Hatem Mohamed Shehata Abd Alraziq, <br/><br/>
Study of organotin complexes of some  Schiff bases of hydrazone ligands and  their effects as antioxidants,  antimicrobials and antitumor/ 
 دراسة متراكبات القصدير العضوي مع بعض قواعد شيف لليجندات الهيدرازون وتأثيراتها كمضادات للأكسدة وللميكروبات وللأورام/ 
Hatem Mohamed Shehata Abd Alraziq ; supervisors: Prof. Dr. Mohamed Refaat Shehata, Dr. Abeer Taha Ibrahim. 
 - 117 pages :   illustrations ;   25 cm. +   CD. 
<br/><br/>Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.   
<br/><br/>Bibliography: pages 101-113. 
<br/><br/> The present thesis comprises two main parts:<br/>The first part of the thesis work is focused on the preparation <br/>and characterization of the model dimethyltin(IV) dichloride <br/>with Schiff bases of hydrazone ligands have been done. Also, the <br/>work is focused on the equilibrium studies of the interaction of <br/>Complex formation equilibria of dimethyltin(IV) involving <br/>hydrazone ligand (L1), which has been studied by applying <br/>potentiometric measurements. All the potentiometric studies <br/>were done at 25ºC and 0.1M ionic strength. Density Functional <br/>Theory (DFT) calculations have been executed to study the <br/>equilibrium geometry of hydrazone Schiff bases and their <br/>dimethyltin(IV) complex. The optimization structures using the <br/>Gaussian 09 program reveal that the Sn atom is six-coordinate in <br/>an octahedral geometry with some distortion where the <br/>hydrazone nitrogen atoms and the two chlorides are in one plane<br/>Finally, Antitumor activity of the dimethyltin(IV) complex was <br/>screened against breast cancer (Mcf-7). The anti-microbial <br/>activities of all species have been screened against various <br/>strains of bacteria antimicrobial Staphylococcus aureus <br/>(+ve), Klebsiella pneumonia (- ve), Escherichia coli (-<br/>ve) and against antifungal Candida albicans.<br/>Summary<br/>----------------------------------------------------------------<br/>9 6<br/>The second part contains the preparation and characterization of <br/>a solid complex the thesis work is focused on the preparation <br/>and characterization of the model dibutyltin(IV) dichloride with <br/>Schiff bases of hydrazone ligands have been done. Density <br/>Functional Theory (DFT) calculations have been executed to <br/>study the equilibrium geometry of hydrazone Schiff bases and <br/>their dibutyltin(IV) complex. The optimization structures using <br/>the Gaussian 09 program reveal that the Sn atom is sixcoordinate in an octahedral geometry with some distortion where <br/>the hydrazone nitrogen atoms and the two chlorides are in one <br/>plane Finally, the Antioxidant activity dibutyltin(IV) complex <br/>was studied. The anti-microbial activities of all species have <br/>been screened against various strains of bacteria antimicrobial<br/>Staphylococcus aureus (+ve), Klebsiella pneumonia (-<br/>ve), Escherichia coli (-ve) and antifungal Candida <br/>albicans. <br/>The contents of the thesis are summarized in the <br/>following:<br/>I) The introduction includes a short outline of the important role <br/>of metal ions in the chemotherapy of tumors. Previous studies <br/>on the organotin metal complexes with hydrazone and its <br/>derivatives related to the present investigation.. <br/>II) The experimental part