$^{195}Pt$ NMR spectroscopy is used to determine reaction mechanisms, the structure and the stability of complexes formed by reactions of platinum(II) with dicarboxylates. $^{195}Pt$ chemical shifts are sensitive primarily to the set of bound donor atoms and secondarily to the geometry of the complex and structure of the ligands. To understand the complexation behavior and structure of complexes formed, ring size effect of dicarboxylates with various chain size and steric effect of substituents in methylene site between carbonyl groups are investigated.
As the reaction progresses, the number of oxygen donor changes from 0 to 4, the chemicalshifts move into the downfield and the chemical shifts of $Pt(LH-O)Cl_3^{2-}$ (3) (L= ac, ox, mal, mmal, emal, bmal, suc, glu) are similar. $^{195}Pt$ resonances for 3 are independent on the types of ligand which bind to Pt(II). The chemical shift values resulting from the cis-$PtL_2 Cl_2^{2-}$ (L=oxygen donor, ac, ox, mal, suc, glu) seem to depend on the chain size of the dicarboxylate ligands: the chemical shifts of Pt-suc and -glu are given in relatively downfield region compared to those of Pt-ox and -mal, those are given in similar region of the Pt-ac. This suggests that succinate and glutarate may be incapable of forming seven and eight membered chelate rings. A series of substituted malonates forming six-membered ring system, to see the substituent effect of dicarboxylates, are used. The chemical shifts of disubstituted malonates are more downfield than that of monosubstituted. In the monosubstituted malonates, the chemical shifts move to the downfield when the size of alkyl chain increases. However the $^{195}Pt$ chemical shift of methylmalonate was abnormally observed in the most upfield region. From the variable-temperature $^{195}Pt$ NMR of $Pt(mmal)_2^{2-}$ and $Pt(emal)_2^{2-}$, $Pt(mmal)_2^{2-}$ have fast exchange process between syn- and anti-species because of the small methyl group. In contrast, the $Pt(emal)_2^{2-}$ with steric hindrance have slow exchange process. While the chemical shift difference between $Pt(mal)_2^{2-}$ and $Pt(mmal)_2^{2-}$ is small (31 ppm), the value between $Pt(mmal)_2^{2-}$ and $Pt(emal)_2^{2-}$ is relatively very large (99 ppm). This unique large chemical shift difference may be resulted from the conformational change in six-membered chelate ring. $Pt(mal)_2^{2-}$ and anti-$Pt(mmal)_2^{2-}$ obtained by X-ray crystallography have bis boat conformations in an anti orientation. From the $^{13}C$ NMR data and Chew Draw 3D simulation, anti-$Pt(emal)_2^{2-}$ and -$Pt(bmal)_2^{2-}$ have two types of dicarboxylate ligands therefore bis chelate rings are nonequivalent in solution though the structures of these in the solid state are under investigation. This abnormal chemical shift trend is smilar to that of the (DACH)Pt(L) (L=mal, mmal, emal, bmal). This results may be applied to the pharmacokinetic study of potential antitumor reagents.
백금-195 핵자기공명법을 이용하여 수용액상에서 백금(II)과 다양한 디카르복실레이트 (dicarboxylate)로 형성된 착물의 배위성질, 구조, 안정성을 규명하기 위해 디카르복실레이트의 사슬 크기에 따른 고리효과 (ring size effect)와 디카르복실레이트의 메틸렌 자리에서의 치환기의 입체장애효과 (steric effect)를 살펴 보았다. 백금-195의 화학적 이동값은 일차적으로 백금과 결합하는 주게원소의 종류에, 이차적으로 착물의 기하학적 구조와 리간드의 구조에 매우 민감하다.
반응이 진행하면서 백금과 결합하는 주게원소의 수가 증가할수록 화학적 이동값이 낮은 자장영역으로 이동한다. $PtCl_4^{2-}$ (1)로부터 산소주게로 한자리 치환된 $Pt(LH-O)Cl_3 ^{2-}$ (3)(L=ac, mal, mmal, emal, bmal, suc, glu)에서 백금-195의 화학적 이동값은 거의 비슷하다. 1가산이나 2가산의 한자리 산소주게의 백금-195에 대한 가림효과는 거의 유사하다는 것을 보여준다. 그러나, 두개의 산소주게로 치환된 $PtL_2Cl_2^{2-}$인 경우에 succinate와 glutarate는 1가산인 acetate와 거의 같은 화학적 이동값을 나타내고 malonate 유도체들은 이보다 훨씬 높은 자장영역으로 이동한다. 이것으로 malonate 유도체들은 백금(II)과 육각형고리를 이루는 반면, succinate와 glutarate는 고리를 형성하지 않음을 알 수 있다. 육각형고리를 형성하는 malonate 시스템에 대해 치환기의 입체장애효과를 살펴 보았다. 디카르보닐기사이의 메틸렌 자리에 치환기의 수가 증가할수록 화학적 이동값은 낮은 자장영역으로 이동하였다: mmal (δ=-992 ppm), dmmal (δ=-903 ppm), emal (δ=-936 ppm), demal (δ=-879 ppm). 치환기가 하나인 경우, 알킬 사슬의 길이 증가(mal, mmal, emal, bmal)에 따라 낮은 자장영역으로 화학적 이동값이 이동하는데 methylmalonate는 이 경향성에서 벗어남을 보였다. 온도함수 백금-195 NMR로부터 $Pt(mmal)_2^{2-}$ (10)는 메틸기의 크기가 작아 syn, anti isomers사이의 전환 반응이 빠르고 $Pt(emal)_2^{2-}$ (10)는 큰 에틸기로 입체장애를 가지므로 전환 반응이 느리다. $Pt(mal)_2^{2-}$와 anti-$Pt(mmal)_2^{2-}$ 사이의 화학적 이동값의 차이는 적은 반면 (31 ppm), anti-$Pt(mmal)_2^{2-}$와 anti-$Pt(emal)_2^{2-}$ 사이의 값은 차이가 아주 크므로 (99 ppm), 이 차이는 백금과 이루고 있는 육각형고리의 구조가 변화했기 때문이다.$Pt(mal)_2^{2-}$와 anti-$Pt(mmal)_2^{2-}$는 두 개의 boat형태가 anti방향을 이루고 anti-$Pt(emal)_2^{2-}$와 anti-$(bmal)_2^{2-}$는 입체장애가 크게 증가하여 다른 형태로 구조가 바뀔 것으로 기대된다. 현재 anti-$Pt(emal)_2^{2-}$와 anti-$Pt(bmal)_2^{2-}$의 X-ray 구조를 밝히기 위해 연구가 진행중 인데 $^{13}C$ NMR과 Chem Draw 3D plus program simulation에 의해 이들의 구조는 두 개의 육각형고리가 다른 형태를 이루고 있음을 알 수 있다. 위의 특이한 화학적 이동값 경향은 잠재적 제 2, 3세대 항암제로 쓰일 수 있는 (DACH)Pt(L) (L=mal, mmal, emal, bmal)의 경향과 동일하였다. 따라서 본 연구를 디카르복실레이트를 가지는 항암제의 약물동력학 연구(pharmacokinetic study)에 적용할 수 있을 것이다.
