Ruthenium(II) polypyridyl complexes (RPCs) that emit from triplet metal-to-ligand charge transfer (MLCT) states find a wide variety of uses ranging from luminophores to potential anti-cancer or anti-bacterial therapeutics. Herein we describe a greener, microwave-assisted synthetic pathway for the preparation of homoleptic [Ru(N^N)₃]²⁺ and bis-heteroleptic [Ru(N^N)₂(N'^N')]²⁺ type complexes. This employs the bio-renewable solvent Cyrene™, dihydrolevoglucosenone, as a green alternative to N,N′-dimethylformamide (DMF) in the synthesis of Ru(N^N)₂Cl₂ intermediate complexes, obtaining comparable yields for N^N = 2,2′-bipyridine, 1,10-phenanthroline and methylated derivatives. Employing these intermediates, a range of RPCs were prepared and we verify that the ubiquitous luminophore [Ru(bpy)₃]²⁺ (bpy = 2,2′-bipyridine) can be prepared by this two-step green pathway where it is virtually indistinguishable from a commercial reference. Furthermore, the novel complexes [Ru(bpy)₂(10,11-dmdppz)]²⁺ (10,11-dmdppz = 10,11-dimethyl-dipyridophenazine) and [Ru(5,5′-dmbpy)₂(10,11-dmdppz)]²⁺ (5,5′-dmbpy = 5,5′-dimethyl-bpy) intercalate duplex DNA with high affinity (DNA binding constants, K_b = 5.7 × 10⁷ and 1.0 × 10⁷ M⁻¹, respectively) and function as plasma membrane and nuclear DNA dyes for confocal and STED microscopies courtesy of their long-lived MLCT luminescence.

中文翻译：

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Cyrene™ 作为 N，N′-二甲基甲酰胺 （DMF） 的绿色替代品，用于合成用于生物应用的 MLCT 发射钌 （II） 聚吡啶基络合物


从三重态金属到配体电荷转移 （MLCT） 状态发射的钌 （II） 聚吡啶配合物 （RPC） 用途广泛，从发光团到潜在的抗癌或抗菌疗法。在本文中，我们描述了一种更绿色的微波辅助合成途径，用于制备同源 [Ru（N^N）₃^{] 2+} 和双异异 [Ru（N^N）₂（N'^N'）]²⁺ 型复合物。该方案采用生物可再生溶剂Cyrene™，二氢左旋葡糖苷酮，作为N，N′-二甲基甲酰胺（DMF）的绿色替代品，用于合成Ru（N^N）₂Cl₂中间体复合物，获得N^N = 2,2′-联吡啶、1,10-菲咯啉和甲基化衍生物的相当产量。使用这些中间体，制备了一系列 RPC，我们验证了普遍存在的发光团 [Ru（bpy）₃]²⁺ （bpy = 2,2′-联吡啶） 可以通过这种两步绿色途径制备，其中它与商业参考几乎没有区别。此外，新的复合物 [Ru（bpy）₂（10,11-dmdppz）]²⁺ （10,11-dmdppz = 10,11-二甲基-二嘧吩嗪）和 [Ru（5,5′-dmbpy）₂（10,11-dmdppz）]²⁺ （5,5′-dmbpy = 5,5′-二甲基-bpy） 以高亲和力（DNA 结合常数，K_b = 5.7 × 10⁷ 和 1.0 × 10^{7 M-1} 嵌入双链体 DNA）并用作共聚焦和 STED 显微镜检查的质膜和核 DNA 染料，这要归功于它们的长寿命 MLCT 发光。