Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 110-121.

This thesis presents the Synthesis, Structural Elucidation, and
Biomedical Evaluation of a new class of hydrophilic Schiff base ligands and
their corresponding transition metal Complexes involving Cu(II), Fe(III),
VO(II), and Pd(II). The Schiff bases were synthesized via condensation
reactions between Sulfanilic acid sodium salt derivatives and substituted
salicylaldehydes (bromosalicylaldehyhe, 3-ethoxysalicylsldehyde),
Phthaldialdehyde, yielding a water-soluble azomethine ligands (BSSA,
ESSA, SAPA, respectively), and also, condensation reactions between
Anthranilic acid with phtaldialdehyde yielding azomethine
ligands(H2BAPA). The resulting metal chelates were systematically
characterized using elemental analysis, molar conductivity, magnetic
susceptibility, FT-IR, UV–Vis, 1HNMR, C13NMR, conductivity, magnetic
susceptibility measurements, thermal analysis (TGA), and supported by
Density Functional Theory (DFT) calculations. The data obtained from
spectral investigation, especially 1H and 13CNMR confirmed the formation of
azomethine nitrogen in the ligands structure.
The coordination geometry was deduced from spectroscopic and
magnetic studies: square planar (Pd(II)), distorted octahedral for all (Cu(II))
complexes except for ESSACu is square planar, octahedral for (Fe(III))
complexes, and square pyramidal (VO(II)) complexes. Job’s method and
mole ratio analyses confirmed the metal-to-ligand stoichiometry to be 1:2 for
most complexes, BSSA, and ESSA, except for ESSAPd, SAPA ,and BAPA
complexes is showed 1:1 M:L ratio. The pH profile revealed that the wide
range of pH stability of the investigated complexes is at pH =3~ 11 in all of
them.
Thermogravimetric (TGA) analysis data indicated the high stability for all the
prepared imine complexes and suggested the presence of lattice and/or
coordinated water molecules in the structure of the complexes.
The Coats–Redfern method has been used to calculate the kinetic and
thermodynamic parameters for the prepared imine complexes. The molar
conductance of the prepared complexes in fresh solutions of DMF lies in the
range 153.25-190.55 Ω-1 cm2 mol-1 for BSSA, ESSA, and SAPA Schiff base
complexes, indicating their electrolytic behavior, and the range 9.80 -14.75
Ω-1cm2mol-1, for the prepared BAPA imine complexes, indicating their non-
electrolytic behavior. The theoretical DFT calculations were applied to verify the molecular
geometry of chelators and their complexes. The geometry optimization
results are in agreement with experimental observations. The lowest energy
geometries were calculated, applying density functional theory and using the
Gaussian09 program. The DFT/B3LYP/LANL2DZ level of theory was used
for the geometry optimization to get the lowest energy structures for ligands
and their complexes.
The biological activities of the complexes were comprehensively
evaluated. Antimicrobial assays against three types of bacteria such as
(Serratia marcescence(-ve), Escherichia coli (-ve), and Microccus luteus
(+ve)) and three types of fungi (Asperagillus flavus, Getrichm candidum, and
Fusarium oxysporum) using well diffusion method. The results revealed
significant antibacterial and antifungal activities for all prepared complexes,
with Pd(II) complexes exhibiting the highest potency. Antioxidant properties
assessed by the DPPH assay indicated superior radical scavenging capacity,
especially for Pd(II) derivatives.Cytotoxic studies using HCT-116
(Colon), HepG2 (Liver), and MCF-7 (Breast) cancer cell lines demonstrated
pronounced anticancer activity, where Pd(II) complexes showed IC₅₀ values
comparable to or better than standard drugs.
DNA-binding affinity was explored using spectrophotometric titrations,
viscosity measurements, and gel electrophoresis. The interaction modes
suggested intercalative and electrostatic binding, with calculated binding
constants and negative ΔG* values confirming spontaneous binding.
Molecular docking simulations further supported the in vitro findings,
demonstrating favorable binding energies and interaction profiles with DNA
and selected protein targets.
Overall, the study provides valuable insights into the design of
hydrophilic Schiff base metal complexes with promising pharmaceutical
potential, highlighting their multifunctional role as agents for antimicrobial,
antioxidant, and anticancer applications.

تتناول هذه الدراسة تصميم وتحضير فئة جديدة من قواعد شيف الجديدة المحبة للماء ومعقداتها مع بعض الفلزات الانتقالية مثل النحاس الثنائي، الحديد الثلاثي، الفاناديوماوكسيد الثنائي، والبلاديومالثنائيزتم تحضير قواعد شيف من خلال تفاعلات تكاثف بين مشتقات ملح صوديوم حمض السلفانيليكوألدهيداتساليسيلية مستبدلة (بروموساليسيلألدهيد، 3-إيثوكسيساليسيل ألدهيد)، بالإضافة إلى الفثالدألدهيد، مما أسفر عن قواعد أزوميثين قابلة للذوبان في الماء (BSSA, ESSA, SAPA) على التوالي)، وأيضاً من خلال تفاعلات تكاثف بين حمض الأنثرانيليكوالفثالدألدهيد لإنتاج قواعد أزوميثين (H2BAPA).
