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研究生:呂相欽
研究生(外文):Shiang-Chin Lu
論文名稱:三硫酚膦基鎘化物及錫化物之合成與結構探討
論文名稱(外文):Synthesis and Structural Study of Tri(2-thiophenyl)phosphino Cadmium and Tin Complexes
指導教授:蔣燕南
指導教授(外文):Michael Yen-Nan Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:化學系研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:144
中文關鍵詞:錫化合物硫酚配位基甲基轉移選擇性鎘化合物
外文關鍵詞:methyl-transferthiophenylphosphineselectivityCadmium complexTin complex
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本實驗室曾針對DNA甲基化修復蛋白質Ada protein進行模擬並發現鋅二聚體[HMe2N(CH2)NMe2]2[ZnP(C6H4S)3]2(A)有著十分相似的甲基轉移行為。為了研究鋅金屬中心在甲基化過程中所扮演的角色,我們選擇使用鎘和錫化物來與鋅化物做平行式的探討。經由質譜與磷譜我們可以確認此三者化性相同,且形成結構相似的三硫酚膦基金屬雙聚體。其中 [Cd(PS3)]22-(1)和[Cd(SiPS3)]22-(2)兩個鎘二聚體化合物亦經X光單晶繞射解析確認其結構。另外我們也在錫化物再結晶時意外產生其水解產物[SnIV(OH)2(SiPS3)]2(5),此結構提供了我們錫二聚體水解的可能途徑。
我們將化合物(1)與甲基試劑進行反應並與鋅二聚體(A)的甲基化反應互相比較,發現鋅與鎘中心金屬對於不同的甲基化試劑會產生不同程度的甲基化產物;而在比較(A)和(1)分別與甲基碘的反應當中,我們發現鋅金屬中心的角色可使對硫醇基的甲基化反應具有較高的選擇性及較弱的反應性。
In our previous studies on modeling methyl transfer protein, Ada protein, we found that zinc complexes of tri(2-thiophenyl)phosphine (PS3), (A), have similar methyl transfer behavior as its biological counter part.
In order to probe the role of zinc in methylation process, we used tin and cadmium in model study to compare their chemistry relative to that of zinc. We found that all three metal complexes have similar chemistry and assume similar dimeric anion structure. For example, [Cd(PS3)]22-(1) and [Cd(SiPS3)]22-(2) have been successfully characterized crystallographically to possess the same structure as zinc dimer (A). However , in attempt to crystallize the tin analogue, the accidental oxidation product [SnIV(OH)2(SiPS3)]2, (5), was obtained. Its crystal structure gave clue to the mechanism of oxidation of the original tin dimer.
The reactions with alkylating reagent of (1) have been compared with those of zinc dimer (A), and we found that the metal (Zn or Cd) center causes the dimers to produce different degree of methylation products toward different alkylating reagents. For the reactions with CH3I, the different degree of methylation between Cd and Zn dimers shows that the presence of zinc center has higher methylation selectivity and weaker reactivity.
提要…………………………………………………………………………… i
目錄…………………………………………………………………………… iii
表目錄……………………………………………………………………… vi
圖目錄……………………………………………………………………… vi
附錄目錄…………………………………………………………………… viii
壹、緒論…………………………………………………………………… 1
一、前言………………………………………………………… 1