contains the reagents used and the <br/>methods of synthesis. The techniques and instruments are <br/>summarized. The experimental conditions linked to acid <br/>dissociation processes and those in complex formation are <br/>given. Methods and computer programs used for the <br/>calculation of formation constants (MINIQUAD), their <br/>Summary<br/>----------------------------------------------------------------<br/>9 7<br/>concentration distributions (SPECIES), theoretical calculation <br/>of DFT(Gaussian 09 program) at the B3LYP/GENCEP level <br/>and molecular docking studies (MOA2019 software) are <br/>given. Also, the methods for testing the microbial activity and <br/>carcinogenic activity of free ligand (hydrazone) and its <br/>complexes with Sn(IV) in vitro are explained. <br/>III) The results obtained are given and discussed.<br/>The main achievements and views discussed can be <br/>represented as follows:<br/>Pa rt I: Complex formation equilibria of <br/>dimethyltin(IV) with hydrazone ligand. <br/>1 ) Acid-base equilibria of hydrazone ligand<br/>Hydrazone ligand (L1) was doubly protonated in <br/>solution with the addition of HCl in the ratio of 1:2 to <br/>give H2L12 + (doubly protonated hydrazone ligands). The <br/>potentiometric titration curve obtained shows the <br/>neutralization of two H+ atoms. This is confirmed by <br/>the results of the calculation, where potentiometric data <br/>are fitted considering two acid - base equilibria.<br/>2 ) Acid-base equilibria of dimethyltin(IV).<br/>The hydrolysis of dimethyl tin (IV) cation in aqueous <br/>solution was studied by several research groups. The <br/>potentiometric data were fitted considering the <br/>formation of the species 10- 1, 10 - 2, 10- 3, 10-4 and 20 -<br/>2 .<br/>Summary<br/>----------------------------------------------------------------<br/>9 8<br/>P P<br/>The dimerizing ability of the aqua -hydroxo complex is <br/>described by general equilibrium.<br/>3 ) Interaction of dimethyltin with Hydrazone ligand <br/>The dimethyltin(IV) halide complexes were octahedral <br/>with the methyl groups in the trans- positions. The <br/>structure of DMT complexes can have two methyl <br/>groups in the trans or cis position, depending on the <br/>ligand . The potentiometric titration curve of protonated <br/>H2L1 2 + i n the presence and absence of DMT are <br/>compared. The complex titration curve is significantly <br/>lower than the H2L1 2 + curve; this corresponds to the <br/>formation of a complex species through the release of <br/>hydrogen ion.<br/>4 )Fabrication and investigation of the Solid complex:<br/>The solid complex o f dimethyltin(IV) complex is <br/>prepared and investigated by different tools of analysis <br/>such as elemental analysis, FT-I R, nuclear magnetic resonance <br/>(1H-NMR) spectroscopy and thermal analysis(TGA) and <br/>mass spectroscopy. <br/>Thermogravimetric analysis for dimethyltin(IV) <br/>complex is performed. The TGA curves of <br/>dimethyltin(IV) complex show two decomposition steps <br/>and the residue is tin metal. <br/>5 )Density Functional The ory(DFT)<br/>Theoretical calculations were done to characterize the most <br/>optimized geometry of the ligand and its complexes with Sn(IV). <br/>Summary<br/>----------------------------------------------------------------<br/>9 9<br/>In the complex, the tin atom is six-coordinate in a deformed <br/>octahedral shape.