Rhenium- und Technetiumphenylimidokomplexe mit fluorierten Liganden

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung neuer Rhenium- und Technetiumphenylimidokomplexe mit fluorierten organischen Liganden. Zentral ist dabei die Fluorierung des Phenylimidoliganden in para- Position. Die Arbeit ist in drei Abschnitte unterteilt. Im ersten Teil wird die Synthese neuer fluorierter Rhenium(V)- und Technetium(V)-Phenylimidomplexe mit einzähnigen Liganden beschrieben. Die Umsetzung des Rhenium(V)-Oxidokomplexes [ReOCl3(PPh3)2] mit 4-Fluoroanilin in siedendem Toluol führt zu [Re(NPhF)(NH2PhF)Cl3(PPh3)]. Führt man diese Reaktion in Anwesenheit eines Überschusses an Triphenylphosphan durch, so erhält man [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2]. Um analoge Technetiumkomplexe zugänglich zu machen, wurde NH4TcO4 in siedendem Methanol mit R PhNHNHAc (R = F, CF3) und PPh3 umgesetzt und anschließend konzentrier-te wässrige HCl zugegeben. Bei diesen Reaktionen entstehen die Verbindungen [Tc(NPhF)Cl3(PPh3)2] und [Tc(NPhCF3)Cl3(PPh3)2]. Die Technetiumkomplexe sind in Lösung instabil gegen Hydrolyse der Tc=N Bindung. Als Hauptzersetzungsweg wurde die Abspaltung von 4-Fluoro- bzw. 4-Trifluoromethylanilin, die anschließende Reduktion des Technetiumatoms und die Bildung des Technetium(IV)-Komplexes [TcCl4(PPh3)2] ermittelt. [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] und [Re(NPh)Cl3(PPh3)2] wurden mittels Cyclovoltammetrie untersucht und miteinander verglichen. Beider Verbindungen lassen sich in einem quasireversiblen Einelektronenübergang elektrochemisch oxidieren. Der zweite Abschnitt behandelt Reaktionen von [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] mit unterschiedlich fluorierten Acetylacetonderivaten. Bei den Reaktionen mit unfluoriertem Acetyla-ceton (Hacac) sowie Hexafluoroacetylaceton (Hhfac) entstehen die Komplexe [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(acac)] und [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(hfac)]. Aus der Umsetzung von [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] mit Trifluoroacetylaceton (Htfac) erhält man das cis- und das trans-Isomer von [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(tfac)]. Die Dynamik der Isomerenbildung wurde durch Einführen sterisch anspruchvollerer Substi-tuenten in den Acetyalacetonatoliganden untersucht. Dazu wurden zunächst DFT-Rechnungen durchgeführt, um die Energieunterschiede zwischen den Isomeren für die Reste Methyl, Phenyl, Naphtyl und tert-Butyl zu ermitteln. Demnach sind die Energiedifferenzen für [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(tfac)] und [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Phtfac)] gering. Für [Re(NPhF)-Cl2(PPh3)(Naphttfac)] und [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Buttfac)] unterscheiden sich die beiden Isomere in ihren Energien deutlicher. [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] wurde mit HNaphttfac und HButtfac umgesetzt und von den Komplexen [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Naphttfac)] und [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Buttfac)] jeweils das cis- und trans-Isomer erhalten. Mit Hexafluoroacetylaceton wurden zudem die Technetium(V)-Phenylimidokomplexe [Tc(NPh)Cl3(PPh3)2] und [Tc(NPhF)Cl3(PPh3)2] zu den entsprechenden Verbindungen [Tc(NPh)Cl2(PPh3)(hfac)] und [Tc(NPhF)Cl2(PPh3)(hfac)] umgesetzt. Zusätzlich zu den Phenylimidokomplexen wurden die beiden Oxidokomplexe (NBu4)[ReOCl3(hfac)] und (NBu4)[TcOCl3(hfac)] synthetisiert und mittels NMR- und IR-Spektroskopie charakterisiert. Im dritten Abschnitt werden Reaktionen mit Benzoylthioharnstoffen (HR1R2btu) und Thiosemicarbaziden (H2L1a/b) beschrieben. Mit Benzoylthioharnstoffen reagiert [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] zu den Produkten [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(R1R2btu)] (R1 = R2 = Et, Ph; R1 = Ph, R2 = Me). Mit N,N-Diethyl-(4-Fluorobenzoyl)thioharnstoff (Et2-p-F-btu) entsteht der analoge Komplex [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Et2-p-F-btu)]. Die Umsetzung von [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] mit den Thiosemicarbazidliganden H2L1 führte zu den ionischen Verbindungen [Re(NPhF)Cl(HL1)(PPh3)]Cl. Die Komplexe [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Et2btu)], [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(p-F-Et2btu)], [Re(NPhF)-Cl(HL1a)(PPh3)]Cl, [Re(NPhF)Cl(HL1b)(PPh3)]Cl und [Re(NPh)Cl(HL1a)(PPh3)]Cl wurden auf ihre biologische Aktivität gegen Krebszellen sowie Trypanosoma cruzi untersucht. Die Benzoylthioharnstoffkomplexe zeigten, im Gegensatz zu den Thiosemicarbazidkomplexen, gegen Krebszellen eine deutliche cytotoxische Aktivität. Gegen Trypanosoma cruzi zeigten nur die Thiosemicarbazidkomplexe nenneswerte Aktivitäten.

