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Etude spectroscopique de derives mercuriques d'amidesthiols
Journal Ekevier
of Molecular Science
Structure,
Publishers
B.V.,
112 (1984)
247-262
Amsterdam
ETUDE SPECI’ROSCOPIQUE THIOLS
-
Printed
in The Netherlands
DE DERIVES
MERCURIQUES
D’AiMIDES-
Partie V. Spectres de vibration et structure de composes modeles Cys-Asp, HSCHzCHzCONHCH2CH2COOH(C00-), et de leers complexes avec le mercure(H) et le methylmercure
C. PERCHARD
Labomtoire de Spectrochimie Afol&culaire, Jrcssieu. 75230 Park CGdex 05 (Fmnce) M.H.
BARON
Pierre
et
Man-e
Curie,
4 Place
et C. de LOZE
Labomtoim de Spectrochimie Thiais (Fmnce) (R-u
Universitt?
le 16 juin
Infrarouge
et Raman,
CNRS,
2 rue Hem-i Dunant,
94320
1983)
RESUME Les spectres infrarouge et Raman des composes HSCH,CH2CONHCH,CHICOOH (COO-), consider& comme modeles Cys-Asp, et de leurs complexes avec Hg(I1) et CH,Hg ont 6te analysi%. Le mercure est Ii6 au soufre cystiinique. Les interactions du mercure avec le carbonyle de type peptidique dependent de I’etat d’ionisation de la chafne Asp. L’existence d’interaction entre les groupements carboxylique et carboxylate et le mercure n’a pas Bte mise en evidence. ABSTRACT Infrared and Raman spectra of HSCH,CH,CONHCH,CH2COOH(COO-). as model Cys-Asp and corresponding Hg(fI) and CH,Hg complexes have been analyzed. Mercury is covalently bonded to the cysteinic sulphur atom. Carbonyl peptidic-mercury interactions depend on the Asp-residue ionization state. Evidence of interaction between COOH (or COO-) group and Hg has not been proved. INTRODUCTION
Les ions Hg*+ ou CH3H$ sont connus pour Ctre pieges dans les organismes vivants en se fixant sur des proteines. La toxicit semble dependre de facon critique non seulement de la chimie du metal, mais aussi de la nature des ligands et des perturbations apportees dans la structure de la macromolecule complexante. La coordination du mercure se fait de facon privilegiCe sur les atomes de soufre des kidus cysteiniques [ 11. Au tours de premieres etudes, nous avons 0022-2860/84/$03.00
o 1984
Elsevier
Science
Publishers
B.V.
248
e s s a y ~ d e d ~ t e r m i n e r les caract~ristiques s p e c t r o s c o p i q u e s de m o d u l e s d a n s l e s q u e l s le g r o u p e m e n t c a r b o n y l e d ' u n m o t i f p e p t i d i q u e a d j a c e n t au r d s i d u c y s t 6 i n i q u e i n t e r v i e n t darts le c h s r n p de c o o r d i n a t i o n d ' u n a t o m e Hg o u d ' u n • g r o u p e C H 3 H g d~j~ fix~_ star l ' a t o m e de s o u f r e . Les r ~ s u l t a t s nous o n t p e r m i s de d i s c u t e r les e f f e t s p o s s i b l e s s u r la d i s t o r s i o n l o c a l e d ' u n e s t r u c t u r e s e c o n d a i r e d~fu~ie [ 2 - - 5 ] . Darts. le cas p a r t i c u l i e r de l ' h ~ m o g l o b i n e , les c o m p o s f s mercuriels se f i x e n t s u r le r 6 s i d u cYSt~in~que F G 9 3 (fl) [ 6 - - 9 ] . Les m o d i f i c a t i o n s des propri~t6~s d ' a g r 4 g a t i o n et d e t r a n s p o r t d ' o x y g ~ n e i n d u i t e s p a r ces c o m p l e x a t i o n s sur la c h a i n e ~ s o n t diff~rentes de ceUes o b t e n u e s p a r u n s i m p l e b l o q u a g e de la f o n c t i o n t h i o l p a r l ' i o d o a c 6 t a t e p a r e x e m p l e [ 7 - - 9 ] . I1 est d o n c p r o b a b l e q u e ]a p r e s e n c e du m e r c u r e en c e t t e p o s i t i o n c o n d u i t ~ des m o d i f i c a t i o n s s t r u c t u r a l e s de la p r o t 6 i n e : En e f f e t , des ~ t u d e s de r 4 s o n a n c e R a m a n d a r t s le visible m o n t r e n t que la pa_rtie h ~ m a t i n i q u e de l ' h ~ m o g l o b i n e n ' e s t pas m o d i f i 6 e d a n s ces c o n d i t i o n s [ 1 0 ] . Une i n t e r a c t i o n e n t r e le r ~ s i d u Asp F G , 9 4 ( ~ ) , a d j a c e n t at, r 6 s i d u Cys FG93(/~), et l ' i m i d a z o l e du r 4 s i d u His HC3146(S) s e m b l e j o u e r u n role i m p o r t a n t d a n s la stabilisation de la s t r u c ture t e r t i a i r e de la c h a i n e [ 1 1 ] . Lots de la c o m p l e x a t i o n du r ~ s i d u Cys 93 par le m e r c u r e , il n ' e s t pas e x c / u que la c h a f n e l a t 6 r a l e voisine Asp 94 i n t e r v i e n n e darts la n a t u r e d u c h e l a t e f o r m 6 . P o u r t e n t e r d ' 6 t a b l i r l ' i n f l u e n c e d ' u n r4sidu Asp s u r une s 6 q u e n c e pept i d i q u e c o n t e n a n t le r ~ s i d u Cys c o m p l e x 6 ~ u n ion m e r c u r e , nous a v o n s p r 6 p a r 6 et ~tudi6 p a r s p e c t r o m ~ t r i e i n f r a r o u g e et R a m a n des c o m p l e x e s f o r m 6 s e n t r e les sels HgC12 o u CH3HgC1 et les m o l d c u l e s H S C H : C H 2 C O N H C H = C H ~ C O O H ( C O O - ) consid4r6es c o m m e m o d d l e du s e g m e n t pept i d i q u e Cys-Asp. L i s t e des p r o d u i t s 6tudi~s. H S C H : C H , C O N H C H ~ C H ~ C O O H ; Hg(SCH2CH~CONHCH=CH~COOH)~; CH~I-IgSCH:CH:CONHCH:CH:CCOH; et l e u r s sels de s o d i u m : H S C H : C H : C O N H C H = C H : C O O N a ; H g ( S C H ~ C H : C O N H C H : C H : C O O N a ) : , H 2 0 ; CH3HgSCH~CH:CONHCH2CH2COONa. PAR.TIE E X P E R E ~ E N T A L E
Le c o m p o s ~ HSCH~_CH2CONHCH2CH2COOH (F = . 7 3 ° C ) a 6t6 synth6tis~ p a r t i r du 6 - p r o p i o n y l g l y c i n e s u i v a n t une m 6 t h o d e p u b l i ~ e p o u r l'~p r o p i o n y l g l y c i n e [ 1 2 ] . Le c o m p o s 6 d e u t 6 r i 6 DSCH2CH2CONDCH2CH~COOD a 6t6 o b t e n u p a r 2 d c h a n g e s successifs avec D20. Hg(SCH2CH2CONHCH2CH2COOH)2 p r 6 c i p i t e par m61ange de 2 v o l u m e s 6 g a u x des s o l u t i o n s 0 , 2 M de RSH et 0 , i M de HgC12 dans l ' e a u . L'utilisation de D , O &-la p l a c e de H : O a c o n d u i t au c o m p o s 6 Hg(SCH_~CH2CONDCH2CH2COOD)2. Le c o m p l e x e CH3HgSCH2CH2CONHCH, C H 2 C O O H a 6t~ p r ~ p a z 6 p a r la m 6 t h o d e d~crite p a r C a r r y [13] ~ p a r t i r de 4 × 10.3 mole de CH3HgC1 et de HSCH2CH2CONHCH~CH~COOH. Le p r o d u i t o b t e n u a ~t6 recristallis~ darts le m ~ t h a n o l .
249
Les sels de sodium ont et& obtenus par action stoechiomktrique d’une soIution lo-* M de soude dans le mbthanol sur 10” mole de produit acide dissous .dans Ie methanol. Pour Ie compose non complex&, la Gaction a et& faite aussi dans l’eau leg&e et Iourde. Apres agitation de 2 h & temperature ordinaire, le solvant a eti &vapor& Les composes synthetises ont ete control& par microanalyse: HSCH,CH,CONHCH2CH2COOH: c/oexp C 41,64; H 6,22; N 7,82; S 17,16; talc. C 40,68; H 6,21; N 7,91; S 18,OS. Hg(SCH,CH,CONHCH,CH,COOH)2: % exp C 26,38; H 3,64; N 4,93; S 11,46; Hg 35,75; talc. C 26,06; H 3,62; N 5,07; S 11,58; Hg 36,30. CH3HgSCH2CHlCONHCH2CH2CH2COOH: 70 exp C 21,50; H 3,13; N 3,58; S 8,ll; Hg 48,29; talc. C 21,46; H 3,34; N 3,58; S 8,lS; Hg 51,19. HSCHzCH2CONHCHzCH1COONa: % exp C 36,41; H 5,05; N 7,02; S 15,391 talc. C 36,17; H 5,06; N 7,03; S 16,09. H,O: 570exp C 23,28; H 3,02; N Hg(SCH2CH&ONHCH,CH2COONa)2, 4,33; S 10,20; Hg 31,84; Na 6,53; talc. C 23,44; H 3,28; N 4,551 S 10,43; Hg 32,62; Na 7,48. CH,HgSCH2CH2CONHCH2CH&OONa: % esp C 20,20; H 2,96; N 3,33 S 7,62. Hg 45,74; cak. C 20,32; H 2,92; N 3,38; S 7,75; Hg 48,47. Les spectres infrarouges ont Bte enregistres sur un spectrometre PerkinElmer modele 580 et :es spectres Raman 5 l’aide d’un appareil Coderg PH 0 avec la iaie 4880 a d’un laser a argon ionise. L’incertitude sur les Gquences des raies est de ~2 cm-‘. RESULTATS
ET DISCUSSION
L’analyse des spectres a ete faite en s’appuyant sur les attributions prec& dentes d’amides-thiols et de leurs complexes [ 2-51, en part.iculier CH3NHCOCH&H,?SH, (CH3NHCOCH2CH2S),Hg et CH,NHCOCH,CH,SHgCH,, ainsi que sur la connaissance du spectre de l’acide propanoique [ 143. Nous presenterons successivement les spectres des divers composes et, a partir de Ieur attribution, nous essaierons de determiner les Gments pouvant apporter des donnees sur la structure des composes, en particulier sur les interactions eventuehes de l’atome de mercure avec des groupes fonctionnels amide ou acide. Compos& HSCHtCH2CONHCH2CH&OOH
Plusieurs bandes attribukes a des vibrations fondamentales des groupements amide, acide et thiol presentent 2 composantes a temperature ordinaire: (Tableau 1): YNH (3320, 3280 cm-‘); Amide I (1657, 1630 cm-‘), vC=O (acide) (1714, 1689 cm-‘), ~SH(2560, 2530 cm-‘). L’importance des &arts observes ainsi que la persistance du deboublement des bandes u NH et uSH dans le spectre du compose deut&+ DSCH,CH2CONDCH2CHICOOD contenant un peu de compose hydrogkne permettent d’affirmer la presence d’au moins deux types de molecules differentes dans la maille.
