Nitric oxide complexes with trans-tetraamin(trans-1,2-bis(4-pyridyl)ethylene)ruthenium and correlative species

Neste trabalho foram realizadas as sínteses dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2, trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O. Os compostos foram analisados e caracterizados por espectroscopia na região do UV-visível e do infravermelho, espectroscopia de ressonância magnética nuclear, análise elementar e técnicas eletroquímicas. O espectro de absorção na região do infravermelho mostrou para o composto trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O uma banda em 1935 cm-1 e para o [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O uma banda em 1925 cm-1. Estas bandas foram atribuídas à freqüência de estiramento NO indicando a coordenação deste ao centro metálico e que este possui um caráter de nitrosônio. Os espectros eletrônicos dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2 e trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 apresentaram, na região do visível, bandas de transição de transferência de carga metal-ligante (TCML) e, na região do ultravioleta, bandas de transição interna do ligante (IL). Os compostos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3 e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O apresentaram, na região de 300 a 400 nm, bandas de transição de transferência de carga ligante-metal (TCLM) e, abaixo de 300 nm, bandas de transição interna do ligante (IL). Os espectros dos complexos trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O apresentaram bandas na região de 320 nm com absortividades molares de, aproximadamente, 2,8.10-4 L mol-1 cm-1, atribuídas a uma mistura de transições, sendo elas: campo ligante (CL), transferência de carga ligante-ligante (TCLL), interna do ligante (IL) e transferência de carga metal-ligante (TCML). Os valores de pKas referentes à desprotonação do t-bpe nos compostos [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ (pKa 5,1), [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ (pKa 3,6), trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+ (pKa 4,5), trans-[RuIII(NH3)4(H2O)(t-bpeH)]4+ (pKa 2,8) e trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ (pKa 2,3) foram determinados e pode-se perceber a influência do estado de oxidação do rutênio no pKa destes compostos. Nos complexos [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ e trans-[RuIII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]4+, que apresentam o rutênio no estado de oxidação (III), os pKas determinados foram menores do que os dos complexos com o rutênio no estado de oxidação (II) ([RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ e trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+). Já no complexo trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ o pKa foi menor do que todos eles, indicando que o rutênio neste complexo se assemelha a um Ru(III). O espectro de ressonância magnética nuclear de hidrogênio do composto [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 apresentou 3 sinais, de 8,6 a 7,6 ppm, com integração de 4:4:2, referente aos hidrogênios aromáticos e etilênicos do ligante t-bpe. Para o trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O 5 sinais na região de 8,7 e 7,6 ppm são observados devido à influência do NO, sendo que um deles é um duplo dubleto referente aos hidrogênios etilênicos. O espectro do [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O, apresentou 6 sinais na região de 8,8 e 7,2 ppm, com integração de 2:2:4:2:2:2 referentes aos hidrogênios aromáticos e etilênicos do t-bpe e aromáticos do 4-acpy. Apenas processos de oxidação/redução Ru2+/3+ foram verificados nos voltamogramas cíclicos dos complexos [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +116 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3 (E1/2’ = +165 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(H2O)](PF6)2 (E1/2’ = +247 mV vs Ag/AgCl) e trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +405 mV vs Ag/AgCl). Nos trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O e [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O foram observados processos {RuNO}3+/{RuNO}2+ (Ec = -170 mV vs Ag/AgCl e Ec = -188 mV vs Ag/AgCl, respectivamente) além de picos catódicos que indicam processos {RuNO}2+/{RuNO}+ (Ec = -640 mV vs Ag/AgCl e Ec = -650 mV vs Ag/AgCl, respectivamente). O composto trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O foi irradiado em 313 e em 366 nm em pHs 1,2 e 7,0. Estas irradiações foram acompanhadas por espectroscopia de absorção na região do Uv-visível e o aumento da banda em 374 nm indicou a formação do complexo trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)]3+. Além disso, a liberação de NO foi acompanhada por espectroscopia na região do infravermelho, ocorrendo a diminuição da banda de estiramento NO do complexo trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, confirmando a saída de NO. Os rendimentos quânticos para a saída de NO do complexo para irradiações em 313 nm em pH 1,2 e 7,0 (0,10 e 0,12, respectivamente) e em 366nm em pH 1,2 e 7,0 (0,04 e 0,04, respectivamente) estão próximos aos de outros trans-[Ru(NO)(NH3)4(L)]3+ em que L é um derivado piridínico. Testes fotoquímicos preliminares foram realizados com o complexo [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O mostrando-se bastante promissores, visto que além da liberação de NO quando a irradiação é feita com luz ultravioleta, ela também ocorre com luz visível. Os dados obtidos