تم توصيف المعقدات المعدنية الناتجة باستخدام تحليل العناصر، التوصيلية المولارية، الحساسية المغناطيسية، مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR)، الأشعة فوق البنفسجية-مرئية (UV–Vis)، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي ¹H و¹³C، التحليل الحراري (TGA)، بالإضافة إلى دعم من حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). أكدت البيانات الطيفية، وخاصة NMR، تكوين رابطة النيتروجين للأزوميثين في بنية الليجندات .
تم استنتاج الهندسة الفراغية من الدراسات الطيفية والمغناطيسية: بلانارية مربعة لمعقدات البلاديوم الثنائي، ثماني الأوجه المشوهة لمعقداتالنحاس الثنائي باستثناءESSACuالذي أظهر بلانارية مربعة، ثماني الأوجه لمعقدات الحديد الثلاثي، وهرمية مربعة لمعقداتالفاناديوم أكسيد الثنائي و أكدت طريقة جوب وتحليل نسبة المول المعدل نسبة الفلز إلى الليجند بـ1:2 لمعظم المعقدات (BSSA, ESSA)، باستثناءESSAPd ومعقدات SAPA و H2BAPA بنسبة 1:1.
أظهرت دراسة مدى ثباتية الرقم الهيدروجيني أن المعقدات مستقرة ضمن مدى واسع يتراوح بين 3 إلى 11.وأظهرت بيانات التحليل الحراري (TGA) ثباتًا عاليًا للمعقدات المحضرة، وأشارت إلى وجود جزيئات ماء مرتبطة أو مدمجة في البنية البلورية.
تم حساب المعاملات الحركية والثرموديناميكية باستخدام طريقة كوتس–ريدفيرن. تراوحت التوصيلية المولارية في محاليل DMF الطازجة للمعقدات BSSA،ESSA، SAPAبين 153.25 - 190.55اوم -1سم2 مول⁻1، مما يدل على سلوكها الإلكتروليتي، بينما تراوحت للمعقدات BAPA بين 9.80 - 14.75اوم-1سم2 مول⁻1، مما يشير إلى سلوكها غير الإلكتروليتي.
تم إجراء حسابات DFT النظرية للتحقق من الهندسة الجزيئية لليجندات ومعقداتها، وكانت نتائج تحسين الهندسة متوافقة مع الملاحظات التجريبية. استخدم برنامج Gaussian09 لتحسين البنية عند مستوى النظرية DFT/B3LYP/LANL2DZ.
تم تقييم النشاطات البيولوجية للمعقدات بشكل شامل. أجريت اختبارات مضادة للميكروبات ضد ثلاثة أنواع من البكتيرياSerratiamarcescence ) ، Escherichia coli، Micrococcus luteus) وثلاثة أنواع من الفطريات (Aspergillusflavus، Geotrichumcandidum،Fusariumoxysporum) باستخدام طريقة الانتشار في الأوساط الهلامية. كشفت النتائج عن نشاط مضاد للبكتيريا والفطريات ملحوظ لجميع المعقدات، وكان لمعقداتالبلاديوم الثنائي أعلى فعالية.
أظهرت اختبارات مضادات الأكسدة باستخدام اختبار DPPH قدرة ممتازة على التقاط الجذور الحرة، خاصة لمشتقاتالبلاديوم الثنائي .و أظهرت دراسات السمية الخلوية باستخدام خطوط خلايا سرطان القولون، والكبد، والثدينشاطًا مضادًا للسرطان ملحوظًا، حيث قدمت معقدات البلاديوم الثنائي قيم IC₅₀ مشابهة أو أفضل من الأدوية القياسية.
تم استكشاف قدرة الربط مع الحمض النووي باستخدام معايرات طيفية، وقياسات اللزوجة، والرحلان الكهربائي الهلامي، مشيرة إلى أنماط تداخل وربط إلكتروستاتيكي، مع ثوابت ربط وقيم ΔG*سالبة تؤكد الربط التلقائي. دعمت محاكاة الالتحام الجزيئي النتائج المعملية، موضحة طاقات ارتباط مناسبة ونماذج تفاعل إيجابية مع الحمض النووي وبعض البروتينات المستهدفة.
بوجه عام، تسهم هذه الدراسة في تقديم رؤى هامة حول تصميم معقدات فلزية لقواعد شيف محبة للماء، ذات إمكانات دوائية واعدة، وتسليط الضوء على دورها كعوامل متعددة الوظائف في التطبيقات المضادة للميكروبات، ومضادات الأكسدة، ومضادات السرطان.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.