250 TABLEAU
1
Ftiquences infrarou& et Raman de HSCH,CH,CONHCH,CH__COOH CONDCH_CH,COOD, solides et en solution 1 M dans H,O et D,O Attribution
Solide
Solution
tij-drog&
vNH(ND)
vOH(OD)
D’eutBriB
Hz0
D,O
IR
R
IR
K
R
IR
3320 ep 3280F 319-E f. 3076 m
3323 ep 3282 f
2468 F 2448 ep 2408 TF
2471 f
! -I
3100 F
2943 f YCH
2920 ep 2900 ep r 2560 12526f 1714 1689 1657 1630 1547 1436 f1471 1436 1423
TF TF ep TF TF F f F F
1382 1366 1358 1323
f f f ep
1312 ( 1304 1287 wCH, + Amide III 1266 1235 1225 t CH, ( 1208 1177 1168 1097 1086 v(squelette) .i 1073 1026
m ep f f F ep F f f m m f m
vSH(SD) vC=O(COOH) Amide I,1 Amide IIJI 6OH+uC--O 5
CHz
w CX2 + Amide III w CH, UC--o vC!-OiaOH t ou wCH?
I
et DSCH,CH,-
f
916 927 961 989 ep fF, f.
2986 2947 2919 2901
m TF F F
2561 F 2534 F 1660 1630 1553 1439 1472
ep F f f f
1424 1416 1386 1370
F ep f ep
1306 1284 1268 1237
ep F ep m ep ep In ep f TF TF ep TF F
1467 F 1437 ep 1421 F
1545 ep 1325 f 1356 m f m m ep
1208 m 1179 m 1096 1089 1052 1033
2340 2290 2983 2944 2927 2907 2098 1860 1840 1709 1686 1648 1620 1467
m m f f
917 923 960 988 888f m fF
2411 f
2986 ep 2946 TF 2921 ep 2902ep
2994 ep 2954 TF
2290
2934 F
2934 e
1859 F 1854 F
2579 TF
1873 E
1714 m 1643 ep 1622 F 1470 m
1424 rn 1414 ep
1636 m
16.27 F
1570 f 1442 ep
1483 m
1429 m
1324 f 1354 f
1238 F
1232 f
921ep 928 962 995 891f m fep
1705 m
e ‘1
1715 n 1702 n 1629 n 1485 F
1442 f
1432 n
1379 m 1370 ep
1302 f 1286 m
m f f ep f m ep
2953
1475 ep
1302 ep 1285 m
1214 1175 1159 1090 1083 .1061 1030
R
1206 f 1176 f 10%
1346 f 1312 ep 1286 m 1272 m 1212 m 1171 f
M 1074 m
1030 993 980 927
1289 IT
f f f f
1030 994 949 929
f f ep m
1086 rr 992 rr 929 n:
251 TABLEAU
1 (suite) Solide
Attribution
Solution DeutBriG
HydrogGn6 IR 60D Amide
902
+ sSH
PCH, PCHZ Amide
V, V’=
_
vcs 6
coo
Amide
IV,
IV
Amide
VI,
VP
6 cc0
4
: %es
F
t6SH
P CH: pCH,
IR
IIT
rOWOD) pCH,
R
deux
bandes
819 800 770 730 676 664 652
f f f m m ep ep
583
m
583 514 { 501
m ep m
462 363 318 302 282 248
m m ep m ep f
prkentent
R
879
m
870
m
819
f
777
F
673
F
654 587 577
ep ep m
507
f
470 454 330
f f f
284 248
f f
un caractke
iOS7 953 656
F m F
3.052 955
856
m
857
802 772 525 682
m F F F
613 583 494
f f F
504
ep
452 362 313 298
F m ep m
245
f
Hz0
DZO
R
IR
R
f m
872
m 856
n
m f f
790
n
f
787 769
f f
835 799 773
682
F
671
F
678
F
628 609 583
f f f
597
m
616 596
f n
509
f
464 441 325
f f f
474 458
f f
285 246
f f
26i
f
7 NK( ND).
Le couple de freQuences vNH 3320 cm-’ et amide I 1657 cm-’ correspond a l’autoassociation habituelle des amides par liaisons hydrogene co - - - HN formant des polymeres en chaines. PO-urle second couple de frequence (3280, 1630 cm-l), ou bien la liaison hydrogene CO - - - HN est nettement plus forte, ou bien une interaction supplementaire peut Otre =HN envisagee du type CO::__HS par exemple”. Les frequences vC=O du groupement acide (1714, 1689 cm-‘) correspondent & l’existence de dim&es lies par liaison hydrogene
*Les deux frCquences Y SH observ6es correspondent liaison hydrogke, puisque la frequence vSH d’un 2580 cm* [l].
1 des vibrateurs perturb& par une vibrateur SH libre est vokine de
252 . ~ 0
C •
• • •
"
HO\ / C
\ O H .... 0 " - I
c o m m e dans l'acide, propanoi'que so!ide par exemple. [14]. L e sPectre l~-~mmn de la solution du c o m p o s ~ dans l'eau comporte une b a n d e large pl~senJ~ant un. m a x i m u m ~ 1429 c m -I et un ~paulement 1 4 4 2 e r a - * . Sur c e l u i de la s o l u t i o n d a r t s D20, il ne r e s t e q u ' u n e b a n d e p l u s fhne c e n t r ~ e ~ 1 4 3 2 c m ' * . Les d e u x b a n d e s .~ 1 4 2 9 c m-1 (darts H20) et 1 4 3 2 cm-' ( d a n s D 2 0 ) sont d o n c a t t r i b u t e s ~ une d4formatior, 5CH2 et l ' ~ p a u l e m e n t ~ 1 4 4 2 cm -I ~ la Vibration c o u p l ~ e 8OH + v C - - O du g r o u p e m e n t a c i d e . Le s p e c t r e i n f r a r o u g e de la s o l u t i o n d~ns D 2 0 p r ~ s e n t e aussi u n e b a n d e ~ 1 4 4 2 c m -I. Dans ce cas, elle ne p e u t ~tre a t t r i b u t e qu'~ u n m o u v e m e n t B C H 2 . A c e t t e f r ~ q u e n c e c o r r e s p o n d e n t d o n c 2 vibrations, l ' u n e 8 CH2 i n t e n s e en a b s o r p t i o n , l ' a u t r e ~ OH + v C - - O o b s e r v ~ e en R a m a n . Le m~me p h 4 n o m ~ n e se r e t r o u v e d a n s le cas d u soIide, 05 la v i b r a t i o n 8OH + v C - - O a p p a r a ~ t en P ~ r - a r l ~ 1 4 3 9 e r a - ' et la d 6 f o r m a t i o n 8 CH2 ~ 1436 e m -1. La s u p e r p o s i t i o n de ces d e u x b a n d e s a d4j~ ~t~ o b s e r v 4 e s u r l e s p e c t r e de Ia g l y c i n e [ 1 5 ] . E n t r e 1 4 0 0 et 1 2 0 0 c m -t, les m o d i f i c a t i o n s s p e c t r a l e s observ~es ent~'e les s p e c t r e s des p r o d u i t s h y d r o g ~ n 4 s et deut4ri4s s ' e x p l i q u e n t p a r d e u x p h ~ n o m ~ n e s de c o u p l a g e 6 O H + vC---O d ' u n e p a r t [6, 7 ] , a m i d e IH + ¢ o C H 2 d ' a u t r e p a r t ( T a b l e a u 1). En r a i s o n de c o u p l a g e s i m p o r t a n t s , l ' a t t r i b u t i o n des 41ongations du s q u e l e t t e (d~sign~es p a r v s q u e l e t t e s u r le T a b l e a u 1) ne p e u t pas ~tre pr~cis4e. Au d e s s o u s de 950 cm-~, l ' i n t e r p r ~ t a t i o n s p e c t r a l e a ~t~ f a i t e p a r a n a l o g i e avec ceUe des amides-thiols d4j~ 4tucli4s, H S C H 2 C H 2 C O N H C H 3 p a r t i c u l i ~ r e m e n t [ 2 ] . De p l u s , la p r e s e n c e du g r o u p e m e n t a c i d e i n t r o d u i t dans c e t t e r ~ g i o n !es b a n d e s dues aux v i b r a t i o n s 7 O H ( O D ) , 5CO.~, 7CO., et CCO. A u - d e s s o u s de 500 cm-~ s o n t observ~es les b a n d e s dues aux d 4 f o r m a t-ions A d u s q u e l e t t e de !a m o l 4 c u l e .