<br/>6)Antitumour Activity <br/>The carcinogenic activity of L1 and its Sn(IV) complex<br/>was tested against MCF7(human breast cancer cell line). <br/>The diaqua complex dimethyltin(IV) complex exhibits <br/>lower IC50 and 0f better anticancer effect.<br/>7)Molecular Docking<br/>Molecular docking investigati ons were carried out to <br/>find the possible binding ways of the most active site of <br/>the receptor of breast cancer oxidoreductase (PDB ID: <br/>3HB5) and Escherichia coli (gr am – ve bacteria) (PDB <br/>ID: 1fj4) and Staphylococcus aureus (gram +ve <br/>bacteria) (PDB ID: 1jij). <br/>PartII: Complex formation of Dibutyltin(IV) with <br/>hydrazone ligand<br/>1) Solid Complexes Characterization<br/>Solid complexes [(C4H9 ) 2SnL2Cl] are isolated and characterized by<br/>elemental analyses, FT-IR, 1H-NMR, mass spectroscopy and thermal <br/>analysis.<br/>Thermogravimetric analysis for [(C4H9 ) 2SnL2Cl] is studied. It is <br/>clear from the TGA curves of the complex that there are two <br/>decomposition steps and the residue is tin metal.<br/>2 ) Density Functional The ory(DFT)<br/>Theoretical calculations were done to characterize the most optimized <br/>geometry of the ligand and its complexes with Sn(IV). In the complex, <br/>the tin atom is six-coordinate in a deformed octahedral shape. <br/>Summary<br/>----------------------------------------------------------------<br/>100<br/>3)Biological Activity<br/>3.1.Antimicrobial activity:<br/>The antimicrobial activities of the ligand and its metal complexes were <br/>tested against bacterial and fungal strains. These results exhibited <br/>markedly higher activity of the complex than free ligand especially in <br/>[(C4H9 ) 2SnL2Cl] . <br/>4)Molecular Docking<br/>The molecular docking investigations were carried out to find the <br/>possible binding ways of the most active site of the receptor of Docking <br/>on Staphylococcus aureus (gram +ve bacteria) (PDB ID: 1jij) and <br/>Candida albicans OXIDOREDUCTASE/OXIDOREDUCATSE <br/>INHIBITOR (PDB ID: 5V5Z).<br/>5)Antioxidant activity<br/>Free radical scavenging action of the synthesized [(C4H9)2SnL2Cl] <br/>compounds were analyzed by the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) <br/>assay using ascorbic acid as standard material. Using a Thermo Scientific <br/>Evolution 201 UV-Visible Spectrometer, the absorbances of the sample, <br/>blank and control were measured at 517 nm in the dark at room <br/>temperature. The procedure was performed three times. <br/>The % of antioxidant activity was determined as follows: <br/>Antioxidant activity percent = 100 - [{(Abssample – Absblank) × <br/>100}/Abscontrol].  تتكون الرسالة من جزئين اساسين:<br/>الجزء الاول :<br/>يركز الجزء الأول من العمل فى ﻫﻨه الرسالة على إعداد وتوصيف ثنائي كلوريد ثنائي ميثيل (IV) النموذجي مع قواعد شيف للراوابط الهيدرازونية.