Σύμπλοκα του Ag(I) και του Cu(I) με τα ετεροκυκλικά θειοαμίδια 4,6-diaminopyrimidine-2-thiol και 5-(4-dimethylaminobenzylidene)-rhodanine ως πιθανοί αντιβακτηριακοί παράγοντες
Creators: name: Βαγιώτα, Ηλιάνα Λάμπρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: σύμπλοκα Ag(I) και Cu(I)
ετεροκυκλικά θειοαμίδια, φωσφίνες
αντιβακτηριακοί παράγοντες, φωτοδυναμική απενεργοποίηση
Silver(I) and copper(I) complexes
heterocyclic thioamides, phosphines
antibacterial agents, photodynamic inactivation

description: Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η σύνθεση και ο χαρακτηρισμός νέων ετεροληπτικών συμπλόκων του Ag(I) και του Cu(I) που φέρουν ως ligand ετεροκυκλικά θειοαμίδια σε συνδυασμό με μονοφωσφίνες (PPh3) ή διφωσφίνες (P^P), καθώς και η μελέτη της in vitro αντιβακτηριακής τους δραστικότητας, με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης τους ως πιθανοί αντιβακτηριακοί παράγοντες. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρέχεται το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με το μείζον θέμα της αντιβιοτικής ανθεκτικότητας και υπογραμμίζεται η ανάγκη για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη νέων και αποτελεσματικών αντιμικροβιακών παραγόντων. Στο πλαίσιο αυτό, εξετάζονται η βιοδραστικότητα και οι μηχανισμοί δράσης των ιόντων και των συμπλόκων του Ag(I) και του Cu(I) στα βακτηριακά κύτταρα και παρατίθενται αντιπροσωπευτικές κατηγορίες αυτών των συμπλόκων που έχουν αναφερθεί στην βιβλιογραφία και παρουσιάζουν αξιόλογη in vitro αντιβακτηριακή δραστικότητα. Στη συνέχεια, ακολουθεί μια παρουσίαση των βασικών αρχών της φωτοδυναμικής απενεργοποίησης μικροοργανισμών (PDI), καθώς και αυτή μεταξύ άλλων, αποτελεί μια εναλλακτική στρατηγική αντιμετώπισης του προβλήματος της αντιβιοτικής ανθεκτικότητας. Στο τέλος του κεφαλαίου, παρατίθενται οι ερευνητικοί στόχοι της παρούσας εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά οι πειραματικές διαδικασίες σύνθεσης και μελέτης των νέων συμπλόκων του Ag(I) και του Cu(Ι) που συντέθηκαν στο πλαίσιο της εργασίας. Συγκεκριμένα, συντέθηκε μια σειρά τεσσάρων κατιοντικών μονοπυρηνικών συμπλόκων του Ag(I) και του Cu(Ι) με διαφορετικές φωσφίνες και το ετεροκυκλικό θειοαμίδιο 4,6-diaminopyrimidine-2-thiol στην ουδέτερη του μορφή και μια σειρά τεσσάρων ουδέτερων μονοπυρηνικών συμπλόκων του Cu(Ι) με διαφορετικές φωσφίνες και το ετεροκυκλικό θειοαμίδιο 5-(4-dimethylaminobenzylidene)-rhodanine στην αποπρωτονιωμένη του μορφή. Στο τρίτο κεφάλαιο, διεξάγεται μια εκτενής συζήτηση σχετικά με τη σύνθεση των παραπάνω συμπλόκων συναρμογής, οι οποίες προέκυψαν από τις αντιδράσεις αλάτων ιόντων Ag(I) και Cu(I) με 2 ισοδύναμα PPh3 ή 1 ισοδύναμο διφωσφίνης και ακόλουθη προσθήκη 1 ισοδύναμου ετεροκυκλικού θειοαμιδίου στην ουδέτερη ή την αποπρωτονιωμένη μορφή του. Τα ligand που χρησιμοποιήθηκαν διαφέρουν μεταξύ τους στις στερεοχημικές και ηλεκτρονιακές ιδιότητές τους. Ακολουθεί η περιγραφή των μοριακών δομών των συμπλόκων, όπως αυτές προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της κρυσταλλογραφίας περίθλασης ακτίνων-Χ. Όλα τα σύμπλοκα χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές της φασματοσκοπίας IR σε στερεά κατάσταση και της φασματοσκοπίας 1H-NMR σε διαλύματά τους σε οργανικούς διαλύτες. Συνδυαστικά, τα δεδομένα φασματοσκοπίας 1Η-NMR και απορρόφησης UV-Vis προτείνουν τη σταθερότητα των δομών των συμπλόκων σε διαλύματά τους για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τα δεδομένα της φασματοσκοπίας απορρόφησης UV-Vis και φασματοσκοπίας φθορισμού των συμπλόκων σε διάλυμα και σε θερμοκρασία δωματίου αναλύονται επίσης με σκοπό τον προσδιορισμό των φωτοφυσικών ιδιοτήτων τους. Από τη φασματοσκοπία φθορισμού και τα φάσματα εκπομπής των συμπλόκων προκύπτει ο φωταυγής χαρακτήρας τους. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των in vitro αντιβακτηριακών μελετών των συμπλόκων αυτών έναντι τεσσάρων αντιπροσωπευτικών Gram (+) και Gram (‒) βακτηριακών στελεχών, που αποδεικνύουν την αξιόλογη ανασταλτική βακτηριοδραστική ικανότητά τους. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται συνοπτικά τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας, δίνονται κάποιες νέες προοπτικές και τίθενται μελλοντικοί στόχοι βάσει των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από αυτήν.