Compos~ HSCH2CH~CONHCH2CH2COONa Sur l e s s p e c t r e s de l ' i o n DSCH2CH2CONDCH2CH~COO- en s o l u t i o n dans D 2 0 , les d e u x b a n d e s caract4ristiques du g r o u p e m e n t C O O - sont a i s ~ m e n t identifiables, v~COO-, d o n n e lieu ~ une a b s o r p t i o n tr~s i n t e n s e ~ 1 5 6 7 cm -~, tandis que v , C O O - apparait ~ i411 c m-I sous fornae d'une b a n d e forte en R a m a n et m o y e n n e en infrarouge (Tableau 2). nans le cas d u c o m p o s ~ sol/de hydrogen,, la vibration v s C O O - conserve une fr~quence infrarouge voisine (1564 cm-:) tandis que u a C O O - d o n n e naissance, aux bandes intenses Barnsrt et infrarouge vers 1425cm-~,. les autres bandes~i 14801et 145-2 cm-' el;les @paulements ~ 1434-et 1415 c m-~ correspondmnt aux vibrations 5 CH2. Pour confirmer cette attribution, nous avons pr~par4 les butyrates de s o d i - m C H 3 ( C H 2 ) 2 C O O N a et C H ~ ( C H 2 ) 2 i 3 C O O N a , rue spectre de la mol~cule
253 TABLEAU
Fr&quences
2
infmmuge
CONDCH,CH,COOPU‘a,
vNH(ND)
vCH
rSH(SD)
II, II
6 CHZ vscoo wCH, wCH,
Deutkie
IR
IR
i- Amide
wCH2 vioutCHl tCH, WCH, + Amide tCH,
R F ep ep fm ep m m f f
1638 TF
I, I
v,coo Amide
HydrogLnG
3332 3290 3202 (3062 2956 2937 C 2927 2886 2855 2561
III
1564 1550 1537 1180 1452 1434 Cl415 1424 1378 1347
III
-i
TF ep ep m F ep ep F m m
1309 1273 1245
f f f
1211
F
I
2955
ep
2932 TF 2890 ep 2563
F
1644
m
1478 f 1453 m
1425
m
1278 1248 1203
f f f
1092
m
968 m 940 ep I 1021 923 fF 969 Amide
III 865 f 804 F
PCH,
R
2474 2416
F F
2956 2939 2929 2888
m m m m
1862 f 1626 TF
2936 2929 2892
DSCH,CH,-
1861 F 1634 m 1626 ep
871 805
f f
l-167 m
1468 ep
1476 1445 1438 1416 1425 137G
1477 m 1452 m
m F ep ep F f
1323 f 1305 f 1271 m 1218 1206 1168 1156 1093 1083 1047 1030 988 962 944 920 912 976 867 802 780 768
F ep ep m ep m m f ep m f f ep m ep m ep ep
1426 m 1367 f
1277 m
1219
f
1087
m
1050
f
1023
f
961 938 903
Hz0
D,O
R
IR
R
F TF m
1561 TF
1055 1093 1035 1151 1083 m fep
v(squelette)
et
Solution
Solide
Attribution
Amide
et Raman de HSCH,CHICONHCHZCH,COONa solides et en solution 1 M dans Hz0 et D,O
m f f
f f f
743
f
e
1873
T
T 2928 ‘I
1634 m
1625
1568 f
1567 TF
i568
f
1568 f
1483 m
1485
F
1435
1455 f 1445 f
1430 e
ep
1412 F
F
1409 m
1627 rr
1411 F 1359 f
1291 f 1311 f
1315
f
1265 f
1260
f
1072
f
993
f
1210
f
1072
f
942 890
873 805 779
2994 2950
m m
937 n 881
n
:’
.;254_ .. TBLEAU
2 (&ite)
Attribution.
-_
: : :Solidd
Solution
_ Deu$&iB
,_ Hyd;o&k -1R
coo ucs-
562
Amide
Va
Amide
IV, IV
hide ~COO 5 cc0
f m
612
m
deur
m f
684
m
617
m
590
f
588
f
m
516
F
554 509 480
ep f f
453
f
249
m
458 444 369 321 250
m F f f m
453
F
Na
323 255 242
f m ep
bandes
ont un caractke
V
A Translation
703 683
IR
.. R
671
F
679
E
602
f
598
f
525 508
e f
F
509
A
%es
699 670
DZO
R
R
IR
593 F 593 F 557 ep 515 F
VI?
Amide
R
7Q3 F
6
HI0
7 NH.
non marquee prkente une bande intense a 1420 cm-‘, deux bandes moyennes 5 1463 et 1448 cm-’ et un epaulement d 1410 cm-*. Sur le spectre du butyrate marque, ces trois demieres abscrptions restent inchangees, tandis que le maximum de la bande la plus intense se d&place de 1420 2 1400 cm-‘, ce qui implique son-attribution 5 Y,COO-. Les Zrhquences YNH et Amide I, 3332 cm-’ et 1638 cm-’ en infrarouge, indiquent l’existence de l’autoassociation NH - - *O=C en chakes. L-esvaleurs des frequences vNH (relativement &levee) et .amide I (relativement basse) permettent d’envisager l’existence -de liaisons NH - - - O=C affaiblies par une idtraction su~plementaire probablement due au groupement SH dont la frgquence a 2561 cm-’ correspond $ un groupement SH engagGe dans une : liaison hyclrogke. Le spectre du se1 de sodium sohde pr&ente une bande d’intensite moyenne vers 250 cm-’ .absente de celui de I’acide et que nous attribluons h la translation de l’ion sodium par rapport a l’anion. Compos6
Hg(SCH,CH2COhLHCH2~H2COOH), -.
La comparison de speck% de ce compose avec ceux du ligand HSCH2CH&O.~HCH,CH;COOH pur montre que la bande vSH disparait et que deux nouvelles bandes apparaissent- a 342. et 388 cm-‘, & des tiquences tres voisine+ .de celles obse%e+ dank.. le comp_ose .Hg(SCH&H&ONHCH& precedemment ‘etudie [33 et atibuk aux vibrations d’elongation en phase Y, et en opposition de phask v, du groupe HgS, (Tableau 3). L’atome de
255 TABLEAU
3 (suite)
Fre’quences infrarouges CH,CONDCH,CH,COOD),
et
Complexe
Raman de Hg(SCH,CH,CONHCH$H.COOH),, et Hg(SC~CH,CONHCH,CH~COONa),. 1 Hz0 Complere
acide
G
R
3279 TF
3280
IR
m
uNH( ND)
2980 ep 2965 f 2940 f 2925 f 2910 f 2892 f
vCH
i
uC=O(COOH) .4mide
I, I
Y,COO Amide &OH-t
II. LI UC-O
2456 2405 3064
f
2977 2963 2938 2929 2915 2876 2860 2822
ep m ep F TF f f f
1696 TF ( 1690 ep 1 1632 TF 1552 TF 1446 F 1480 m
F F
2281 m 2980 ep 2965 f 2926
2910 2890 2860
f f f ep
R
IR
R
vH,O
vOH( OD)
2459 2405
f f
2964 2938 2929 2915 2876 286’7 2823
ep ep F TF f f
3430 m 3308 TF 3285 ep 3195 ep 3060 m
2953 2925 2889
m m m
f 1647
1656 ep 1632 F
1624 TF
1653 ep 1624 F
1556
1463
1466 m
1635 TF 1568 TF 1554 ep
1482 m 1448 m
1481 F 1449 TF
f
F
1481 m 1450 m
1476 ep
1425 F i 1418 F
1426
1424 1418
1378 1354
f m
1386 1363
f f
1321 m
1322
f
Amide
f
1433 m, 1
v,coo
touw
2940 f 2899 f
1697 TF 1689 ep
6 CH2
wCH, wCH, UC-0 YC--0
se1 de sodium
Deut&iG
Hydrogen6
3185 f 3062 m 3050 F
Hg(SCH2B l’&at solide
+ aOH CH,
1300 f 1283 f 1 1274 f
III
F
1296 ep 1281 F 1261
F F
1418 F 1424 F 13i8 f 1344 m
1378 f 1357 m 1330 f
1328
1317 f 1300 f 1280 f
1294 ep 1282 F
1433 m. 1
f
1283
f
1262 f
F 1243 m
i233
tCH,
F
1248 F
1229 m
I
1232 ep 1215 ep
1202 ep
1216 F
1200 m
tCH> I 1197 F 1150 1135
f f
1152 1136
f f
1202 m 1169 f 1153 f 1136 ep
1200 F
1147 f 1137 ep
1250 f
256 TABLEAU.
3 (suite)
-m Complexe
acid?
Complexe
H$drogGni
it_00 m 1084 f 1977 f 1062 f 1035 f 981 f 957 m 926 ep 915 m . 896m
v(squelette)
Deut@riB R
m
Amide
1100 1086
F ep
1036 981 958
f f TF
908
f
800
f
777
F
III’ 900
m, 1
800 780
f f
774
f
f
P
CH:
749
R
IR
6OD
YOWOD)
F
1087 1072
f f
985 f 950 m 918 f 907 f 890 f 1051 m 1041 i 974 f 681 ep 833 f 799 f 777 ep 772 740
m m
500 668
m m
590
f
IR
1093 1071
F ep
1032 985 953
f m F
P,
Amide
IV,
-bide 6 cc0
tP
I
A
587 527 511 471 406 388 343 313
vsHgSz v,HgSi P
667 613
F f
m m f
590
f
503
f
f m
457
f
m f
389 342
Na
2 bandes
TF TF
m 294 239 156 136
6 CSHg
Wes
F m f
1096
f
1096
f
1055 1034 975 964
f f ep F
1030 973
f f
f f
921
f
798
f
804
m
800
f
772
F
782
f
787
f
744
F
759 703 660 675
f
670
f
614
m
457
f
311
TF
149 258
m
667 613
F f
600
f
505
f
454
f
388 343
TF TF
m m ep
IV
Via
Translation
689 667 612
R
908 880
tcoo Amide VCS
se1 de sodium
ont un caractire.yNH.