أيضًا، يركز العمل على دراسات التوازن لتفاعل توازنات التكوين للمتراكب لثنائي ميثيل (IV) التي تتضمن روابط الهيدرازون (L1)، وقد تمت دراستها بتطبيق القياسات الكامنة. تم إجراء جميع الدراسات الاحتمالية عند25 درجة مئوية وقوة أيونية 0.1 مولار . تم تنفيذ حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لدراسة هندسة التوازن لقواعد هيدرازون شيف ومركبها ثنائي ميثيل (IV). تكشف هياكل التحسين باستخدام برنامج Gaussian 09 أن ذرة Sn هي ستة إحداثيات في هندسة ثمانية السطوح مع بعض التشوه حيث تكون ذرات النيتروجين الهيدرازون والكلور في مستوى واحد. أخيرًا، تم فحص النشاط المضاد للورم للمتراكب ثنائي ميثيل (IV) ضد سرطان الثدي (Mcf-7). تم فحص الأنشطة المضادة للميكروبات لجميع الأنواع ضد سلالات مختلفة من البكتيريا المضادة للميكروبات العنقودية الذهبية (+ ve)، الالتهاب الرئوي كليبسيلا (-ve)، الإشريكية القولونية (-ve) وضد المبيضات البيضاء المضادة للفطريات. <br/>تضمنت الرسالة أيضا دراسة تأثير  درجة الحرارةعلى ثابتالأتزان للمتراكب<br/>الجزء الثاني :<br/> يحتوي على إعداد وتوصيف متراكبات القصدير الرباعي(IV) فى الحالة الصلبة ثنائي كلوريد ثنائي البيوتيل (IV) النموذجي مع قواعد شيف للروابط الهيدرازونية. تم تنفيذ حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لدراسة هندسة التوازن لقواعد هيدرازون شيف ومركبها ثنائي البوتيل (IV). تكشف هياكل التحسين باستخدام برنامج Gaussian 09 أن ذرة Sn هي ستة إحداثيات في هندسة ثمانية السطوح مع بعض التشوه حيث تكون ذرات النيتروجين الهيدرازون والكلور في مستوى واحد. أخيرًا، تمت دراسة مركب نشاط مضاد للأكسدة ثنائي بوتيل (IV). تم فحص الأنشطة المضادة للميكروبات لجميع الأنواع ضد سلالات مختلفة من البكتيريا المضادة للميكروبات العنقودية الذهبية (+ ve)، الالتهاب الرئوي كليبسيلا (-ve)، الإشريكية القولونية (-ve) وضد المبيضات البيضاء المضادة للفطريات. <br/><br/>محتويات الرسالة تتلخص على النحو التالي:<br/>I-	تحتوى المقدمة في الرسالة على تلخيص اهمية ايونات الفلزات في العلاج الكيميائي لبعض الأورام السرطانية و يتضمن هذا الجزء عرض بعض الدراسات السابقة لمتراكبات القصدير الرباعي مع الهيدرازون ومشتقاته. <br/>II-	يشتمل الجزء العملي علي المواد الكيمائية المستخدمة في البحث و طرق التحضير وكذلك التجارب العلميةو التقنية والأجهزة القياسية المستخدمة. توضيح الظروف التجريبية لتعيين وحساب ثوابت التفكك للمرافقات  وثوابت الاستقرار للمتراكبات. برامج الكمبيوتر المستخدمة لحساب ثوابت الاستقرار (MINIQUAD) و حساب توزيع التراكيز (SPECIES) وحسابات الشكل الفراغي DFT)) باستخدام برنامج (Gassuian  09) عند مستوى B3LYP/GENCEP و تم دراسة الالتحام الجزيئي (Docking studies) باستخدام برنامج  .(MOA2019 software)كذلك دراسة النشاطات البيولوجية و مضادات الاورام.<br/>III-	النتائج تم تحليلها ومناقشتها وتفسيرها علي اساس علمي.<br/>يمكن عرض الإنجازات والآراء الرئيسية التي تمت مناقشتها على النحو التالي:<br/>الجزء الاول : دراسة تكون واتزان متراكب ثنائي ميثيل (IV)مع الهيدرازون.<br/>1) توازن قاعدة الحمض في الرباط الهيدرازون <br/>ربيطة الهيدرازون (L1) كانت ذات بروتين مضاعف في المحلول مع إضافة HCl في نسبة 1:2 لإعطاء H2L12+ (روابط الهيدرازون ذات البروتونات المزدوجة). يُظهر منحنى المعايرة الاحتمالي الذي تم الحصول عليه تحييد ذرتين من ذرات +H. وهذا ما تؤكده نتائج الحساب، حيث يتم تركيب بيانات قياس الاحتمالات مع مراعاة توازنين قاعديين للحمض..<br/>2) توازن قاعدة الحمض من ثنائي ميثيلتين (IV)<br/>  تمت دراسة التحلل المائي لثنائي ميثيل القصدير (IV) في المحلول المائي من قبل العديد من مجموعات البحث. تم تركيب البيانات القياسية الكامنة بالنظر إلى تكوين الأنواع 10-1 و 10-2 و 10-3 و 10-4 و 20-2.<br/>ويصف التوازن العام القدرة المئوية لمركب الهيدروكسى المائي.<br/><br/>3) تفاعل ثنائي ميثيل مع روابط الهيدرازون<br/>كانت مجمعات الهاليد ثنائية الميثيل (IV) ثمانية السطوح مع مجموعات الميثيل في المواضع العابرة. يمكن أن يحتوي هيكل مجمعات DMT على مجموعتين من الميثيل في الوضع العابر أو مركز رابطة الدول المستقلة، اعتمادًا على الرباط. يقارن منحنى المعايرة المكون لـ H2L12+ البروتوني في وجود وغياب DMT. منحنى المعايرة للمتراكب أقل بكثير من منحنى H2L12+  ؛ وهذا يتوافق مع تكوين نوع معقد من خلال إطلاق أيون الهيدروجين.