title: Synthesis, Modification and Biological Activity of Hexacoordinate Silicon(IV) Complexes
title: Synthesis, Modification and Biological Activity of Hexacoordinate Silicon(IV) Complexes
title: Synthesis, Modification and Biological Activity of Hexacoordinate Silicon(IV) Complexes
Creators: name: Henker, Jens
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Chemische Synthese
hexakoordiniert , hyperkoordiniert
Silicium
G-Quadruplex
Hexacoordinate , Complex
DNS , Synthese
DNA
Silicon
Komplexe
G-quadruplex

description: Das Halbmetall Silizium ist eines
      der vielseitigsten Elemente der Welt. Neben seiner weiten
      Verbreitung in der Lithosphäre, werden Siliziumverbindungen,
      wie beispielsweise polymere Silikone, in zahlreichen
      Anwendungen der modernen Welt eingesetzt. Darüber hinaus
      basieren die digitale Revolution und der Fortschritt in der
      Photovoltaikindustrie auf Silizium und seinen
      Halbleitereigenschaften. Im Gegensatz zu seinem leichteren
      Homologen, dem Kohlenstoff, ist Silizium in der Lage, seine
      Koordinationsgeometrie zu erweitern, um penta-, hexa- und
      sogar heptakoordinierte Komplexe auszubilden. Mehrere dieser
      Strukturen wurden in den letzten Jahrzehnten untersucht.
      Jedoch erwiesen sich die meisten dieser höher koordinierten
      Siliziumkomplexe als hydrolytisch instabil, was ihre breitere
      Anwendung, zum Beispiel in biologischen Systemen,
      einschränkt. Die vorliegende Arbeit adressiert diese
      Einschränkungen durch die Untersuchung von hexakoordinierten
      (Arenediolato)bis(polypyridyl)silizium(IV)-Komplexen. Der
      erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und
      Modifizierung von höher koordinierten Silizium(IV)-Komplexen.
      Erfolgreiche post-Koordinationsfunktionalisierungen von
      Silizium(IV)-Komplexen werden diskutiert. Neben
      Halogenierungs-, Oxidations- und Nitrierungsreaktionen wird
      eine Nitrierungs-Reduktions-Kondensations-Strategie, die
      verschiedene funktionelle Gruppen toleriert, vorgestellt.
      Darüber hinaus ist eine Synthese für tris-heteroleptische
      Silizium(IV)-Komplexe, die von dem DNA-interkalierenden
      Liganden dppz koordiniert werden, gezeigt. Die Ergebnisse der
      Bindungsaffinitäten einiger Silizium(IV)-Komplexe zu Calf
      Thymus DNA werden präsentiert. In einem zweiten Projekt
      werden die Synthesen und biologischen Eigenschaften von
      zweikernigen Metall-Silizium(IV)-Komplexen untersucht. Die
      Synthese einer kleinen Bibliothek zweikerniger
      Metall-Silizium-Komplexe wird diskutiert. Die Ergebnisse der
      Bindungsaffinitätsstudien der hergestellten Komplexe zu Calf
      Thymus und G-Quadruplex DNA sowie die Ergebnisse der
      Zytotoxizitätsassays an HeLa-Zellen werden präsentiert. In
      einem dritten Projekt wird ein Bodipy-Fluorophor über
      verschiedene synthetische Routen, einschließlich der
      Nitrierungs-Reduktions-Kondensations-Strategie sowie einer
      post-koordinativen Click-Reaktion, in die
      Silizium(IV)-Komplexe eingeführt. Die photochemischen und
      biologischen Eigenschaften, wie die Bindung an Calf Thymus
      DNA und das light switch Verhalten, der erhaltenen Komplexe
      werden untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse der
      in-vitro Zelllokalisation in HeLa-Zellen mittels konfokalen
      Laser-Scanning-Mikroskop-Untersuchungen gezeigt.
description: The metalloid silicon is one of the
      most versatile elements of the world. Besides its widespread
      occurrence in the lithosphere, silicon containing compounds,
      for example the polymeric silicones, are used in numerous
      applications of the modern world. Moreover, the digital
      revolution and the progress in the photovoltaic industry is
      relying on silicon and its semiconductor properties. In
      contrast to its lower homologue, the carbon, silicon is
      capable of expanding its coordination geometry forming
      penta-, hexa- and even heptacoordinate complexes. Several of
      these structures have been examined over the last decades.
      However, most of these higher coordinate silicon complexes
      have been found to be hydrolytically unstable limiting their
      wider use, for instance in biological applications. The
      present thesis is addressing these limitations by
      investigating hexacoordinate
      (arenediolato)bis(polypyridyl)silicon(IV) complexes. The
      first part of the thesis deals with the synthesis and
      synthetic modification of higher coordinate silicon(IV)
      complexes. A successful post-coordination functionalization
      of silicon(IV) complexes is demonstrated. Besides
      halogenation, oxidation, and nitration reactions, a
      convenient nitrationreduction- condensation strategy
      tolerating various functional groups is discussed. Moreover,
      a synthetic approach to tris-heteroleptic complexes
      coordinating the DNA-intercalating ligand dppz is shown. In a
      prove of principal study, the results of the binding affinity
      of some silicon(IV) complexes to calf thymus DNA are
      presented. In a second project, the syntheses and biological
      properties of dinuclear metal-silicon(IV) complexes are
      studied. In order to constitute a small library of dinuclear
      complexes, different synthetic strategies including the
      previously presented nitration-reduction-condensation
      strategy, are discussed. With the library in hand, the
      biological activities of these complexes are investigated
      through binding studies to calf thymus DNA and G-quadruplex
      DNA. Moreover, the outcome of a cytotoxicity study using the
      MTT test for some dinuclear complexes is presented. In a
      third project, a Bodipy fluorophor is attached to the
      silicon(IV) complexes using various synthetic routes
      including the nitration-reduction-condensation strategy as
      well as a post-coordination clickchemistry approach. The
      photochemical and biological properties, namely the binding
      to calf thymus DNA and the light-switch behavior, of the
      obtained complexes are examined. Finally, the results of
      in-vitro confocal laser scanning microscope tests studying
      the ability of the complexes to enter the cell nucleus are
      shown.