F F F m
462
m
403 388 342 309
f m f f
293 237
572 522
m m
452 378 350
m ep m
322
ep
267
m
F F
m
257
mercure est done essentiellement dicoordine avec deux liaisons HgS courtes et proches de la h&nit& La frequence moyenne vHgS (365 cm-‘) est elevee, ce qui laisse supgoser qu’il n’y a pas d’interaction du mercure avec le groupe amide ou acide. Les valeurs des frequences vNH et amide I indiquent que les liaisons hydrogene NH - - - O-C sont plus fortes que dans le compose Hg(SCH&H,CONHCH& ou la longueur N-O a et& trouvee de 2,78 A [3] _ Compos6
Hg(SCH2CH2CONHCH2CH2CO0.iVa)2
Les deux vibrations v,Hg& et v,HgSz donnent lieu respectivement $ une bande infrarouge a 350 cm-’ et une bande Raman a 311 cm-’ (Tableau 3). Comme dans le compose prkedent, le mercure est essentiellement dicoordine a deux atomes de soufre et occupe une position proche d’un centre de symetrie. La frequence vNH augmente de 30 cm-‘, alors que la frequence amide I varie peu par rapport a celle du complexe Hg(SCHtCH2CONHCH&H2 COOH)r. La liaison hydrogene NH - - - OC est plus faible et il peut esister une faible interaction supplementaire mercure-oxygene du groupement amide, ce qui est compatible avec la valeur moyenne YHgS (330 cm-‘) nettement plus basse que dans le compose precedent. La region 1500-1400 cm-’ est analysee par analogie avec les resultats obtenus pr&&lemment sur le butyrate de sodium et le se1 de l’acide non complex& La bande a 1424 cm-’ est attribues a v,COO-. Dans le compose Hg(SCH2CH,CONHCH,CH,COOH)7_, une bande a cette frequence ne pouvait provenir que d’une vibration 6 CH,. La frequence de cette bande est differente dans le sel: elle apparait avec une forte intensiti infrarouge a 1449 cm-‘. Un groupement CH2 au moins est done sensible a la presence d’un groupement COOH ou COO-; la region spectrale des vibrations YCH est aussi differente dans les acides et dans les sels. Compos&
CH&gSCH,CH2CONHCH2CH2COGH
Les friquences vNH et amide I (3281 et 1629 cm-‘) (Tableau 4) de ce compose recristallise dans le methanol sont t&s proches de celles observees pour l’un des couples existant dans le ligand acide pur. Ces valeurs sont plus basses que celles observk habituellement pour des amides formant des polymkes en chaine par liaisons CO - - - HN. On pourrait done, dans ce cas auk, envisager l’existence d’une interaction faible supplementaire entie le groupe CO amide et le mercure fix& sur chaine laterale; mais cette hypothke pan&t incompatible avec la valeur de la frequence vHgS observee 2 371 cm-‘. En effet, dans le compcse CHjNHCOCH2SHgCH3, oti l’existence d’une faible interaction Hg - - - O=C a eti mise en evidence par rayons X [5], la frequence vHgS est de 343 cm-‘. La valeur 371 cm-’ implique une liaison HgS tres
258
TABI&AU
4
FrLquences in.+rou~es et Raman de CH HgSCH,CH,CdNHCH,CH,COOH HgSCH,CH,CONHCI-QCH,COONa %1’Btat s&de Complexe a&de A’ IR
Complexe se1de sodium R
vCH I’ 2976 2893 2928 m M
Amide I Amide II v,coo 6 OH -I- vc-0 6 CH,
u,coo WCH, wCHZ vC-f)i-6OH tou wCH, tCH, tCH,
{
1700 TF 1692 ep 1629 TF 1558 TF
R
3291 TF 3273 ep 3073 m 2977
&=O(COOH)
IR
3281 TF 3190 f 3070 m
vNH
et CH,-
m
2960 f
2987 m 2945 m
2928 F
2928 m
2895 F
2895 m 2882 ep
1629 m
1633 TF 1583 ep 1562 TF
1638 m
1478 1452 1442 1415 1423 1377 1346
1475 f 1456 f
1442 F 1428 m, 1 1 1442 1423 1473 F f 1377 f 1353 m 1319 m
m F ep ep F m m
1310 f
1 1297 1281 ep f 1229 F 1199 F 1176 F
1267 1247 1205 1173
f m F ep
1167 1137 1092 1055 1028 980 973 924
F m m f f ep m
2931 ep 2921 F 2900 F
1415 ep 1428 m 1379 f 1286 1277 1266 1249 1207 1178
f f f M
f F
i 1167 m 1169 TF 1093 m u(squelette)
1 1024 1061 1094 1136 914 974 m m ep f 957M,
YOH
958 m
897 m
CH,
pCH,(Hg) 6
coo
so0 f 763 F
765 m
802 768 760 704
1030 f 973 m
f
809 ep P
1167 F 1136 f 1093 m
m ep m m
806 f 762 m 702 f
259 TABLEAU
4 (suite) Complexe
acide A’
IR
ucs Amide Amide Amide
Va IV VP
Complexe R
IR
672 693 619 587 534
m m m m m
668
m
533
TF
527 510 468
F m F
528
ep
6 cc0 A A uHgS
371
F
374
m ep
603
m
531
m
517 456
m m
371
m
F
320
f
ep
274 255
m ep
337 ep I 317
A Translation A 6 CSHg Yks
deux
TF
337 m
Na 253
138 bandes
prkentent
R
671 654
vHg-C
un caractke
se1 de sodium
675
f
616
m
533
TF
458 384 372
m m
299
f
247
m
TF 328 f
m
_INH(ND).
courte, non affaiblie par une liaison supplementaire mercure oxygene. II semble done que la liaison NH * * - O=C soit particulierement forte dans CH3HgSCH&H2CONHCH2CH2COOH recristallise. Le spectre du meme compose non recristallise prksente des bandes vNH a 3242 cm-‘, amide I 5 1623 cm-’ et vHgS 6 339 cm-‘. voisines de celles observees pour l’une des deux formes du compose CH3HgSCH2CH2CONHCHX [ 53 _ Comme dans ce cas il y a repliement des molecules avec formation d’un cycle a 6 atomes comportant une liaison Hg - - *O=C (amide). Compos6
CHJlgSCH,CH2CONHCH,CH,COONa
La vibration YHgS donne lieu a des bandes infrarouge et Raman dont le maximum se trouve aussi Q 3’71 cm-’ (T ableau 4). Les frequences vNH et amide I sont Ggerement plus elevees que celles du compose precedent recristallise de respectivement 10 et 6 cm-‘, ce qui implique une liaison NH - - O=C legerement plus faible. DISCUSSION
Les nouvelles techniques de spectroscopic infrarouge 5 transformee de Fourier et les possibilites d’utiliser le phenomene de resonance Raman en excitant les molecules dans les domaines d’absorption ultra-violette permettent d’enregistrer des variations spectrales dues h des modifications faibles ou localisdes de mol&ules biologiques de haut poids moleculaire et de g-mnde
260
compJexit& Pour pouvoir interpreter ces modifications spectroscopiques fines observees au tours de l’activit8 biochimique de la macromolecule, 1’6tablissement de. correlations entre des Qvenements contrGl& et leurs caract.+istiques spectroscopiques doit Btre obtenu de faGon pr&lable sur des .systGmes modeles simples. C’est dans cet esprit que nous proposons les r&ultats obtenus Tableaux 1-4. Pour les quatre complexes &tudies, aucun r6sultat ne permet de conclure a une interaction dire&e entre les groupements carboxyliques ou carboxylates et I’atome de Hg fix& sur le soufre. Nous n’avons done pas pu etablir les c&&es specifiques correspondants. Pourtant nos r&ultati n’excluent pas difinitivement la formation de ce type d’interaction dans une chake polypeptique plus complexe; en effet, les contraintes structurales dues au reste de la molecule sur une chake CH,CH,COOH ou (COO-) sont alors superieures 8 celks qui existent .dans les modeles simples etudies. Pourtant une analyse du tableau 5 montre clairement que la chafne laterale Asp et son- &tat d’ionisation joue un role, {a) dans la force des liaisons hydrogenes en& groupements peptidiques interchafnes (structure second&e dans le cas d’un polypeptide) et (b) sur la nature des chelates form& avec le mercure et le methylmercure impliquant ou non la chelation du mercure par un groupement carbonyle peptidique adjacent au residu cysteinique. (a) Les liaisons hydrogenes CO - - - HN interchakes sont plus fortes dans les compos& comportant un groupement COOH que dans les composes correspondant salins, en presence ou en l’absence de complexe avec le mercure ou le methylmercure. Par ailleurs la comparaison des friquences amide I et YNH des molecules et des complexes etudies ici, avec celles de HSCH&H,CONHCH,, Hg(SCH,CH2CONHCH~)1 et CH3HgSCH2CH2CONHCH3 (Tableau .5) montre que le r-emplacement du groupe methyle par une chake l&&-ale carboxylique tend dans plusieurs cas 5 renforcer les liaisons CO - -,- HN, alors qu’au contraire la presence des fonctions carboxylates les affaiblit. I1 semble done que la formation de dim&es d’acide entre groupement COOH favor&e la rigiditk du rkseau, alors que la repulsion des ions COO- I’affaiblit. (b) Le repliement de la chaine cystkinique avec formation d’un cycle B 6 atomes par suite d’une interaction Hg - - - O=C peptidique est observ6e dans -1e complexe Hg@CH2CH2CONHCH2CH2COONa)2 alors qu’il n’existe pas dans les complexes Hg(SCH,CH2CONHCH3)2 [3] et Hg(SCH2CH1CONHCH2CH2COOH)2. Dans le cas des complexes avec le methylmercure, sa presence est vraisemblable seuiement dans la forme non recristalhske de CH3HgSCH2CH,CONHCH2CH2COOH (composk B’, Tableau 5) alors qu’un tel repliement etait observe dans le complexe CH3HgSCH2CH2CONHCH3. D’une faGon plus g&r&ale, les -r&u&&s report& dans le tableau 5 contiment la grande sensibilite des vibrations viz et Y, HgSr des composes du type .Hg(SR)* _ et YH~S- d& composes du type CHsHgSR- a la nature de l’envhonnement du. m&cure. La presence d’une’ interaction~supplementaire :
261 TABLEAU 5 Frequences comparatives des vibrations uNH, amide I, ~a, us (HgS,) et vHgS de complexes Hg(SR), et CH,HgSR vNH
Compose
vamide I
YHgS2 ya
HSCH2CH,CONHCH, HSCH,CH2CONHCHZCH,COOH HSCH,CH,CONHCH$H,COONa Hg(SCH2CH,CONHCH,): Hg(SCH,CH,CONHCH2CH,COOH): Hg(SCH=CH,CONHCH,CH,COONa),
1640 1657 1630 1638 1640 1632 1635 1633 1623 1629 1623 1633
3305 3320 3280 3332 3286 32i9 3308
CH,HgSCH=CH,CONHCH,
CH,HgSCH,CH,CONHCH,CH,COOHa CH,HgSCH2CH2CONHCH,CH,COONa =A’ forme recristallisee dans le methanol. B’ forme cristallisee en solution eau-ethanol
382 388 350
VHgS vs
340 3-43 311 332 327 371 339 373
ti 50%.
avec un carbonyle de type peptidique produit un abaissement de l’ordre de 40 cm-’ des va et V, des composes Hg(SR)2 et de l’ordre de 30 cm-’ pour les composes CH,HgSR. Ces vibrations donnent lieu h de tres fortes raies de diffusion Raman et pourraient done servir de test de la presence de liaisons HgS et de la nature de l’environnement dans des systemes macromokulaires. REMERCIElMENTS Nous compos6
remercions vivement Madame HSCH&H2CONHCH&H2COOH.
