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New Stable Diamagnetic Rhenium Synthons: Understanding their Chemistry for Potential Life Sciences Applications

English title New Stable Diamagnetic Rhenium Synthons: Understanding their Chemistry for Potential Life Sciences Applications
Applicant Zobi Fabio
Number 196967
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Département de Chimie Université de Fribourg
Institution of higher education University of Fribourg - FR
Main discipline Inorganic Chemistry
Start/End 01.01.2021 - 31.12.2024
Approved amount 293'833.00
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Keywords (7)

Chelating ligands; Monodentate ligands; Reactivity; Dicarbonyl; N-heterocyclic carbene; Rhenium; Synthons

Lay Summary (Italian)

Lead
In sintesiMolecole che contengono metalli sono chiamate "complessi inorganici o organometallici". Complessi inorganici contenenti il metallo renio (Re) sono studiati già da molto tempo per le loro ricche proprietà fotochimiche e fotofisiche e per le loro potenziali applicazioni come agenti diagnostici e antitumorali, elettro- o foto-catalizzatori e come materiali fotosintetici e supramolecolari artificiali. La chimica di queste molecole ruota quasi del tutto intoro a nuclei inorganici in cui il renio è leagto a tre molecole di monossido di carbonio (CO). Non si conoscono attualmente procedure sintetiche che permettanno accesso ad altri nuclei stabili di renio con un numero inferiore di CO e che, allo stesso tempo, permettano di trasformare e studiare con facilità la chimica e le proprietà di queste molecole. Il progetto intende fornire un contributo in tal senso.
Lay summary
Soggetto e obiettivo

Nei primi mesi del 2020, durante lo studio dellla chimica fondamentale del renio, siamo stati in grado di accedere a complessi inorganici di renio con un nucleo stabile con sole due molecole di monossido di carbonio legate al metallo. Questi composti sono stabili, ma allo stesso tempo possono essere chimicamente transformati con relativa semplicità. Come tali, queste molecole sono senza precedenti. 
Il nostro obiettivo principale è quello di studiare la chimica e le proprietà di questi nuovi complessi in modo da permettere alla comunità scientifica di sfruttare questo nuovo nucleo, e di contribuire a una migliore comprensione della chimica del metallo per le sue varie applicazioni. In particolare le molecole verranno studiate come possiili agenti diagnostici, antibatterici e antitumorali. 
Essendo le molecole nuove, la prima fase del progetto sarà dedicata a stabilire procedure sintetiche smplici ed affidabili in modo da accedere ad una vasta gamma di molecole. Immediatamente successiva, ed in parte in parallella a questa, la seconda fase del progetto sarà incentrata sullo studio delle proprietà chimico-fisiche delle molecole. La terza fase (condotta in collaborazione con gruppi di ricerca internazionali) valuterà le applicazioni delle molecole come possiili agenti antibatterici e antitumorali.

Contesto socio-scientifico

Il nostro lavoro permetterà di raccogliere nuove e importanti informazioni fondamentli sulla chimica di complessi inorganici contenenti il metallo renio. Inoltre, questo programma di ricerca contribuirà anche a una formazione interdisciplinare di alta qualità per studenti laureati e contribuirà ad ampliare la base di conoscenze in chimica inorganica e organometallica. L'obbiettivo ultimo è la scoperta di nuovi antibiotici e sostanze antitumorali.
Direct link to Lay Summary Last update: 05.10.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Abstract

In this SNFS application we describe new stable diamagnetic rhenium (I) molecules able of acting as synthons for the preparation of a variety of new complexes. The research program we propose aims at understanding the fundamental chemistry of these new species and at exploiting the synthetic pathways we have established for the preparation of other related synthons with different supporting chelating ligands. The research activities are essentially of purely scientific/academic nature in that we will study the chemistry and physical properties of the new species. It is difficult at the moment to predict possible applications of the molecules but we will study them aiming initially at life sciences applications.Context: The chemistry of metal complexes of the bidentate diimine Re(I) tricarbonyl core is widely investigated due to the rich photochemistry and photophysics of the molecules, their potential applications as diagnostic and anticancer agents, electro- and photoinduced-catalysts, artificial photosynthetic and supramolecular materials. In comparison, the chemistry of the Re(I) dicarbonyl core (cis-[Re(I)(CO)2]) is rare and dominated by p-acids ligands. These effectively replace electronically the role of the “missing” carbonyl, stabilize the d6 core via p-back bonding, but in most cases render the species substitutionally inert thereby limiting our understanding of the core. While investigating the chemistry and redox reactions of the cis-[Re(II/III)(CO)2Br4]2-/- anions for the realization of CO-releasing molecules, we were able to synthetically access in good yield stable diamagnetic rhenium(I) complexes of formula cis-[Re(I)(CO)2(N?N)X2]- and cis-[Re(I)(CO)2(N?N)XL]n, where N?N is a a-diimine ligand, L is a monodentate s-donor ligand and X is an exchangeable halide (p-base). The molecules are unique in the field in that L is not a p-acid, they are substitutionally labile, stable aerobically in protic solvents and represent therefore a gateway to unexplored chemistry. Aims: The fundamental aims of this project are:1)Understand and expand the coordination and solution chemistry of new stable cis-[Re(I)(CO)2(N?N)XL]n complexes (where N?N = a-diimine ligand, X = halide, L = monodentate ligand not of the p-acid type, i.e. PR3, NCR, CNR) with classical ligands and bio-molecules. 2)Identify new synthetic routes for the preparation of stable cis-[Re(I)(CO)2(Y?Y)XL]n complexes supported by bidentate ligands (Y?Y) not of the a-diimine type and study their coordination and solution chemistry.
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