Анотація до роботи:

Пенкова Л. В. Біядерні комплекси 3d-металів з піразолатними лігандами у моделюванні гідролітичних металоферментів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Дисертаційна робота присвячена синтезу нових лігандів хелатно-місткового типу на основі 1Н-піразолу з електроноакцепторними групами, дослідженню їх комплексоутворення з йонами 3d-металів, встановленню складу та визначенню констант утворення комплексів. Розроблено методики синтезу біоміметичних моделей металоензимів, за якими синтезовано 11 нових координаційних сполук. Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено будову 10 нових сполук. Визначено взаємозв’язок між будовою та магнітною поведінкою одержаних комплексів.

Одержано каталізатори реакцій гідролізу біологічно важливих субстратів пестицидів на основі поліядерних комплексів. Встановлено кінетичні параметри реакції гідролізу параоксону та 2-(оксипропіл)-п-нітрофеніл фосфату в присутності синтезованих цинквмісних модельних систем.

Вперше досліджено процеси інгібіювання фосфатазної активності лужної фосфатази піразолвмісними лігандами.

1. Вперше синтезовано лігандні системи хелатно-місткового типу на основі 3-, 5-заміщених 1Н-піразолів з електроноакцепторними групами (карбоксильними, оксимними, гідразонними): 3–[N–гідроксиетанімідоіл]–4–метил–1H–піразол–5–карбонова кислота (PzOxCA), (4–метил–1H–піразол–3,5–диіл)діетанон дигідразон (PzDHn), (4–феніл–1H–піразол–3,5–диіл)біс(фенілметанон) діоксим (PhPzDOx); охарактеризовано їх будову та кислотно-основні властивості.

2. Методами потенціометричного рН-титрування, ESI, MALDI та GALDI мас-спектрометрії досліджено процеси комплексоутворення йонів цинку з 3-, 5-заміщеними піразолвмісними лігандами в розчині. Визначено константи утворення комплексів цинку(ІІ), встановлено розподіл комплексних частинок в залежності від рН та способи координації лігандів. Показано, що у нейтральному та слабколужному середовищі найстійкішими є частинки зі співвідношенням М : L = 2 : 2.

3. Методами спектрофотометричного титрування, ESI мас-спектрометрії та ЕПР встановлено, що рН діапазон існування комплексних частинок, які утворюються при взаємодії солей Cu(ІІ) з PzOxCA у розчині зі співвідношеннями M : L = 1 : 2 та 2 : 2, складає 4,5–8.

4. Розроблено методики синтезу поліядерних координаційних сполук, за якими синтезовано 11 нових комплексів, що є моделями активних центрів гідролітичних ензимів. За допомогою методів мас-спектрометрії, електронної та ІЧ спектроскопії встановлено їх склад та способи координації лігандів.

5. Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено будову 10 нових комплексів. Показано, що:

всі комплекси мають молекулярну будову з планарним розташуванням піразолатних лігандів та йонів металів;

у випадку оксимвмісних лігандів реалізуються три найбільш типові способи координації оксимної групи: 1) через атом нітрогену; 2) через атом оксигену, що спричинене депротонуванням групи в сильнолужному середовищі; 3) m₂-(N,O)-місткова координація оксимної групи, яка реалізується у триядерному комплексі ([Cu₃(PzOxCA–3Н)₂(Py)₅] (К10));

у кристалах упаковка здійснюється за рахунок -стекінгових та С–НХ (де Х = О, N) взаємодій, а також водневих зв'язків за участю молекул розчинників.

6. За допомогою дослідження кріомагнетохімічної поведінки поліядерних комплексів в інтервалі температур 1,7–300 К встановлено, що в усіх сполуках реалізується сильний антиферомагнітний обмін між іонами металів, що обумовлено ефективною передачею взаємодії по механізму надобміну через місткові оксимні групи та орбітальні системи піразольних циклів.

7. Дослідження каталітичних реакцій гідролізу пестициду параоксон-етилу (РОЕ) та внутрішньомолекулярної трансестерифікації активованого фосфодіестеру – синтетичного аналога РНК 2-(оксипропіл)-п-нітрофеніл фосфату (HPNP) в присутності біядерних комплексів на основі PzDCA, PzOxCA, PzDHn та PzDOx з цинком(ІІ) дозволило встановити, що:

перебіг реакцій підпорядковується моделі Міхаеліса-Ментен;

взаємодія комплекс–субстрат є дійсно каталітичним актом, оскільки за допомогою однієї молекули комплексу розщеплюється більше, ніж одна молекула субстрату;

розраховані кінетичні параметри k_obs (константа швидкості гідролізу псевдопершого порядку), К_М (константа Міхаеліса) та k_cat (число оборотів) свідчать про високу ефективність комплексів як каталізаторів в даних реакціях;

8. Запропоновано механізми кооперативної дії металоцентрів у реакціях гідролізу, які каталізують цинкові гідролази. Показано, що він більш достовірно відображає взаємодію субстрату з активним центром, ніж раніше запропоновані в літературних джерелах моделі.