M. F.
Lautie
pour
la synthese
du
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262 10 11 12 13 14 I5
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of Molecular Science
Structure,
Publishers
B.V.,
112 (1984)
247-262
Amsterdam
ETUDE SPECI’ROSCOPIQUE THIOLS
-
Printed
in The Netherlands
DE DERIVES
MERCURIQUES
D’AiMIDES-
Partie V. Spectres de vibration et structure de composes modeles Cys-Asp, HSCHzCHzCONHCH2CH2COOH(C00-), et de leers complexes avec le mercure(H) et le methylmercure
C. PERCHARD
Labomtoire de Spectrochimie Afol&culaire, Jrcssieu. 75230 Park CGdex 05 (Fmnce) M.H.
BARON
Pierre
et
Man-e
Curie,
4 Place
et C. de LOZE
Labomtoim de Spectrochimie Thiais (Fmnce) (R-u
Universitt?
le 16 juin
Infrarouge
et Raman,
CNRS,
2 rue Hem-i Dunant,
94320
1983)
RESUME Les spectres infrarouge et Raman des composes HSCH,CH2CONHCH,CHICOOH (COO-), consider& comme modeles Cys-Asp, et de leurs complexes avec Hg(I1) et CH,Hg ont 6te analysi%. Le mercure est Ii6 au soufre cystiinique. Les interactions du mercure avec le carbonyle de type peptidique dependent de I’etat d’ionisation de la chafne Asp. L’existence d’interaction entre les groupements carboxylique et carboxylate et le mercure n’a pas Bte mise en evidence. ABSTRACT Infrared and Raman spectra of HSCH,CH,CONHCH,CH2COOH(COO-). as model Cys-Asp and corresponding Hg(fI) and CH,Hg complexes have been analyzed. Mercury is covalently bonded to the cysteinic sulphur atom. Carbonyl peptidic-mercury interactions depend on the Asp-residue ionization state. Evidence of interaction between COOH (or COO-) group and Hg has not been proved. INTRODUCTION
Les ions Hg*+ ou CH3H$ sont connus pour Ctre pieges dans les organismes vivants en se fixant sur des proteines. La toxicit semble dependre de facon critique non seulement de la chimie du metal, mais aussi de la nature des ligands et des perturbations apportees dans la structure de la macromolecule complexante. La coordination du mercure se fait de facon privilegiCe sur les atomes de soufre des kidus cysteiniques [ 11. Au tours de premieres etudes, nous avons 0022-2860/84/$03.00
o 1984
Elsevier
Science
Publishers
B.V.
248
e s s a y ~ d e d ~ t e r m i n e r les caract~ristiques s p e c t r o s c o p i q u e s de m o d u l e s d a n s l e s q u e l s le g r o u p e m e n t c a r b o n y l e d ' u n m o t i f p e p t i d i q u e a d j a c e n t au r d s i d u c y s t 6 i n i q u e i n t e r v i e n t darts le c h s r n p de c o o r d i n a t i o n d ' u n a t o m e Hg o u d ' u n • g r o u p e C H 3 H g d~j~ fix~_ star l ' a t o m e de s o u f r e . Les r ~ s u l t a t s nous o n t p e r m i s de d i s c u t e r les e f f e t s p o s s i b l e s s u r la d i s t o r s i o n l o c a l e d ' u n e s t r u c t u r e s e c o n d a i r e d~fu~ie [ 2 - - 5 ] . Darts. le cas p a r t i c u l i e r de l ' h ~ m o g l o b i n e , les c o m p o s f s mercuriels se f i x e n t s u r le r 6 s i d u cYSt~in~que F G 9 3 (fl) [ 6 - - 9 ] . Les m o d i f i c a t i o n s des propri~t6~s d ' a g r 4 g a t i o n et d e t r a n s p o r t d ' o x y g ~ n e i n d u i t e s p a r ces c o m p l e x a t i o n s sur la c h a i n e ~ s o n t diff~rentes de ceUes o b t e n u e s p a r u n s i m p l e b l o q u a g e de la f o n c t i o n t h i o l p a r l ' i o d o a c 6 t a t e p a r e x e m p l e [ 7 - - 9 ] . I1 est d o n c p r o b a b l e q u e ]a p r e s e n c e du m e r c u r e en c e t t e p o s i t i o n c o n d u i t ~ des m o d i f i c a t i o n s s t r u c t u r a l e s de la p r o t 6 i n e : En e f f e t , des ~ t u d e s de r 4 s o n a n c e R a m a n d a r t s le visible m o n t r e n t que la pa_rtie h ~ m a t i n i q u e de l ' h ~ m o g l o b i n e n ' e s t pas m o d i f i 6 e d a n s ces c o n d i t i o n s [ 1 0 ] . Une i n t e r a c t i o n e n t r e le r ~ s i d u Asp F G , 9 4 ( ~ ) , a d j a c e n t at, r 6 s i d u Cys FG93(/~), et l ' i m i d a z o l e du r 4 s i d u His HC3146(S) s e m b l e j o u e r u n role i m p o r t a n t d a n s la stabilisation de la s t r u c ture t e r t i a i r e de la c h a i n e [ 1 1 ] . Lots de la c o m p l e x a t i o n du r ~ s i d u Cys 93 par le m e r c u r e , il n ' e s t pas e x c / u que la c h a f n e l a t 6 r a l e voisine Asp 94 i n t e r v i e n n e darts la n a t u r e d u c h e l a t e f o r m 6 . P o u r t e n t e r d ' 6 t a b l i r l ' i n f l u e n c e d ' u n r4sidu Asp s u r une s 6 q u e n c e pept i d i q u e c o n t e n a n t le r ~ s i d u Cys c o m p l e x 6 ~ u n ion m e r c u r e , nous a v o n s p r 6 p a r 6 et ~tudi6 p a r s p e c t r o m ~ t r i e i n f r a r o u g e et R a m a n des c o m p l e x e s f o r m 6 s e n t r e les sels HgC12 o u CH3HgC1 et les m o l d c u l e s H S C H : C H 2 C O N H C H = C H ~ C O O H ( C O O - ) consid4r6es c o m m e m o d d l e du s e g m e n t pept i d i q u e Cys-Asp. L i s t e des p r o d u i t s 6tudi~s. H S C H : C H , C O N H C H ~ C H ~ C O O H ; Hg(SCH2CH~CONHCH=CH~COOH)~; CH~I-IgSCH:CH:CONHCH:CH:CCOH; et l e u r s sels de s o d i u m : H S C H : C H : C O N H C H = C H : C O O N a ; H g ( S C H ~ C H : C O N H C H : C H : C O O N a ) : , H 2 0 ; CH3HgSCH~CH:CONHCH2CH2COONa. PAR.TIE E X P E R E ~ E N T A L E
Le c o m p o s ~ HSCH~_CH2CONHCH2CH2COOH (F = . 7 3 ° C ) a 6t6 synth6tis~ p a r t i r du 6 - p r o p i o n y l g l y c i n e s u i v a n t une m 6 t h o d e p u b l i ~ e p o u r l'~p r o p i o n y l g l y c i n e [ 1 2 ] . Le c o m p o s 6 d e u t 6 r i 6 DSCH2CH2CONDCH2CH~COOD a 6t6 o b t e n u p a r 2 d c h a n g e s successifs avec D20. Hg(SCH2CH2CONHCH2CH2COOH)2 p r 6 c i p i t e par m61ange de 2 v o l u m e s 6 g a u x des s o l u t i o n s 0 , 2 M de RSH et 0 , i M de HgC12 dans l ' e a u . L'utilisation de D , O &-la p l a c e de H : O a c o n d u i t au c o m p o s 6 Hg(SCH_~CH2CONDCH2CH2COOD)2. Le c o m p l e x e CH3HgSCH2CH2CONHCH, C H 2 C O O H a 6t~ p r ~ p a z 6 p a r la m 6 t h o d e d~crite p a r C a r r y [13] ~ p a r t i r de 4 × 10.3 mole de CH3HgC1 et de HSCH2CH2CONHCH~CH~COOH. Le p r o d u i t o b t e n u a ~t6 recristallis~ darts le m ~ t h a n o l .
249
Les sels de sodium ont et& obtenus par action stoechiomktrique d’une soIution lo-* M de soude dans le mbthanol sur 10” mole de produit acide dissous .dans Ie methanol. Pour Ie compose non complex&, la Gaction a et& faite aussi dans l’eau leg&e et Iourde. Apres agitation de 2 h & temperature ordinaire, le solvant a eti &vapor& Les composes synthetises ont ete control& par microanalyse: HSCH,CH,CONHCH2CH2COOH: c/oexp C 41,64; H 6,22; N 7,82; S 17,16; talc. C 40,68; H 6,21; N 7,91; S 18,OS. Hg(SCH,CH,CONHCH,CH,COOH)2: % exp C 26,38; H 3,64; N 4,93; S 11,46; Hg 35,75; talc. C 26,06; H 3,62; N 5,07; S 11,58; Hg 36,30. CH3HgSCH2CHlCONHCH2CH2CH2COOH: 70 exp C 21,50; H 3,13; N 3,58; S 8,ll; Hg 48,29; talc. C 21,46; H 3,34; N 3,58; S 8,lS; Hg 51,19. HSCHzCH2CONHCHzCH1COONa: % exp C 36,41; H 5,05; N 7,02; S 15,391 talc. C 36,17; H 5,06; N 7,03; S 16,09. H,O: 570exp C 23,28; H 3,02; N Hg(SCH2CH&ONHCH,CH2COONa)2, 4,33; S 10,20; Hg 31,84; Na 6,53; talc. C 23,44; H 3,28; N 4,551 S 10,43; Hg 32,62; Na 7,48. CH,HgSCH2CH2CONHCH2CH&OONa: % esp C 20,20; H 2,96; N 3,33 S 7,62. Hg 45,74; cak. C 20,32; H 2,92; N 3,38; S 7,75; Hg 48,47. Les spectres infrarouges ont Bte enregistres sur un spectrometre PerkinElmer modele 580 et :es spectres Raman 5 l’aide d’un appareil Coderg PH 0 avec la iaie 4880 a d’un laser a argon ionise. L’incertitude sur les Gquences des raies est de ~2 cm-‘. RESULTATS
ET DISCUSSION
L’analyse des spectres a ete faite en s’appuyant sur les attributions prec& dentes d’amides-thiols et de leurs complexes [ 2-51, en part.iculier CH3NHCOCH&H,?SH, (CH3NHCOCH2CH2S),Hg et CH,NHCOCH,CH,SHgCH,, ainsi que sur la connaissance du spectre de l’acide propanoique [ 143. Nous presenterons successivement les spectres des divers composes et, a partir de Ieur attribution, nous essaierons de determiner les Gments pouvant apporter des donnees sur la structure des composes, en particulier sur les interactions eventuehes de l’atome de mercure avec des groupes fonctionnels amide ou acide. Compos& HSCHtCH2CONHCH2CH&OOH
Plusieurs bandes attribukes a des vibrations fondamentales des groupements amide, acide et thiol presentent 2 composantes a temperature ordinaire: (Tableau 1): YNH (3320, 3280 cm-‘); Amide I (1657, 1630 cm-‘), vC=O (acide) (1714, 1689 cm-‘), ~SH(2560, 2530 cm-‘). L’importance des &arts observes ainsi que la persistance du deboublement des bandes u NH et uSH dans le spectre du compose deut&+ DSCH,CH2CONDCH2CHICOOD contenant un peu de compose hydrogkne permettent d’affirmer la presence d’au moins deux types de molecules differentes dans la maille.
