Document

Coordination versatility of aroyihydrazones towards manganese

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
Subject
English abstract
Several aroylhydrazone ligands were synthesized by the Schiff-base condensation reaction of an aldehyde or a ketone with an aroylhydrazide bearing a substituent group in position 2 or 4. The key ligands were H2(3,5-'Buz)L' (from the relevant aldehyde), H2(5-R)-L? (from 2'-hydroxyacetophenone derivatives), H2L" (from 2'hydroxypropiophenone) and HL* [from di(2-pyridyl) ketone or 2-acetyl-4-methyl pyridine]. The chemical identities of these ligands were ascertained by microanalyses and mass spectrometry. Vibrational and 'H-NMR spectroscopic techniques confirmed that these aroylhydrazones are isolated in the keto tautomeric form. These ligands demonstrate remarkable coordination versatility towards manganese due to their propensity to undergo tautomeric transformations imposed by the transition metal ion and triggered by the base in the reaction mixture. Each of these aroylhydrazones was treated with (O2CCH3)2Mn:4H2O in stoichiometric amounts under refluxing and aerobic conditions to produce new bis(chelate) Mn(II), novel mixed-tautomer bis(chelate) Mn(III), ternary Mn(III), dinuclear Mn(III) and novel bis(chelate) Mn(IV) aroylhydrazone complexes. These complexes were characterized by pertinent analytical and spectroscopic methods. The molecular structures of [Mn" (py-L--NO2)2] (1), [Mn"{(3,5-Buz)-L'{H(3,5'Buz)-sal}(OH)) (2), [Mn"" {H(3,5-'Buz)-L--OMe}{(3,5-Buz)-L--OMe}] (3), [Mn'"(5-NO2-L2-NO2)(MeOH)(u-OMe)], (4) and [Mn" (L')2] (5) were determined by single-crystal X-ray diffraction. The X-ray structure of 1 revealed a bis(chelate) manganese(II) complex possessing a severely distorted octahedral MnN4O2 coordination sphere. Compound 2 is a ternary Mn" complex with H(3,5-'Bu2)L'enolate), (3,5-'Buz)-sal (aldehyde anion) and an aqua ligand forming an axially elongated octahedral geometry. Compound 3 represents the first example of a crystallographically elucidated bis(chelate) manganese(III) aroylhydrazone complex and its special features are the mixed keto-enolate coordination and the demonstration of the Jahn-Teller distortion. The X-ray structure of complex 4 revealed a centrosymmetric dinuclear manganese(III) complex with two methoxide bridges; the Mn" centres are in an axially elongated octahedral geometry in accordance with the tetragonal distortion. Compound 5 is a novel bis(chelate) manganese(IV) aroylhydrazone complex with two-fold symmetry of a distorted octahedral geometry. The effective magnetic moments of the manganese complexes revealed an interesting trend. The pyridyl aroylhydrazones stabilized the divalent state (high-spin d', S = 5/2) of manganese whereas the phenolic aroyihydrazones favoured the trivalent (high-spin d", S = 2) and tetravalent (d', S= 3/2) states of manganese. The 3,5-'Buzsubstituted complexes are all in the +3 state. On the other hand, for the monosubstituted complexes, the electron-donating groups in the para-position of the phenolic ring invariably stabilize the +4 state of manganese whereas the electronwithdrawing groups stabilize the +3 state. The RT effective magnetic moment of [Mn"(5-NO2-LA-NO2)(MeOH)(u-OMe)], (4) (Metf = 6.71 MB) is consistent with two non-interacting high-spin Mn(III) ions. By modulating the ligand propertieprincipal oxidation states of manganese were accessed in this aroylhydrazon system.
