Bazı metal barbitürat komplekslerinin yapısal karakterizasyonu, kuantum mekaniksel yöntemlerle incelenmesi ve biyolojik aktivite tahminleri
Structural characterization of some metal barbiturate complexes, investigations by quantum mechanical methods and biological activity predictions
Yazar: MERVE İZMİRLİ
Danışman: DOÇ. DR. MUHİTTİN AYGÜN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kristal yapı = Crystal structure

Özet:
Bu tez çalışmasında, barbitürik asit türevi olan 1,3-dimetil-2,4,6-triokso-hekzahidro-pirimidin-5-(2,6-dimetilfenilamino)metilen (HL1) ve 1,3-dimetil-2,4,6-triokso-hekzahidro-pirimidin-5-(8-kinolilamino)metilen (HL2) ligandlarının, HL1 ligandı ile sentezlenen üç adet yeni bakır(II) kompleksinin ve HL2 ligandı ile sentezlenen üç adet yeni bakır(II) ve nikel(II) kompleksinin moleküler ve kristal yapıları, tek kristal X-ışını kırınımı yöntemiyle belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (DFT/B3LYP/6-311G(d,p)) ile gerçekleştirilen hesaplamalarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, bileşiklerin biyolojik aktivitelerine yönelik tahmine dayalı bir çalışma, PASS (biyolojik olarak aktif maddeler için aktivite spektrumlarının tahmini) çevrimiçi yazılımı kullanılarak yapılmıştır.

SC-XRD çalışmaları, HL1 komplekslerinin moleküler yapısında; Cu merkezinin 2[Cu(L1)2] (1)'de bozulmuş kare düzlemsel, 2[Cu(L1)2(4,4'bpy)] (2) ve Cu(L1)2(CH3)2SO (3)'de ise sırasıyla ilave edilen ajan (4,4' bipiridin) ve çözücü (DMSO) koşullarına bağlı olarak bozulmuş kare-piramidal durumda bulunduğunu ortaya koymaktadır. [M(L2)2]'nin (M= Cu (4 ve 5), Ni (6)) moleküler yapılarında, metal iyonları bozulmuş oktahedral çevreye sahiptir. Komplekslerin kristal yapıları C–H···O, C–H···π and π···π etkileşimleri oluşturma eğilimi göstermektedir. Kovalent olmayan etkileşimlerin araştırılması, yapılarda benzer etkileşimlerin gözlenmesine rağmen, moleküler yapıya bağlanan ek ajan veya çözücü molekülüne, kristal örgüdeki kristallendirme çözücüsüne, molekül iskeletindeki metal iyonunun cinsine bağlı olarak komplekslerin paketlenme yapılarındaki farklılığa dikkati çekmektedir.

Molekülün optimize edilmiş geometrisinden hesaplanan geometrik parametreler deneysel olarak elde edilenlerle uyumludur. 

PASS çevrimiçi yazılımı kullanılarak biyolojik aktivitelere yönelik tahmine dayalı çalışma, CYP2H substratı, hücre yapışma molekülü inhibitörü ve reseptör antagonisti olarak ligandlar ve kompleksleri için iyimser aktiviteler göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, molecular and crystal structures of two barbituric acid ligands, 1,3-dimethyl-2,4,6-trioxo-hexahydro-pyrimidine-5-(2,6-dimethylphenylamino)methylene (HL1) and 1,3-dimethyl-2,4,6-trioxo-hexahydro-pyrimidine-5-(8-quinolylamino)methylene (HL2), three novel Cu(II) complexes synthesized by ligand HL1, and three novel Cu(II) and Ni(II) complexes synthesized by HL2 were determined by single crystal X–ray diffraction technique. The results obtained were compared to computations, performed by Density Functional Theory (DFT/B3LYP/6-311G(d,p)). Additionally, a predictive study for the biological activities of the compounds was done using PASS (prediction of activity spectra for biologically active substances) online software.

SC-XRD studies revealed that in the molecular structure of complexes of HL1, Cu center is distorted square-planar in 2[Cu(L1)2] (1), while it is found in distorted square-pyramidal in relation to additional agent (4,4' bpyridine) and solvent (DMSO) conditions in 2[Cu(L1)2(4,4'bpy)] (2) and Cu(L1)2(CH3)2SO (3), respectively. In the molecular structure of [M(L2)2] (M= Cu (4 and 5), Ni (6)), metal ions possess a distorted octahedral environment. Crystal structures of all complexes reveal a tendency to form C–H···O, C–H···π and π···π interactions. Exploring noncovalent interactions in complexes, despite observed similar interactions in structures, indicates the difference in packing due to the additional agent or solvent molecule fused in molecular structure, solvent of crystallization in lattice and different metal ion in molecular backbone.

The geometric parameters calculated from the optimized geometry of the molecule are in agreement with those obtained experimentally.

Predictive study for the biological activities using PASS online software showed optimistic activities for all compounds as a CYP2H substrate, cell adhesion molecule inhibitor and nicotinic receptor antagonist.