250 TABLEAU
1
Ftiquences infrarou& et Raman de HSCH,CH,CONHCH,CH__COOH CONDCH_CH,COOD, solides et en solution 1 M dans H,O et D,O Attribution
Solide
Solution
tij-drog&
vNH(ND)
vOH(OD)
D’eutBriB
Hz0
D,O
IR
R
IR
K
R
IR
3320 ep 3280F 319-E f. 3076 m
3323 ep 3282 f
2468 F 2448 ep 2408 TF
2471 f
! -I
3100 F
2943 f YCH
2920 ep 2900 ep r 2560 12526f 1714 1689 1657 1630 1547 1436 f1471 1436 1423
TF TF ep TF TF F f F F
1382 1366 1358 1323
f f f ep
1312 ( 1304 1287 wCH, + Amide III 1266 1235 1225 t CH, ( 1208 1177 1168 1097 1086 v(squelette) .i 1073 1026
m ep f f F ep F f f m m f m
vSH(SD) vC=O(COOH) Amide I,1 Amide IIJI 6OH+uC--O 5
CHz
w CX2 + Amide III w CH, UC--o vC!-OiaOH t ou wCH?
I
et DSCH,CH,-
f
916 927 961 989 ep fF, f.
2986 2947 2919 2901
m TF F F
2561 F 2534 F 1660 1630 1553 1439 1472
ep F f f f
1424 1416 1386 1370
F ep f ep
1306 1284 1268 1237
ep F ep m ep ep In ep f TF TF ep TF F
1467 F 1437 ep 1421 F
1545 ep 1325 f 1356 m f m m ep
1208 m 1179 m 1096 1089 1052 1033
2340 2290 2983 2944 2927 2907 2098 1860 1840 1709 1686 1648 1620 1467
m m f f
917 923 960 988 888f m fF
2411 f
2986 ep 2946 TF 2921 ep 2902ep
2994 ep 2954 TF
2290
2934 F
2934 e
1859 F 1854 F
2579 TF
1873 E
1714 m 1643 ep 1622 F 1470 m
1424 rn 1414 ep
1636 m
16.27 F
1570 f 1442 ep
1483 m
1429 m
1324 f 1354 f
1238 F
1232 f
921ep 928 962 995 891f m fep
1705 m
e ‘1
1715 n 1702 n 1629 n 1485 F
1442 f
1432 n
1379 m 1370 ep
1302 f 1286 m
m f f ep f m ep
2953
1475 ep
1302 ep 1285 m
1214 1175 1159 1090 1083 .1061 1030
R
1206 f 1176 f 10%
1346 f 1312 ep 1286 m 1272 m 1212 m 1171 f
M 1074 m
1030 993 980 927
1289 IT
f f f f
1030 994 949 929
f f ep m
1086 rr 992 rr 929 n:
251 TABLEAU
1 (suite) Solide
Attribution
Solution DeutBriG
HydrogGn6 IR 60D Amide
902
+ sSH
PCH, PCHZ Amide
V, V’=
_
vcs 6
coo
Amide
IV,
IV
Amide
VI,
VP
6 cc0
4
: %es
F
t6SH
P CH: pCH,
IR
IIT
rOWOD) pCH,
R
deux
bandes
819 800 770 730 676 664 652
f f f m m ep ep
583
m
583 514 { 501
m ep m
462 363 318 302 282 248
m m ep m ep f
prkentent
R
879
m
870
m
819
f
777
F
673
F
654 587 577
ep ep m
507
f
470 454 330
f f f
284 248
f f
un caractke
iOS7 953 656
F m F
3.052 955
856
m
857
802 772 525 682
m F F F
613 583 494
f f F
504
ep
452 362 313 298
F m ep m
245
f
Hz0
DZO
R
IR
R
f m
872
m 856
n
m f f
790
n
f
787 769
f f
835 799 773
682
F
671
F
678
F
628 609 583
f f f
597
m
616 596
f n
509
f
464 441 325
f f f
474 458
f f
285 246
f f
26i
f
7 NK( ND).
Le couple de freQuences vNH 3320 cm-’ et amide I 1657 cm-’ correspond a l’autoassociation habituelle des amides par liaisons hydrogene co - - - HN formant des polymeres en chaines. PO-urle second couple de frequence (3280, 1630 cm-l), ou bien la liaison hydrogene CO - - - HN est nettement plus forte, ou bien une interaction supplementaire peut Otre =HN envisagee du type CO::__HS par exemple”. Les frequences vC=O du groupement acide (1714, 1689 cm-‘) correspondent & l’existence de dim&es lies par liaison hydrogene
*Les deux frCquences Y SH observ6es correspondent liaison hydrogke, puisque la frequence vSH d’un 2580 cm* [l].
1 des vibrateurs perturb& par une vibrateur SH libre est vokine de
252 . ~ 0
C •
• • •
"
HO\ / C
\ O H .... 0 " - I
c o m m e dans l'acide, propanoi'que so!ide par exemple. [14]. L e sPectre l~-~mmn de la solution du c o m p o s ~ dans l'eau comporte une b a n d e large pl~senJ~ant un. m a x i m u m ~ 1429 c m -I et un ~paulement 1 4 4 2 e r a - * . Sur c e l u i de la s o l u t i o n d a r t s D20, il ne r e s t e q u ' u n e b a n d e p l u s fhne c e n t r ~ e ~ 1 4 3 2 c m ' * . Les d e u x b a n d e s .~ 1 4 2 9 c m-1 (darts H20) et 1 4 3 2 cm-' ( d a n s D 2 0 ) sont d o n c a t t r i b u t e s ~ une d4formatior, 5CH2 et l ' ~ p a u l e m e n t ~ 1 4 4 2 cm -I ~ la Vibration c o u p l ~ e 8OH + v C - - O du g r o u p e m e n t a c i d e . Le s p e c t r e i n f r a r o u g e de la s o l u t i o n d~ns D 2 0 p r ~ s e n t e aussi u n e b a n d e ~ 1 4 4 2 c m -I. Dans ce cas, elle ne p e u t ~tre a t t r i b u t e qu'~ u n m o u v e m e n t B C H 2 . A c e t t e f r ~ q u e n c e c o r r e s p o n d e n t d o n c 2 vibrations, l ' u n e 8 CH2 i n t e n s e en a b s o r p t i o n , l ' a u t r e ~ OH + v C - - O o b s e r v ~ e en R a m a n . Le m~me p h 4 n o m ~ n e se r e t r o u v e d a n s le cas d u soIide, 05 la v i b r a t i o n 8OH + v C - - O a p p a r a ~ t en P ~ r - a r l ~ 1 4 3 9 e r a - ' et la d 6 f o r m a t i o n 8 CH2 ~ 1436 e m -1. La s u p e r p o s i t i o n de ces d e u x b a n d e s a d4j~ ~t~ o b s e r v 4 e s u r l e s p e c t r e de Ia g l y c i n e [ 1 5 ] . E n t r e 1 4 0 0 et 1 2 0 0 c m -t, les m o d i f i c a t i o n s s p e c t r a l e s observ~es ent~'e les s p e c t r e s des p r o d u i t s h y d r o g ~ n 4 s et deut4ri4s s ' e x p l i q u e n t p a r d e u x p h ~ n o m ~ n e s de c o u p l a g e 6 O H + vC---O d ' u n e p a r t [6, 7 ] , a m i d e IH + ¢ o C H 2 d ' a u t r e p a r t ( T a b l e a u 1). En r a i s o n de c o u p l a g e s i m p o r t a n t s , l ' a t t r i b u t i o n des 41ongations du s q u e l e t t e (d~sign~es p a r v s q u e l e t t e s u r le T a b l e a u 1) ne p e u t pas ~tre pr~cis4e. Au d e s s o u s de 950 cm-~, l ' i n t e r p r ~ t a t i o n s p e c t r a l e a ~t~ f a i t e p a r a n a l o g i e avec ceUe des amides-thiols d4j~ 4tucli4s, H S C H 2 C H 2 C O N H C H 3 p a r t i c u l i ~ r e m e n t [ 2 ] . De p l u s , la p r e s e n c e du g r o u p e m e n t a c i d e i n t r o d u i t dans c e t t e r ~ g i o n !es b a n d e s dues aux v i b r a t i o n s 7 O H ( O D ) , 5CO.~, 7CO., et CCO. A u - d e s s o u s de 500 cm-~ s o n t observ~es les b a n d e s dues aux d 4 f o r m a t-ions A d u s q u e l e t t e de !a m o l 4 c u l e .