Arabic abstract
في هذة الدراسة تم تحضير مجموعة من مرتبطات الأرويلهيدرازون عن طريق تفاعلات التكثيف الألدهايد أو كيتون مع أرويلهيدرازايد والتي تحتوي على مجموعة بديلة في الموضع 2 و 4. ومن أهم هذه الأرويلهيدرازونات التم تم تحضيرها هي ' H2L ، Hz ( 5 - R ) - L2 ، H23 , 5 - Bu2 ) L و HL4، وقد تم التحقق من خصائصها الكيميائية باستخدام التحليل الدقيق للعناصر والطيف الكتلي حيث أكدت تقنيات التحليل الطيفي والمغناطيسية النووية للبروتونات بان هذه الأرويلهيدرازونات تكون معزولة في شكل كيتوني توتومري. وتظهر هذه الأرويلهيدرازونات تنوعا بارزا في التنسيق تجاه المنجنيز نظرا لميلها للخضوع لتحولات توتومرية يفرضها أيون العنصر الانتقالي ومن خلال اضافة المحلول القاعدي لمخلوط التفاعل. كل هذه الأرويلهيدرازونات تم معالجتها باضافة مركب المنجنيز اسيتيت تيتراهيدريت بكميات متكافئة مع التسخين والتكثيف في الهواء لتنتج مركبات متنوعة جديدة وفريدة مع المنجنيز ذو التكافؤ الثنائي والثلاثي والرباعي. وقد تم تحليل جميع هذه المركبات والتحقق من خصائصها الكيميائية باستخدام مجموعة من الطرق التحليلية والطيفية.
وقد تم تحديد التركيب الجزيئي للمركبات [Mn' { ( 3 , 5 - ' Bu2) ، ( 1) [ Mn ( py - L - NO22] (3)، ,[(OMe-ر) (Mn ( L ) 2] ، ( 4 ) [ Mn ( 5 - N02 - L2 - NO2 ) ( MeOHI] (5) باستخدام الأشعة السينية البلورية. وأظهرت التحاليل أن المركب 1 هو مركب منجنيز بتكافؤ ثنائي يحتوي على أرويلهيدرازون مزدوج على هيئة اينول وكيتون من MnN40على شكل ثماني غير منتظم، في حين أن المركب 2 هو مركب منجنيز بتكافؤ ثلاثي مرتبط مع أرويلهيدرازون على شكل إينولیت وجزيء ماء ممتد محوريا. أما المركب 3 فهو مركب منجنيز تكافؤه ثلاثي وهو مركب فريد حيث أنه أول مركب المنجنيز يحتوي على أرويلهيدرازون مزدوج على هيئة كيتو-اينوليت ويمثل شكل غير منتظم وفق نظرية يان- تيلير ويحتوي المركب 4 على ذرتين للمنجنيز مرتبطة مع اثنين من الميثوكسید ممتد محوريا وفق نظرية يان تيلير. أما المركب 5 فهو مركب منجنيز فريد بتكافؤ رباعي يحتوي على مركز تناضر على شكل ثماني غير منتظم.
كما كشفت التحاليل المغناطيسية عن نتائج مثيرة للاهتمام، حيث تبين أن الأيرويلهيدرازون الذي يحتوي على البريدين ينتج مركب منجنيز بتكافؤ ثنائي، في حين أن الأيرويلهيدرازون الذي يحتوي على فينول ينتج مركبات منجيز بتكافؤ ثلاثي ورباعي. وأن المركبات التي تحتوي على البيوتایل الثلاثي تنتج مركبات منجنيز بتكافؤ ثلاثي. كما أظهرت النتائج أن المركبات التي تحتوي على مجموعات تتبرع بالإلكترونات في الوضع المعاكس للحلقة الفينولية تثبت دائما حالة المنجنيز +4، في حين أن مجموعات سحب الإلكترونات تثبت الحالة +3، وأن العزم المغناطيسي للمركب 4 في درجة حرارة الغرفة يتفق مع العزم المغناطيسي لذرتين غير متفاعلتين من المنجنيز +3 في وضع دوران عالي الجدير بالذكر بأنه تم الوصول إلى جميع حالات الأكسدة الرئيسية للمنجنيز من خلال تغيير خصائص مرتبطات الأرويلهيدرازون.
Category
Theses and Dissertations