, Antal Rockenbauer, Rastislav Sípos, Jozef Sima, and Milan Melník: Effect of fluorine position on the coordinating ability of fluorosalicylic acids - an experimental study complemented with computations, Journal of Inorganic Biochemistry, 105, 75-83, 2011
Attila Jancso; Katalin Selmeczi; Patrick Gizzi; Nóra V Nagy; Tamas Gajda; Bernard Henry: The role of terminal amino group and histidine at the fourth position in the metal ion binding of oligopeptides revisited: copper(II) and nickel(II) complexes of glycyl-glycyl-glycyl-histamine and its NBoc protected derivative, J. Inorg. Biochem., 105, 92-101, 2011
Bernadette Sarah Creaven, Eszter Czeglédi, Michael Devereux, Éva Anna Enyedy, Agnieszka Foltyn, Dariusz Karcz, Andrew Kellett, Siobhán McClean, Nóra Veronika Nagy, Andy Noble, Antal Rockenbauer, Terézia Szabó-Plánka and Maureen Walsh: Biological activity and coordination modes of copper(II) complexes of Schiff base-derived coumarin ligands, Dalton Transaction, 39,10854-10865, 2010
Éva A. Enyedy, Nóra V. Nagy, Éva Zsigó, Christian R. Kowol, Vladimir B. Arion, Tamás Kiss, Bernhard K. Keppler: Comparative solution equilibrium study on interaction of copper(II), iron(II) and zinc(II) with Triapine (3-aminopyridine-2-carboxaldehyde thiosemicarbazone) and related ligands, Eur. J. Inorg. Chem., 11, 1717-1728, 2010
Nóra Veronika Nagy, Tamás Gajda, Bernard Henry, Patrick Gizzi, Zoltán Paksi, Antal Rockenbauer: EPR spectroscopy for studying equilibrium and structural properties of copper(II) - small bioligand complexes in aqua solutions, Metal Ions in Biology and Medicine, 10,, 2008
Events of the project
2014-11-19 09:35:22
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Molekuláris Farmakológiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
2012-01-03 13:20:47
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerkezeti Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Molekuláris Farmakológiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