Compos~ HSCH2CH~CONHCH2CH2COONa Sur l e s s p e c t r e s de l ' i o n DSCH2CH2CONDCH2CH~COO- en s o l u t i o n dans D 2 0 , les d e u x b a n d e s caract4ristiques du g r o u p e m e n t C O O - sont a i s ~ m e n t identifiables, v~COO-, d o n n e lieu ~ une a b s o r p t i o n tr~s i n t e n s e ~ 1 5 6 7 cm -~, tandis que v , C O O - apparait ~ i411 c m-I sous fornae d'une b a n d e forte en R a m a n et m o y e n n e en infrarouge (Tableau 2). nans le cas d u c o m p o s ~ sol/de hydrogen,, la vibration v s C O O - conserve une fr~quence infrarouge voisine (1564 cm-:) tandis que u a C O O - d o n n e naissance, aux bandes intenses Barnsrt et infrarouge vers 1425cm-~,. les autres bandes~i 14801et 145-2 cm-' el;les @paulements ~ 1434-et 1415 c m-~ correspondmnt aux vibrations 5 CH2. Pour confirmer cette attribution, nous avons pr~par4 les butyrates de s o d i - m C H 3 ( C H 2 ) 2 C O O N a et C H ~ ( C H 2 ) 2 i 3 C O O N a , rue spectre de la mol~cule
253 TABLEAU
Fr&quences
2
infmmuge
CONDCH,CH,COOPU‘a,
vNH(ND)
vCH
rSH(SD)
II, II
6 CHZ vscoo wCH, wCH,
Deutkie
IR
IR
i- Amide
wCH2 vioutCHl tCH, WCH, + Amide tCH,
R F ep ep fm ep m m f f
1638 TF
I, I
v,coo Amide
HydrogLnG
3332 3290 3202 (3062 2956 2937 C 2927 2886 2855 2561
III
1564 1550 1537 1180 1452 1434 Cl415 1424 1378 1347
III
-i
TF ep ep m F ep ep F m m
1309 1273 1245
f f f
1211
F
I
2955
ep
2932 TF 2890 ep 2563
F
1644
m
1478 f 1453 m
1425
m
1278 1248 1203
f f f
1092
m
968 m 940 ep I 1021 923 fF 969 Amide
III 865 f 804 F
PCH,
R
2474 2416
F F
2956 2939 2929 2888
m m m m
1862 f 1626 TF
2936 2929 2892
DSCH,CH,-
1861 F 1634 m 1626 ep
871 805
f f
l-167 m
1468 ep
1476 1445 1438 1416 1425 137G
1477 m 1452 m
m F ep ep F f
1323 f 1305 f 1271 m 1218 1206 1168 1156 1093 1083 1047 1030 988 962 944 920 912 976 867 802 780 768
F ep ep m ep m m f ep m f f ep m ep m ep ep
1426 m 1367 f
1277 m
1219
f
1087
m
1050
f
1023
f
961 938 903
Hz0
D,O
R
IR
R
F TF m
1561 TF
1055 1093 1035 1151 1083 m fep
v(squelette)
et
Solution
Solide
Attribution
Amide
et Raman de HSCH,CHICONHCHZCH,COONa solides et en solution 1 M dans Hz0 et D,O
m f f
f f f
743
f
e
1873
T
T 2928 ‘I
1634 m
1625
1568 f
1567 TF
i568
f
1568 f
1483 m
1485
F
1435
1455 f 1445 f
1430 e
ep
1412 F
F
1409 m
1627 rr
1411 F 1359 f
1291 f 1311 f
1315
f
1265 f
1260
f
1072
f
993
f
1210
f
1072
f
942 890
873 805 779
2994 2950
m m
937 n 881
n
:’
.;254_ .. TBLEAU
2 (&ite)
Attribution.
-_
: : :Solidd
Solution
_ Deu$&iB
,_ Hyd;o&k -1R
coo ucs-
562
Amide
Va
Amide
IV, IV
hide ~COO 5 cc0
f m
612
m
deur
m f
684
m
617
m
590
f
588
f
m
516
F
554 509 480
ep f f
453
f
249
m
458 444 369 321 250
m F f f m
453
F
Na
323 255 242
f m ep
bandes
ont un caractke
V
A Translation
703 683
IR
.. R
671
F
679
E
602
f
598
f
525 508
e f
F
509
A
%es
699 670
DZO
R
R
IR
593 F 593 F 557 ep 515 F
VI?
Amide
R
7Q3 F
6
HI0
7 NH.
non marquee prkente une bande intense a 1420 cm-‘, deux bandes moyennes 5 1463 et 1448 cm-’ et un epaulement d 1410 cm-*. Sur le spectre du butyrate marque, ces trois demieres abscrptions restent inchangees, tandis que le maximum de la bande la plus intense se d&place de 1420 2 1400 cm-‘, ce qui implique son-attribution 5 Y,COO-. Les Zrhquences YNH et Amide I, 3332 cm-’ et 1638 cm-’ en infrarouge, indiquent l’existence de l’autoassociation NH - - *O=C en chakes. L-esvaleurs des frequences vNH (relativement &levee) et .amide I (relativement basse) permettent d’envisager l’existence -de liaisons NH - - - O=C affaiblies par une idtraction su~plementaire probablement due au groupement SH dont la frgquence a 2561 cm-’ correspond $ un groupement SH engagGe dans une : liaison hyclrogke. Le spectre du se1 de sodium sohde pr&ente une bande d’intensite moyenne vers 250 cm-’ .absente de celui de I’acide et que nous attribluons h la translation de l’ion sodium par rapport a l’anion. Compos6
Hg(SCH,CH2COhLHCH2~H2COOH), -.
La comparison de speck% de ce compose avec ceux du ligand HSCH2CH&O.~HCH,CH;COOH pur montre que la bande vSH disparait et que deux nouvelles bandes apparaissent- a 342. et 388 cm-‘, & des tiquences tres voisine+ .de celles obse%e+ dank.. le comp_ose .Hg(SCH&H&ONHCH& precedemment ‘etudie [33 et atibuk aux vibrations d’elongation en phase Y, et en opposition de phask v, du groupe HgS, (Tableau 3). L’atome de
255 TABLEAU
3 (suite)
Fre’quences infrarouges CH,CONDCH,CH,COOD),
et
Complexe
Raman de Hg(SCH,CH,CONHCH$H.COOH),, et Hg(SC~CH,CONHCH,CH~COONa),. 1 Hz0 Complere
acide
G
R
3279 TF
3280
IR
m
uNH( ND)
2980 ep 2965 f 2940 f 2925 f 2910 f 2892 f
vCH
i
uC=O(COOH) .4mide
I, I
Y,COO Amide &OH-t
II. LI UC-O
2456 2405 3064
f
2977 2963 2938 2929 2915 2876 2860 2822
ep m ep F TF f f f
1696 TF ( 1690 ep 1 1632 TF 1552 TF 1446 F 1480 m
F F
2281 m 2980 ep 2965 f 2926
2910 2890 2860
f f f ep
R
IR
R
vH,O
vOH( OD)
2459 2405
f f
2964 2938 2929 2915 2876 286’7 2823
ep ep F TF f f
3430 m 3308 TF 3285 ep 3195 ep 3060 m
2953 2925 2889
m m m
f 1647
1656 ep 1632 F
1624 TF
1653 ep 1624 F
1556
1463
1466 m
1635 TF 1568 TF 1554 ep
1482 m 1448 m
1481 F 1449 TF
f
F
1481 m 1450 m
1476 ep
1425 F i 1418 F
1426
1424 1418
1378 1354
f m
1386 1363
f f
1321 m
1322
f
Amide
f
1433 m, 1
v,coo
touw
2940 f 2899 f
1697 TF 1689 ep
6 CH2
wCH, wCH, UC-0 YC--0
se1 de sodium
Deut&iG
Hydrogen6
3185 f 3062 m 3050 F
Hg(SCH2B l’&at solide
+ aOH CH,
1300 f 1283 f 1 1274 f
III
F
1296 ep 1281 F 1261
F F
1418 F 1424 F 13i8 f 1344 m
1378 f 1357 m 1330 f
1328
1317 f 1300 f 1280 f
1294 ep 1282 F
1433 m. 1
f
1283
f
1262 f
F 1243 m
i233
tCH,
F
1248 F
1229 m
I
1232 ep 1215 ep
1202 ep
1216 F
1200 m
tCH> I 1197 F 1150 1135
f f
1152 1136
f f
1202 m 1169 f 1153 f 1136 ep
1200 F
1147 f 1137 ep
1250 f
256 TABLEAU.
3 (suite)
-m Complexe
acid?
Complexe
H$drogGni
it_00 m 1084 f 1977 f 1062 f 1035 f 981 f 957 m 926 ep 915 m . 896m
v(squelette)
Deut@riB R
m
Amide
1100 1086
F ep
1036 981 958
f f TF
908
f
800
f
777
F
III’ 900
m, 1
800 780
f f
774
f
f
P
CH:
749
R
IR
6OD
YOWOD)
F
1087 1072
f f
985 f 950 m 918 f 907 f 890 f 1051 m 1041 i 974 f 681 ep 833 f 799 f 777 ep 772 740
m m
500 668
m m
590
f
IR
1093 1071
F ep
1032 985 953
f m F
P,
Amide
IV,
-bide 6 cc0
tP
I
A
587 527 511 471 406 388 343 313
vsHgSz v,HgSi P
667 613
F f
m m f
590
f
503
f
f m
457
f
m f
389 342
Na
2 bandes
TF TF
m 294 239 156 136
6 CSHg
Wes
F m f
1096
f
1096
f
1055 1034 975 964
f f ep F
1030 973
f f
f f
921
f
798
f
804
m
800
f
772
F
782
f
787
f
744
F
759 703 660 675
f
670
f
614
m
457
f
311
TF
149 258
m
667 613
F f
600
f
505
f
454
f
388 343
TF TF
m m ep
IV
Via
Translation
689 667 612
R
908 880
tcoo Amide VCS
se1 de sodium
ont un caractire.yNH.