<br/>4) تحضير المتراكب في صورة صلبة<br/>تم تحضير المتراكب  dimethyltin (IV) في الصورة الصلبة والتحقق من تكوينها بوسائل التحليل المختلفة مثل تحليل العناصر( elemental analysis) والاشعة الحمراء (IR ) و الرنين المغناطيسي1H-NMR) )  وكذلك التحليل الحراري (TGA) والتحليل الطيفي للكتلة.<br/>ويجرى تحليل قياسي حراري لمركب ثنائي ميثيل (IV). تظهر منحنيات TGA لمركب ثنائي ميثيل (IV) خطوتين تحلل والبقايا هي معدن القصدير.<br/>5) الشكل الفراغي للمتراكب نظرية الكثافة الوظيفية ((DFT theory<br/>أجريت الحسابات النظرية لمعرفة أكثر الاشكال الهندسية ثباتا لكلا من الليجاند ومتراكبه مع ثنائي ميثيل (IV). وقد وجد أن فى المتراكب يكون شكل ذرة القصدير هي ستة إحداثيات في شكل ثماني السطوح مشوه.<br/><br/><br/><br/>6) نشاطات المركبات كمضادات  للاورام <br/>تم دراسة النشاط المضاد للأورام بالنسبة للليجند و متراكبه معالقصدير ضد سرطان الثدي MCF7و قد وجد ان لمركب ثنائي ميثيل (IV)له قيمة قليلة من IC50)) وبذلك يعتبر أحسن متراكب كمضاد للسرطان.<br/>7) الالتحام الجزيئي (Molecular Docking)<br/>تمت دراسة الالتحام الجزيئي للمتراكب لايجاد افضل طريقة للارتباط مع بروتين سرطان الثدي (PDB ID: 3HB5)وايضا مع بعض الميكروبات مثل (PDB ID: 1fj4)Escherichia coli Staphylococcij aureus(PDB ID: 1jij).<br/>  الجزء الثاني: دراسة تكون واتزان متراكب لثنائي بوتيل القصدير (IV) مع الهيدرازون .<br/>1)توصيف المتراكبات في صورة صلبة<br/>المتراكبات الصلبة متراكب لثنائي بوتيل القصدير (IV) تم فصلها واثبات تكوينها عن طريق التحليل العنصري وباستخدام الاشعة تحت الحمراء ((IR وكذلك تم استخدام تحليل طيف الكتلة(MASS SPECTRA)  والتحلل الحراري (TGA) و الرنين المغناطيسي (H-NMR1) <br/>ومن خلال منحنى التحلل الحرارى يتضح ان التحلل الحراري للمتراكب يتم خلال خطوتين والمتبقي في النهاية هو معدن القصدير.<br/>2)نظرية الكثافة الوظيفية ((DFT theory<br/>أجريت الحسابات النظرية لمعرفة  أكثر الاشكال الهندسية ثباتا لكلا من الليجاند ومتراكبه مع القصدير الرباعى. وقد وجد أن فى المتراكب يكون شكل ذرة القصدير سداسية المخلب قي شكل فراغي هندسي ثمانى السظوج مشوه.<br/>3)النشاط البيولوجي لمتراكبات القصدير الرباعي<br/>3.1( النشاط المضاد للميكروبات<br/>تم اختبار النشاطات المضادة للميكروبات في اللجند ومركباته المعدنية ضد السلالات البكتيرية والفطرية والتى اثبت الفعالية النشطة ضد تكوين البكتيريا والفطريات للمتراكب عن الهيدرازون وحده <br/>4(الالتحام الجزيئي  Molecular Docking))<br/>أظهرت دراسات الالتحام الجزيئي متراكب لثنائي بوتيل القصدير (IV) مع الهدرازون  شكل  الارتباط مع الأماكن النشطة لكلا من بروتين المكورات العنقودية الذهبية (غرام + بكتيريا) (PDB ID: 1jij) والمبيضات الألبيكانية و كذلك بروتين البكتيريا سالبة الجرام (PDB ID: 1fj4). <br/>5) نشاط مضادات الأكسدة<br/><br/>تم تحليل عمل النشاط المضاد للأكسدة لمتراكب لثنائي بوتيل القصدير (IV) مع الهدرازون المصنعة بواسطة اختبار (1.1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) باستخدام حمض الأسكوربيك كمادة قياسية. باستخدام مطياف Thermo Scientific Evolution 201 UV-Visible Spectrometer، تم قياس امتصاص العينة والفراغ والتحكم عند 517 نانومتر في الظلام عند درجة حرارة الغرفة. تم إجراء الإجراء ثلاث مرات.<br/>تم تحديد النسبة المئوية للنشاط المضاد للأكسدة على النحو التالي:<br/>النشاط المضاد للأكسدة = 100 - [/Abscontrol]<br/> 
<br/><br/>
<br/><br/><br/>Text in English and abstract in Arabic & English. 
<br/><br/><label>Subjects--Topical Terms: </label><br/>Inorganic Chemistry
<br/><br/><label>Subjects--Index Terms: </label>hydrazone  Dimethyltin(IV) and dibutyltin(IV) complexes  Stability constants of complexes  DFT and Molecular docking 
<br/><br/><label>Dewey Class. No.: </label>546