Hidrolases sintéticas de Ni(II) com efeito de segunda esfera de coordenação: correlação estrutura-atividade

Abstract

Alguns complexos binucleares de NiII podem apresentar melhor atividade frente à hidrólise de ésteres de fosfato do que complexos com íons metálicos mais comumente utilizados para mimetizar esta reação, como FeII/III, ZnII e MnII. Ainda, nos últimos anos o papel desempenhado pela segunda esfera de coordenação na atividade catalítica de metaloenzimas têm atraído o interesse de diversos pesquisadores, de modo que compostos modelo contendo grupos capazes de mimetizar estes efeitos têm sido reportados na literatura. Neste trabalho foram sintetizados três novos complexos binucleares de NiII, [Ni2(H2LEt)(µ-OAc)2(H2O)]BPh4·ClO4 (1), [Ni2(H2LProp)(µ-OAc)2(H2O)](ClO4)2 (2) e [Ni2(LBut)(µ-OAc)2(H2O)]·2HCl (3) a partir de três novos ligantes binucleantes contendo grupos amino em sua cadeia lateral, H2LEt, H2LProp e H2LBut, visando mimetizar a segunda esfera de coordenação presente em metaloenzimas. Os ligantes foram caracterizados através das técnicas de CHN, infravermelho, 1H NMR, 13C NMR e ESI-MS e os complexos foram caracterizados através das técnicas de CHN, infravermelho, espectroscopia UV-Vis, ESI-MS, eletroquímica, absorção atômica e titulação potenciométrica. Também foram realizados cálculos de estrutura eletrônica visando um melhor entendimento das estruturas moleculares e eletrônicas destes complexos. Os três complexos tiveram sua atividade hidrolítica avaliada frente ao substrato modelo bis-(2,4-dinitrofenil)fosfato de piridínio ? 2,4-BDNPP. Os complexos 1, 2 e 3 apresentaram acelerações de 126,7 × 103, 90,00 × 103 e 81,50 × 103 vezes, respectivamente, em relação à reação não catalisada para a reação de hidrólise do 2,4-BDNPP sendo, portanto, considerados modelos funcionais para fosfohidrolases. O complexo 2 apresentou o maior valor de eficiência catalítica (kcat/KM) dentre os três complexos, possivelmente devido à maior interação com o substrato observada para este complexo. Os três complexos tiveram sua atividade antibacteriana testada através dos métodos de concentração inibitória mínima (MIC) e concentração bactericida mínima (MBC), utilizando cepas bacterianas gram-positivas e gram-negativas e o complexo 2 apresentou atividade frente a todas as cepas bacterianas testadas.

Abstract: Some dinuclear NiII complexes may present better activity against the hydrolysis of phosphate esters than complexes with some of the most commonly metal ions used to mimic this reaction, such as FeII/III, ZnII and MnII. Also, in recent years, the role played by the second coordination sphere in the catalytic activity of metalloenzymes has attracted the interest of several researchers, so that model compounds containing groups that are able to mimic these effects have been reported in the literature. Here in, we report the synthesis and characterization of three new dinuclear Ni(II) complexes, [Ni2(H2LEt)(µ-OAc)2(H2O)]BPh4·ClO4 (1), [Ni2(H2LProp)(µ-OAc)2(H2O)](ClO4)2 (2) and [Ni2(LBut)(µ-OAc)2(H2O)]·2HCl (3) from three new binuclear ligands H2LEt, H2LProp and H2LBut containing amino groups as side chains, in order to mimic the second coordination sphere present in metalloenzymes. The ligands were characterized by CHN, infrared, 1H NMR, 13C NMR and ESI-MS techniques and the complexes were characterized by CHN, infrared and UV-VIS spectroscopy, ESI-MS, electrochemistry, FAAS and potentiometric titration. Density functional theory (DFT) was also performed in order to better understand the electronic and molecular structure of these complexes. The three complexes had their hydrolytic activity evaluated against the model substrate bis(2,4-dinitrophenyl)phosphate ? 2,4-BDNPP. Complexes 1, 2 and 3 presented accelerations rates of 126.7 × 103, 90.00 × 103 and 81.50 × 103 times, respectively, regarding the non-catalyzed reaction of the 2,4-BDNPP, and can, therefore, be considered functional models for phosphohydrolases. Complex 2 presented the highest catalytic efficiency (kcat/KM) of the three complexes, possibly due to the greater interaction with the substrate observed for 2. The three complexes were also screened for their antibacterial activities using both gram-positive and gram-negative bacterial strains by minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) methods and complex 2 presented activity against all tested bacterial strains.