F F F m
462
m
403 388 342 309
f m f f
293 237
572 522
m m
452 378 350
m ep m
322
ep
267
m
F F
m
257
mercure est done essentiellement dicoordine avec deux liaisons HgS courtes et proches de la h&nit& La frequence moyenne vHgS (365 cm-‘) est elevee, ce qui laisse supgoser qu’il n’y a pas d’interaction du mercure avec le groupe amide ou acide. Les valeurs des frequences vNH et amide I indiquent que les liaisons hydrogene NH - - - O-C sont plus fortes que dans le compose Hg(SCH&H,CONHCH& ou la longueur N-O a et& trouvee de 2,78 A [3] _ Compos6
Hg(SCH2CH2CONHCH2CH2CO0.iVa)2
Les deux vibrations v,Hg& et v,HgSz donnent lieu respectivement $ une bande infrarouge a 350 cm-’ et une bande Raman a 311 cm-’ (Tableau 3). Comme dans le compose prkedent, le mercure est essentiellement dicoordine a deux atomes de soufre et occupe une position proche d’un centre de symetrie. La frequence vNH augmente de 30 cm-‘, alors que la frequence amide I varie peu par rapport a celle du complexe Hg(SCHtCH2CONHCH&H2 COOH)r. La liaison hydrogene NH - - - OC est plus faible et il peut esister une faible interaction supplementaire mercure-oxygene du groupement amide, ce qui est compatible avec la valeur moyenne YHgS (330 cm-‘) nettement plus basse que dans le compose precedent. La region 1500-1400 cm-’ est analysee par analogie avec les resultats obtenus pr&&lemment sur le butyrate de sodium et le se1 de l’acide non complex& La bande a 1424 cm-’ est attribues a v,COO-. Dans le compose Hg(SCH2CH,CONHCH,CH,COOH)7_, une bande a cette frequence ne pouvait provenir que d’une vibration 6 CH,. La frequence de cette bande est differente dans le sel: elle apparait avec une forte intensiti infrarouge a 1449 cm-‘. Un groupement CH2 au moins est done sensible a la presence d’un groupement COOH ou COO-; la region spectrale des vibrations YCH est aussi differente dans les acides et dans les sels. Compos&
CH&gSCH,CH2CONHCH2CH2COGH
Les friquences vNH et amide I (3281 et 1629 cm-‘) (Tableau 4) de ce compose recristallise dans le methanol sont t&s proches de celles observees pour l’un des couples existant dans le ligand acide pur. Ces valeurs sont plus basses que celles observk habituellement pour des amides formant des polymkes en chaine par liaisons CO - - - HN. On pourrait done, dans ce cas auk, envisager l’existence d’une interaction faible supplementaire entie le groupe CO amide et le mercure fix& sur chaine laterale; mais cette hypothke pan&t incompatible avec la valeur de la frequence vHgS observee 2 371 cm-‘. En effet, dans le compcse CHjNHCOCH2SHgCH3, oti l’existence d’une faible interaction Hg - - - O=C a eti mise en evidence par rayons X [5], la frequence vHgS est de 343 cm-‘. La valeur 371 cm-’ implique une liaison HgS tres
258
TABI&AU
4
FrLquences in.+rou~es et Raman de CH HgSCH,CH,CdNHCH,CH,COOH HgSCH,CH,CONHCI-QCH,COONa %1’Btat s&de Complexe a&de A’ IR
Complexe se1de sodium R
vCH I’ 2976 2893 2928 m M
Amide I Amide II v,coo 6 OH -I- vc-0 6 CH,
u,coo WCH, wCHZ vC-f)i-6OH tou wCH, tCH, tCH,
{
1700 TF 1692 ep 1629 TF 1558 TF
R
3291 TF 3273 ep 3073 m 2977
&=O(COOH)
IR
3281 TF 3190 f 3070 m
vNH
et CH,-
m
2960 f
2987 m 2945 m
2928 F
2928 m
2895 F
2895 m 2882 ep
1629 m
1633 TF 1583 ep 1562 TF
1638 m
1478 1452 1442 1415 1423 1377 1346
1475 f 1456 f
1442 F 1428 m, 1 1 1442 1423 1473 F f 1377 f 1353 m 1319 m
m F ep ep F m m
1310 f
1 1297 1281 ep f 1229 F 1199 F 1176 F
1267 1247 1205 1173
f m F ep
1167 1137 1092 1055 1028 980 973 924
F m m f f ep m
2931 ep 2921 F 2900 F
1415 ep 1428 m 1379 f 1286 1277 1266 1249 1207 1178
f f f M
f F
i 1167 m 1169 TF 1093 m u(squelette)
1 1024 1061 1094 1136 914 974 m m ep f 957M,
YOH
958 m
897 m
CH,
pCH,(Hg) 6
coo
so0 f 763 F
765 m
802 768 760 704
1030 f 973 m
f
809 ep P
1167 F 1136 f 1093 m
m ep m m
806 f 762 m 702 f
259 TABLEAU
4 (suite) Complexe
acide A’
IR
ucs Amide Amide Amide
Va IV VP
Complexe R
IR
672 693 619 587 534
m m m m m
668
m
533
TF
527 510 468
F m F
528
ep
6 cc0 A A uHgS
371
F
374
m ep
603
m
531
m
517 456
m m
371
m
F
320
f
ep
274 255
m ep
337 ep I 317
A Translation A 6 CSHg Yks
deux
TF
337 m
Na 253
138 bandes
prkentent
R
671 654
vHg-C
un caractke
se1 de sodium
675
f
616
m
533
TF
458 384 372
m m
299
f
247
m
TF 328 f
m
_INH(ND).
courte, non affaiblie par une liaison supplementaire mercure oxygene. II semble done que la liaison NH * * - O=C soit particulierement forte dans CH3HgSCH&H2CONHCH2CH2COOH recristallise. Le spectre du meme compose non recristallise prksente des bandes vNH a 3242 cm-‘, amide I 5 1623 cm-’ et vHgS 6 339 cm-‘. voisines de celles observees pour l’une des deux formes du compose CH3HgSCH2CH2CONHCHX [ 53 _ Comme dans ce cas il y a repliement des molecules avec formation d’un cycle a 6 atomes comportant une liaison Hg - - *O=C (amide). Compos6
CHJlgSCH,CH2CONHCH,CH,COONa
La vibration YHgS donne lieu a des bandes infrarouge et Raman dont le maximum se trouve aussi Q 3’71 cm-’ (T ableau 4). Les frequences vNH et amide I sont Ggerement plus elevees que celles du compose precedent recristallise de respectivement 10 et 6 cm-‘, ce qui implique une liaison NH - - O=C legerement plus faible. DISCUSSION
Les nouvelles techniques de spectroscopic infrarouge 5 transformee de Fourier et les possibilites d’utiliser le phenomene de resonance Raman en excitant les molecules dans les domaines d’absorption ultra-violette permettent d’enregistrer des variations spectrales dues h des modifications faibles ou localisdes de mol&ules biologiques de haut poids moleculaire et de g-mnde
260
compJexit& Pour pouvoir interpreter ces modifications spectroscopiques fines observees au tours de l’activit8 biochimique de la macromolecule, 1’6tablissement de. correlations entre des Qvenements contrGl& et leurs caract.+istiques spectroscopiques doit Btre obtenu de faGon pr&lable sur des .systGmes modeles simples. C’est dans cet esprit que nous proposons les r&ultats obtenus Tableaux 1-4. Pour les quatre complexes &tudies, aucun r6sultat ne permet de conclure a une interaction dire&e entre les groupements carboxyliques ou carboxylates et I’atome de Hg fix& sur le soufre. Nous n’avons done pas pu etablir les c&&es specifiques correspondants. Pourtant nos r&ultati n’excluent pas difinitivement la formation de ce type d’interaction dans une chake polypeptique plus complexe; en effet, les contraintes structurales dues au reste de la molecule sur une chake CH,CH,COOH ou (COO-) sont alors superieures 8 celks qui existent .dans les modeles simples etudies. Pourtant une analyse du tableau 5 montre clairement que la chafne laterale Asp et son- &tat d’ionisation joue un role, {a) dans la force des liaisons hydrogenes en& groupements peptidiques interchafnes (structure second&e dans le cas d’un polypeptide) et (b) sur la nature des chelates form& avec le mercure et le methylmercure impliquant ou non la chelation du mercure par un groupement carbonyle peptidique adjacent au residu cysteinique. (a) Les liaisons hydrogenes CO - - - HN interchakes sont plus fortes dans les compos& comportant un groupement COOH que dans les composes correspondant salins, en presence ou en l’absence de complexe avec le mercure ou le methylmercure. Par ailleurs la comparaison des friquences amide I et YNH des molecules et des complexes etudies ici, avec celles de HSCH&H,CONHCH,, Hg(SCH,CH2CONHCH~)1 et CH3HgSCH2CH2CONHCH3 (Tableau .5) montre que le r-emplacement du groupe methyle par une chake l&&-ale carboxylique tend dans plusieurs cas 5 renforcer les liaisons CO - -,- HN, alors qu’au contraire la presence des fonctions carboxylates les affaiblit. I1 semble done que la formation de dim&es d’acide entre groupement COOH favor&e la rigiditk du rkseau, alors que la repulsion des ions COO- I’affaiblit. (b) Le repliement de la chaine cystkinique avec formation d’un cycle B 6 atomes par suite d’une interaction Hg - - - O=C peptidique est observ6e dans -1e complexe Hg@CH2CH2CONHCH2CH2COONa)2 alors qu’il n’existe pas dans les complexes Hg(SCH,CH2CONHCH3)2 [3] et Hg(SCH2CH1CONHCH2CH2COOH)2. Dans le cas des complexes avec le methylmercure, sa presence est vraisemblable seuiement dans la forme non recristalhske de CH3HgSCH2CH,CONHCH2CH2COOH (composk B’, Tableau 5) alors qu’un tel repliement etait observe dans le complexe CH3HgSCH2CH2CONHCH3. D’une faGon plus g&r&ale, les -r&u&&s report& dans le tableau 5 contiment la grande sensibilite des vibrations viz et Y, HgSr des composes du type .Hg(SR)* _ et YH~S- d& composes du type CHsHgSR- a la nature de l’envhonnement du. m&cure. La presence d’une’ interaction~supplementaire :
261 TABLEAU 5 Frequences comparatives des vibrations uNH, amide I, ~a, us (HgS,) et vHgS de complexes Hg(SR), et CH,HgSR vNH
Compose
vamide I
YHgS2 ya
HSCH2CH,CONHCH, HSCH,CH2CONHCHZCH,COOH HSCH,CH,CONHCH$H,COONa Hg(SCH2CH,CONHCH,): Hg(SCH,CH,CONHCH2CH,COOH): Hg(SCH=CH,CONHCH,CH,COONa),
1640 1657 1630 1638 1640 1632 1635 1633 1623 1629 1623 1633
3305 3320 3280 3332 3286 32i9 3308
CH,HgSCH=CH,CONHCH,
CH,HgSCH,CH,CONHCH,CH,COOHa CH,HgSCH2CH2CONHCH,CH,COONa =A’ forme recristallisee dans le methanol. B’ forme cristallisee en solution eau-ethanol
382 388 350
VHgS vs
340 3-43 311 332 327 371 339 373
ti 50%.
avec un carbonyle de type peptidique produit un abaissement de l’ordre de 40 cm-’ des va et V, des composes Hg(SR)2 et de l’ordre de 30 cm-’ pour les composes CH,HgSR. Ces vibrations donnent lieu h de tres fortes raies de diffusion Raman et pourraient done servir de test de la presence de liaisons HgS et de la nature de l’environnement dans des systemes macromokulaires. REMERCIElMENTS Nous compos6
remercions vivement Madame HSCH&H2CONHCH&H2COOH.
M. F.
Lautie
pour
la synthese
du
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