Atividade antitumoral e potencial eletrocatalítico de complexos de Níquel(ii) com ligantes aminofosfínicos

Abstract

No presente trabalho, quatro ligantes do tipo PNRP (onde R = CH2Py, CH2Ph, Ph, p-tol) foram sintetizados e caracterizados por técnicas de RMN de 31P{1H}, RMN de 1H e espectroscopia no infravermelho. A partir deles, foram obtidos doze complexos de níquel, organizados em três séries distintas com as seguintes fórmulas gerais: série 1 [(NiCl2 (PNRP)] - neutra), série 2 [(NiCl(PNRP)2]+ - monocatiônica) e série 3 [(Ni(PNRP)2]2+ - dicatiônica). Todos os complexos das séries 1 e 3 foram caracterizados por RMN de 31P{1H}, RMN de 1H, FTIR-(ATR), UV-vis, condutividade molar, CHN, DRX. Sendo que a caracterização por ESI-MS foi realizada somente para a série 1, enquanto os da série 2 foram utilizados principalmente para compreender as espécies formadas em solução de DMSO. Os resultados demonstraram que, para os complexos da série 1, a síntese é simples e forma monocristais facilmente. Notavelmente, os complexos 1a e 1b exibiram uma promissora e seletiva atividade citotóxica contra as linhagens tumorais A549 (carcinoma pulmonar) e B16F10 (melanoma), revelando seu potencial como promissores candidatos antitumorais. Estudos em solução para a série 1 mostraram que o complexo 1b sofre reação na presença de DMSO, gerando um complexo da série 2 de fórmula geral [NiCl(PNCH2PhP)2]+. Este processo foi confirmado por espectrometria de massas (ESI-MS), e o produto foi subsequentemente isolado no estado sólido, com sua estrutura validada por RMN de 31P{¹H} e 1H e medidas de condutividade em acetonitrila. Os complexos da série 3 precipitam diretamente no meio reacional, formando complexos dicatiônicos de Ni(II) de fórmula geral [Ni(PNRP)2]2+. A obtenção de monocristais permitiu confirmar as estruturas propostas, indicando a formação de espécies dicatiônicas com geometria plano quadrática distorcida. Além das propriedades estruturais, um estudo eletroquímico comparativo dos complexos 3a e 3b revelou que, em solução, ocorrem dois processos referentes às espécies no mesmo estado de oxidação, mas um tetraédrico e outro plano quadrático. Os compostos 3a e 3b destacaram-se por sua eficiência catalítica na redução de prótons H+ (liberação de hidrogênio) em meio fortemente ácido, sugestivamente por um mecanismo de reação em que o próton e o elétron são transferidos simultaneamente (PCET). Os resultados apontam que esses complexos podem ser utilizados como catalisadores na produção de hidrogênio. Portanto, esta pesquisa demonstra a síntese e caracterização de complexos de níquel baseados em ligantes do tipo PNRP - bis(difenilfosfino)amina. Resultando em três séries de compostos: a série 1, de caráter neutro, revelou potencial atividade antitumoral e interessante seletividade. Investigações em solução demonstraram que um destes complexos (1b) sofre autoionização, gerando um complexo monocatiônico pentacoordenado, que constitui a série 2. Por fim, a série 3, formada por complexos dicatiônicos, mostrou-se um catalisador promissor para a geração de hidrogênio, posicionando-se como uma alternativa viável para fontes de energia limpa e renovável.

Abstract: In this work, four PNRP-type ligands (where R = CH2Py, CH2Ph, Ph, p-tol) were synthesized and characterized by 31P{1H} NMR,1H NMR, and infrared spectroscopy. From these, twelve nickel complexes were obtained, organized into three distinct series with the following general formulas: series 1 [(NiCl2(PNRP)] ? neutral), series 2 [(NiCl(PNRP)2]+ ? monocationic), and series 3 [(Ni(PNRP)2]2+ ? dicationic). All complexes from series 1 and 3 were characterized by 31P{1H} NMR, 1H NMR, FTIR-ATR, UV-vis, molar conductivity, CHN elemental analysis, and XRD. ESI-MS characterization was performed only for series 1, while series 2 complexes were primarily used to understand the species formed in DMSO solution. The results showed that for series 1 complexes, the synthesis is straightforward and yields single crystals easily. Notably, complexes 1a and 1b exhibited promising and selective cytotoxic activity against the tumor cell lines A549 (lung carcinoma) and B16F10 (melanoma), revealing their potential as promising antitumor candidates. Solution studies for series 1 demonstrated that complex 1b undergoes a reaction in the presence of DMSO, generating a series 2 complex with the general formula [NiCl(PNCH2PhP)2]+. This process was confirmed by mass spectrometry (ESI-MS), and the product was subsequently isolated in the solid state, with its structure validated by 31P{1H} and 1H NMR and conductivity measurements in acetonitrile. The series 3 complexes precipitate directly from the reaction medium, forming dicationic Ni(II) complexes with the general formula [Ni(PNRP)2]2+. Single-crystal X-ray diffraction confirmed the proposed structures, indicating the formation of dicationic species with distorted square-planar geometry. Beyond structural properties, a comparative electrochemical study of complexes 3a and 3b revealed that in solution, two processes occur involving species in the same oxidation state, one tetrahedral and the other square-planar. Compounds 3a and 3b stood out for their catalytic efficiency in proton H+ reduction (hydrogen evolution) under strongly acidic conditions, likely via a proton-coupled electron transfer (PCET) mechanism. The results indicate that these complexes can be used as catalysts for hydrogen production. Thus, this research demonstrates the synthesis and characterization of nickel complexes based on PNRP type ligands bis(diphenylphosphino)amine. This yielded three series of compounds: series 1, with a neutral character, revealed potential antitumor activity and interesting selectivity. Solution investigations showed that one of these complexes (1b) undergoes autoionization, generating a pentacoordinate monocationic complex, which constitutes series 2. Finally, series 3, composed of dicationic complexes, proved to be a promising catalyst for hydrogen generation, positioning itself as a viable alternative for clean and renewable energy sources.