二、含硫多牙配位子在生化上之介紹與應用…………………… 2
三、含多硫膦基配位子之介紹與應用………………………… 7
四、硫上烷基化及基因修補酵素Ada protein之介紹……………… 10
五、研究動機……………………………………………………… 13
貳、實驗部分………………………………………………………………… 17
一、試藥………………………………………………………… 17
二、儀器設備…………………………………………………… 19
三、合成反應…………………………………………………… 21
1. 配位子Tri(2-thiophenyl)phosphine(PS3)的合成與鑑定……… 21
2. 配位子Tris(3-trimethylsilyl-2-thiophenyl)phosphine (SiPS3)
的合成與鑑定………………………………………………… 22
3. 化合物[Li(H2O)(THF)3][Li(H2O)2(THF)2][CdP(C6H4S-)3]2
(1)的合成與鑑定...................................................................... 23
4. 化合物[HMe2N(CH2)NMe2]+2[CdP((CH3)3Si C6H4S-)3]2 (2)
的合成與鑑定........................................................................... 24
5. 化合物[HMe2N(CH2)NMe2]+2[SnP(C6H4S-)3]2 (3)的合成與
鑑定…………………………………………………………… 25
6. 化合物[HMe2N(CH2)NMe2]+2[SnP((CH3)3SiC6H4S-)3]2 (4)的
合成與鑑定………………………………………………….. 27
7. 化合物[Sn(OH)(P((CH3)3SiC6H4S-)3]2 (5)的合成與鑑定…… 28
8. 化合物[MePS3Me3]+ (C22H24PS3)(6)的合成與鑑定................ 28
9. 化合物[C7H18N2][CdCl2I2](7)的合成與鑑定........................... 29
參、結果與討論…………………………………………………………… 30
一、三硫酚膦基鎘化物之合成反應及結構探討……………… 31
1. 三硫酚膦基(PS3)與鎘化物之反應……………………… 31
2. 三甲基矽三硫酚膦基(SiPS3)與鎘化物之反應…………. 35
二、三硫酚膦基錫化物之氧化水解反應及結構探討………… 38
1. 三硫酚膦基(PS3)錫化物之氧化水解反應……………… 38
2. 三甲基矽三硫酚膦基(SiPS3)與錫化物之氧化水解反應 41
三、甲基轉移行為探討………………………………………… 47
1. 三硫酚膦基(PS3)與甲基試劑之反應…………………… 48
a. 三硫酚膦基(PS3)對甲基碘(CH3I)之反應……………. 48
b. 三硫酚膦基(PS3)對磷酸三甲酯(OP(OMe)3)之反應… 51
2. 三硫酚膦基(PS3)鋅或鎘化物與甲基試劑之反應………. 52
a. 三硫酚膦基(PS3)鋅或鎘化合物對甲基碘(CH3I)之反
應………………………………………………………. 52
b. 三硫酚膦基(PS3)鋅或鎘化合物對磷酸三甲酯
(OP(OMe)3)之反應……………………………………. 54
四、二氯甲烷(CH2Cl2)之活化反應……………………………. 56
肆、結論……………………………………………………………………… 61
伍、參考文獻………………………………………………………………… 63
陸、附錄……………………………………………………………………… 64
表1 化合物(1)與Zn dimer (A)之鍵長(Å)鍵角(deg)之比較………… 34
表2 化合物(1)和(2)之鍵長(Å)鍵角(deg)之比較................................ 37
表3 硫酚膦基錫錯合物之31P{1H}-NMR訊號比較………………… 40
表4 化合物(5)之部分鍵長及鍵角………..………………………….. 44
表5 [Sn(OH)(PS3)]2之部分鍵長及鍵角…………………………….. 45
表6 本論文中所合成出之化合物分子圖示、代號及簡稱………….. 62
圖一 酒精去氫酵素之催化機制……………………………………… 3
圖二 錯合物ZnBr(Tm)之X-ray單晶結構圖………………………… 3
圖三 錯合物ZnX(Tm)之螺旋架構示意圖…………………………… 4
圖四 TtiXylZn-SEt化合物之固態結構………………………………… 4
圖五 TtiXylZn-OPO(OMe)2化合物之固態結構……………………….. 5
圖六 [Fe(PS3*)(CO)]1-與[Ni(PS3*)(CO)] 1-之X-ray單晶結構圖…… 5
圖七 一氧化碳去氫酵素活化中心……….…………………………… 6
圖八 (a)後轉譯修飾後的腈水合酵素模擬化合物 (b) 腈水合酵素… 6
圖九 固氮酵素(V-nitrogenase)的可能結構…………………………… 7
圖十 [V(SiPS3)(N2H4)3]及[V(PS3)(1-Me-Im)]之X-ray單晶結構圖… 8
圖十一 [NiIICl(P(o-C6H4S)2-(o-C6H4SH))]-
與[NiIII(Cl)(P(C6H3-3-SiMe3-2-S)3)]-之X-ray單晶結構圖…….. 9
圖十二 [Fe(PS3*)(NO)]之X-ray單晶結構圖……..……………………. 9
圖十三 甲基化造成基因突變、死亡流程圖……………………….…… 10