The present thesis describes the synthesis and characterization of new phenylimidorhenium(V) and technetium(V) complexes with fluorinated organic ligands. The fluorination of the phenylimido ligand in para-position represents a central issue. The thesis is devided into three main parts. The first part describes the synthesis of new phenylimidorhenium(V) and -technetium(V) complexes with monodentate ligands. The reaction of the oxido complex [ReOCl3(PPh3)2] with 4-fluoroaniline in boiling toluene gives [Re(NPhF)(NH2PhF)Cl3(PPh3)]. Addition of an excess of triphenylphosphine to this reaction mixture leads to the formation of [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2]. Reactions of NH4TcO4 with R PhNHNHAc (R = F, CF3), PPh3 and HCl in boiling methanol give the corresponding technetium complexes [Tc(NPhF)Cl3(PPh3)2] and [Tc(NPhCF3)-Cl3(PPh3)2]. The obtained technetium(V) complexes are unstable in solution. Following the main decom-position pathway, the Tc=N-bond gets hydrolyzed and the fluorinated aniline is released. Thus, the technetium(IV) complex [TcCl4(PPh3)2] is formed as one of the decomposition products. The redox behavior of [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] and [Re(NPh)Cl3(PPh3)2] has been investigated using cyclic voltammetry. Both compounds can be oxidized in a quasireversible one-electron transfer. In the second part of the thesis, reactions of [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] with differently fluorinated acetylacetone derivatives are discussed. Reactions with non-fluorinated acetylacetone (Hacac) and hexafluoroacetylacetone (Hhfac) lead to the complexes [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(acac)] and [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(hfac)]. The reaction with trifluoroacety-lacetone (Htfac) gives cis- and trans isomers of [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(tfac)]. In order to study the dynamics of the formation of these isomers, sterically more demanding groups have been introduced to the acetylacetonato ligands. The increase of the steric bulk of the ligands result in an increase of the energy gap between the two isomers. This has been confirmed using DFT calculations for methyl-, phenyl-, naphtyl- and tert- butyl-substituted trifluoroacetylacetones. For [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(tfac)] and [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Phtfac)] the isomers are very similar in energy, whereas the energy difference increases when naphtyl and tert-butyl groups are used. Hence, reactions of [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] with HNaphttfac and HButtfac have been performed, giving the corresponding isomers of [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Naphttfac)] and [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Buttfac)] with the corresponding trans-isomers being the preferred ones. Additionally, reactions of the phenylimidotechnetium(V) complexes [Tc(NPh)Cl3(PPh3)2] and [Tc(NPhF)Cl3(PPh3)2] with hexafluoroacetylacetone have been done. They give the corresponding compounds [Tc(NPh)Cl2(PPh3)(hfac)] and [Tc(NPhF)Cl2(PPh3)(hfac)]. The third part of the thesis describes reactions with benzoylthioureas (HR1R2btu) and thiosemicarbazides (H2L1a/b). [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] reacts with benzoylthioureas forming products of the general composition [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(R1R2btu)] (R1 = R2 = Et, Ph; R1 = Ph, R2 = Me). With N,N-diethyl-(4-fluorobenzoyl)thiourea (Et2-p-F-btu), the analogous complex [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Et2-p-F-btu)] is formed. Reactions of [Re(NPhF)Cl3(PPh3)2] with the thiosemicarbazide ligands H2L1a/b lead to ionic compounds of the composition [Re(NPhF)Cl(HL1a/b)(PPh3)]Cl. The five complexes [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Et2btu)], [Re(NPhF)Cl2(PPh3)(Et2-p-F-btu)], [Re(NPhF)Cl(HL1a)(PPh3)]Cl, [Re(NPhF)Cl(HL1b)(PPh3)]Cl and [Re(NPh)Cl(HL1a)(PPh3)]Cl have been tested for their biological activities against cancer cells and Trypanosoma cruzi. The complexes with benzyolthioureas show, in contrast to those with the thiosemicarbazide ligands, reasonable activities against cancer cells. Against Trypanosoma cruzi, only the thiosemicarbazide complexes are active.