description: Τhe current master’s dissertation aims at the synthesis and characterization of new heteroleptic complexes of Ag(I) and Cu(I) bearing as ligands heterocyclic thioamides combined with phosphines (e.g. PPh3) or biphosphines (P^P), as well as the study of their in vitro antibacterial activity, in order to investigate their potential use as effective antibacterial agents. The first chapter begins with an introduction on the major problem of antibiotic resistance and highlights the urgent need for the design and development of new, effective antimicrobial agents. In this context, the bioactivity and mechanisms of action of Ag(I) and Cu(I) ions and Ag(I) and Cu(I) complexes in bacterial cells are examined. Selected examples of Ag(I) and Cu(I) complexes, exhibiting remarkable in vitro antibacterial activity, that have been reported in the literature before, are also presented. Then follows a presentation of the basic principles of photodynamic inactivation of microorganisms (PDI), as this technique among others, constitutes an alternative strategy for dealing with the problem of antibiotic resistance. At the end of the chapter, the research objectives of this master’s thesis are listed. The second chapter provides the experimental procedures followed for the synthesis, characterization and study of the Ag(I) and Cu(I) complexes synthesized in this work. Specifically, a series of four cationic mononuclear Ag(I) and Cu(I) complexes with different phosphines and the heterocyclic thioamide, 4,6-diaminopyrimidine-2-thiol, in its neutral form and a series of four neutral mononuclear Cu(I) complexes with different phosphines and the heterocyclic thioamide, 5-(4-dimethylaminobenzylidene)-rhodanine, in its deprotonated form were synthesized. The third chapter begins with an extensive discussion on the synthesis of the complexes, which resulted from reactions of Ag(I) and Cu(I) salts with 2 equivalents of PPh3 or 1 equivalent of a diphosphine with 1 equivalent of a heterocyclic thioamide in its neutral or deprotonated form. The ligands used differ from each other in their stereochemical and electronic properties. The molecular structures of all complexes were determined in the solid state by single crystal X-ray diffraction analysis. All complexes were also characterized in the solid state using FTIR spectroscopy and 1H-NMR spectroscopy in their solutions in organic solvents. Combined, 1H-NMR spectroscopy and UV-Vis absorption data suggest the stability of complex structures in their solutions over long periods of time. UV-Vis absorption and fluorescence spectroscopy were used in order to study the optical properties of the complexes. The fluorescence spectroscopy and the emission spectra of the compounds reveal the luminescent character of the complexes. Finally, the results of the in vitro antibacterial studies of these complexes against four Gram (+) and Gram (‒) bacterial strains are presented, demonstrating their significant inhibitory bactericidal activity. In the fourth chapter the main conclusions of this work are summarized and some perspectives for potential future investigation based on the presented results are proposed.