mostraram uma fraca comunicação eletrônica entre as extremidades do t-bpe e que a liberação de NO com irradiação com luz visível no [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O é fruto desta fraca comunicação que faz com que o complexo binuclear absorva no visível. Isto torna essa classe de complexos bastante promissora para o desenvolvimento de doadores de NO para aplicações biológicas, como terapia fotodinâmica.In this work, the synthesis of the complexes [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2, trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O, [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O are reported. The compounds were analyzed and characterized by UV-visible and IR spectroscopy, NMR, elemental analysis and electrochemical techniques. The infrared spectra of trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O showed an absorption band at 1935 cm-1 and that of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O a band at 1925 cm-1. These bands were assigned to the stretching frequency of NO indicating its coordination to the metallic center, and a nitrosonium character. In the electronic spectra of the [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(4-acpy)](PF6)2 and trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 a metal-ligand charge transfer (MLCT) transition, in the visible region, and IL transitions in the ultraviolet region, appear. The spectra of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)3, trans-[Ru(SO4)(NH3)4(t-bpe)]Cl•nH2O, trans-[Ru(SO4)(4-acpy)(NH3)4]Cl•nH2O, trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpe)](PF6)3 and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(SO4)(NH3)4](PF6)5•nH2O displayed a ligand-metal charge transfer (LMCT) transition in the region from 300 to 400 nm and, IL transitions below 300 nm. The spectra of the compounds trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O showed absorption bands in the 320 nm region with molar absorptivity around 2.8,10-4 L mol-1 cm-1, assigned to several transitions such as ligand field (LF), ligand-ligand charge transfer (LLCT), IL and metal-ligand charge transfer. The pKa values for the desprotonation of t-bpeH+ in [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ (pKa 5,1), [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ (pKa 3,6), trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+ (pKa 4,5), trans-[RuIII(NH3)4(H2O)(t-bpeH)]4+ (pKa 2,8) and trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ (pKa 2,3) were determined. For the ruthenium(III) complexes, [RuIII(NH3)5(t-bpeH)]4+ and trans-[RuIII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]4+, the pKa values were smaller than in the ruthenium(II) complexes, [RuII(NH3)5(t-bpeH)]3+ and trans-[RuII(NH3)5(H2O)(t-bpeH)]3+. The pKa for trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpeH)]4+ was the smallest one indicating a Ru(III) character for ruthenium. The 1H NMR spectrum of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 showed 3 signals from 8,6 to 7,6 ppm, with 4:4:2 integration, assigned to aromatic and ethylenic protons of the t-bpe ligand. For trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O there are 5 signals with chemical shifts from 8,7 to 7,6 ppm due to the NO influence. One of them is a doubled doublet assigned to ethylenic protons. The spectrum of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O, has 6 signal located from 8,8 to 7,2 ppm, with 2:2:4:2:2:2 integration. These are assigned to aromatic and ethylenic protons of the t-bpe and aromatic of the 4-acpy. Only Ru2+/3+ processes were observed in the cyclic voltammograms of [Ru(NH3)5(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +116 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(NH3)4(H2O)(t-bpeH)](PF6)3 (E1/2’ = +165 mV vs Ag/AgCl), trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(H2O)](PF6)2 (E1/2’ = +247 mV vs Ag/AgCl) and trans-[Ru(4-acpy)(NH3)4(t-bpe)](PF6)2 (E1/2’ = +405 mV vs Ag/AgCl). The cyclic voltammograms trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O and [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O displayed {RuNO}3+/{RuNO}2+ processes (Ec = -170 mV vs Ag/AgCl and Ec = -188 mV vs Ag/AgCl, respectively) and cathodic peaks indicating {RuNO}2+/{RuNO}+ processes (Ec = -640 mV vs Ag/AgCl and Ec = -650 mV vs Ag/AgCl, respectively). The compound trans-[Ru(NO)(NH3)4(t-bpe)](PF6)3•H2O was irradiated at 313 and 366 nm, at pHs 1,2 and 7,0. Uv-vis and infrared spectrophotometries were used to analyze the product of the photochemical reaction. The decrease of the absorption band, NO, indicated the NO released. The quantum yields were determined for irradiations in 313 nm at pH 1,2 and 7,0 (0,10 and 0,12, respectively) and irradiations in 366nm at pH 1,2 and 7,0 (0,04 and 0,04, respectively) and are in agreement with those of other trans-[Ru(NO)(NH3)4(L)]3+ (L = py-X) complexes. Very promising preliminary photochemical results showed that irradiation of [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O with ultraviolet or visible light result in NO release. The data set showed a weak electronic communication between the extremities of t-bpe and that the NO release from [trans-Ru(4-acpy)(NH3)4(mu-t-bpe)trans-Ru(NO)(NH3)4]Cl5•2H2O with visible light is a result of that weak communication which causes visible light absorption by the binuclear complex. Thus, this class of complexes is very promising for the development of NO donors directed for biological applications, such as photochemical therapy