9. Встановлено, що 3-, 5-заміщені піразолвмісні ліганди є ефективними інгібіторами цинквмісного ензиму лужної фосфатази: їх введення суттєво уповільнює реакцію гідролізу моно(п-нітрофеніл)фосфату (МNPP) у присутності лужної фосфатази, що може бути пов’язане з блокуванням біядерного фрагменту активного центру ферменту координованими атомами нітрогену піразолу та бокових замісників гетероциклу.

Публікації автора:

1. Сatena-Poly[[[trans-diaquabis(pyridine-kN)cobalt(II)]--(4-{N’-[1-(3-acetyl-4-methyl-1H-pyrazol-5-yl)ethylidene]-hydrazino}benzoato-k³O:N,N’)-[bis-(pyridine-kN)
   cobalt(III)]--(4-{N’-[1-(3-acetyl-4-methyl-1H-pyrazol-5-yl)ethylidene]hydrazino}benzoato- k³N,N’:O)]-perchlorate 3.66-hydrate] / L. Penkova, M.P. Azarkh, M. Haukka, F. Meyer, I.O. Fritsky // Acta Cryst. – 2008. – Vol. E64, № 2. – P. m432–m433. (Особистий внесок: синтез описаної речовини, інтерпретація даних РСтА).

2. Efficient Syntheses of Some Versatile 3,5-Bifunctional Pyrazole Building Blocks / A. Sachse, L. Penkova, G. Nol, S. Dechert, O.A. Varzatskii, I.O. Fritsky, F. Meyer // Synthesis. – 2008. – № 5. – P. 800–806. (Особистий внесок: синтез частини описаних речовин, систематизація та формулювання висновків з частини літературних даних, що стосується синтезу піразолпохідних з замісниками у 3-,4- і 5- положеннях гетероциклу).

3. Інгібіювання ферментативної активності лужної фосфатази бінуклеативними піразолвмісними лігандами / Л. Пенкова, В. Павленко, О. Присяжна, І. Фрицький // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Серія хімічна. – 2008. – № 46. – С. 19–21. (Особистий внесок: постановка задачі дослідження, синтез описаних сполук та інтерпретація спектральних даних, формулювання висновків).

4. Пенкова Л.В. Порівняння можливостей прямого та електросинтезу на прикладі взаємодії нікелю з карбоновими кислотами у неводних розчинах: матеріали Четвертої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів «Сучасні проблеми хімії», (Київ, 20-21 травня 2004 р.) – К.: ВПЦ КНУ, 2004. – 192 с.

5. Пенкова Л.В., Павленко В.А., Фрицкий И.О. Синтез и исследование новых оксимсодержащих пиразолатных лигандов: материалы XIІ Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ – 2005», (Москва, 12-15 квітня 2005 г., Т. 1) – М.: ООО «Книжный дом «Университет», 2005. – 219 с.

6. Penkova L.V., Fritsky I.O., Pavlenko V.O. Haukka M. Binuclear Complexes Based on bis(Amide) Derivative of 8-Hydroxyquinoline as Models of Bimetallic Active Sites of Metaloenzymes: materials of XV-th Conference "Physical Methods in Coordination and Supramolecular Chemistry" and the XVII-th Reading in memory of Academician A. Ablov, September 27 – October 1, Chiinu (Moldova), 2006. – 126 p.

7. Пенкова Л.В., Назарковский М.А., Фрицкий И.О. Получение и свойства координационных соединений на основе дигидразон 3,5-диацетил-4-метил-1H-пиразола: материалы XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ – 2007», (Москва, 11-14 апреля 2007 г.) – М.: ООО «Книжный дом «Университет», 2007. – 579 c.

8. Penkova L., Pavlenko V.A., Meyer F., Fritsky I.O. Organophosphorus Pesticides by Zinc(II) Binuclear Pyrazole-Based complexes: materials of 13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry, (Vienna, Austria, July 15 – 20, 2007) – Vienna: Springer, 2007. – 250 p.

9. Пенкова Л.В., Павленко В.А., Фрицкий И.О., Присяжная Е.В. Строение, спектральные и криомагнетохимические свойства биядерных комплексов марганца(III) на основе 4-метил-1Н-пиразол-3-гидроксиимино-5-карбоновой кислоты: материалы XXІІI Международной Чугаевской конференции по координационной химии, (Одесса, 4-7 сентября 2007 г.) – К.: ВПЦ КНУ, 2007. – 783 с.