圖十四 AGT 和Ada protein 修補DNA 過程.………………………… 11
圖十五 Ada protein 之NMR 結構……………………………………… 11
圖十六 Ada repair protein之硫上烷基化過程…..……………………… 12
圖十七 模擬生物酵素硫醇基之甲基化過程………………….………… 12
圖十八 PhSn(SiPS3) 與FeCl(SiPS3)之X-ray單晶結構圖……………. 13
圖十九 甲基、丁基轉移之錫錯合物X-ray單晶結構圖………………. 14
圖二十 [Zn(PS3)]22-雙核陰離子固態結構……….……………………… 15
圖二十一 (a)硫上甲基化之鋅單體錯合物與(b)甲基轉移至TMEDA的
結果X-ray單晶結構圖…………………………………………. 15
圖二十二 Cadmium-Thiolate錯合物(Tmp-Tol)CdSPh之X-ray單晶結構圖 16
圖二十三 化合物(1)中[Cd(PS3)]22-陰離子之固態結構...........................…… 33
圖二十四 中心金屬體積不同造成配位子咬合角之變化示意圖…….…… 34
圖二十五 三甲基矽三硫酚膦基鎘二聚體(2)中[Cd(SiPS3)]2-2陰離子結構
圖…………………………………………………………………. 36
圖二十六 化合物(5)[Sn(OH)(SiPS3)]2的X-ray單晶結構圖……………… 42
圖二十七 [Sn(OH)(PS3)]2之X-ray解析結構圖………………………...… 43
圖二十八 化合物[Sn(OMe)(PS3)]2之固態分子結構圖…………………… 45
圖二十九 三硫酚膦基四價錫三聚體Sn3(PS3)3(O)(OMe)之分子結構圖… 46
圖三十 [Et4N]2[((CN)2C2S2)2SnOH]2陰離子之固態結構圖…………….. 47
圖三十一 [MeP(2-C6H4-SMe)3]I(6)陽離子之固態結構…………..……….. 51
圖三十二 活化二氯甲烷之鋅化合物分子結構圖………………………… 57
圖三十三 1,1,3,3-tetramethylimdazolidinum與鎘鹽形成離子化合物
[C7H18N2][CdClI3] (7)的固態結構………………………………. 58
圖三十四 Pd、Co與Ru錯合物活化二氯甲烷的例子………………….……… 59
圖三十五 部份甲基化之PS3固態結構圖……………………….…… 107
附錄1-1 化合物(1)的1H-NMR光譜圖(200 MHz;RT;CD3CN)……… 65
附錄1-2 化合物(1)的31P{1H}-NMR光譜圖(80.95MHz;RT;CD3CN)… 66
附錄1-3-1 化合物(1)的繞射實驗條件…………………………………..…. 67
附錄1-3-2 化合物(1)的原子位置參數……………………………………… 69
附錄1-3-3 化合物(1)的原子間鍵長與鍵角….…………………………….. 78
附錄1-4 化合物(1)的質譜圖……………………………………………… 86
附錄2-1 化合物(2)的1H-NMR光譜圖(400 MHz;RT;CDCl3)……… 87
附錄2-2 化合物(2)的31P{1H}-NMR光譜圖(80.95MHz;RT;CDCl3).. 88
附錄2-3 化合物(2)的質譜圖………………………………………...…... 89
附錄2-4-1 化合物(2)的繞射實驗條件……………………………………… 90
附錄2-4-2 化合物(2)的原子位置參數……………………………………… 92
附錄2-4-3 化合物(2)的重要鍵長與鍵角…………………………………… 100
附錄3-1 化合物(3)的31P{1H} -NMR光譜圖(80.95MHz, RT, THF)……. 101
附錄3-2-1 化合物(3a)的31P{1H} -NMR光譜圖(80.95MHz, RT, THF)….. 102
附錄3-2-2 化合物(3a)的質譜圖…………….……………………………… 103
附錄4-1-1 化合物(4)的31P{1H} -NMR光譜圖(80.95MHz, RT,THF).…… 104
附錄4-1-2 化合物(4)的質譜圖……………………………………..………. 105
附錄4-2-1 化合物(5)的繞射實驗條件……………………………………... 106
附錄4-2-2 化合物(5)的原子位置參數……………………………………… 108
附錄4-2-3 化合物(5)的原子間鍵長與鍵角………………………………… 114
附錄5 部份甲基化之PS3,(6),的固態結構圖……………………… 117
附錄5-1 化合物(6)的1H-NMR光譜圖(200 MHz;RT;CDCl3)………. 118
附錄5-2 化合物(6)的31P{1H}-NMR光譜圖(80.95MHz;RT;CDCl3).. 119
附錄5-3-1 化合物(6)的繞射實驗條件……………………………………… 120
附錄5-3-2 化合物(6)的原子位置參數……………………………………… 122
附錄5-3-3 化合物(6)的原子間鍵長與鍵角………………………………… 127
附錄6-1 化合物(7)的1H-NMR光譜圖(400 MHz;RT;6d-DMSO)…… 128
附錄6-2 化合物(7)的13C-NMR光譜圖(400 MHz;RT;6d-DMSO)….. 129
附錄6-3 化合物(7)的繞射實驗條件……………………………………... 130
附錄7 [CdPS3]22-活化CH2Cl2的ESI質譜圖…….…………………... 132
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