SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF TRANSITION METAL COMPLEXES WITH BIOLOGICALLY ACTIVE LIGANDS

INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 1, Oktober 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 165 165 SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF TRANSITION METAL COMPLEXES WITH BIOLOGICALLY ACTIVE LIGANDS Sayilova Ikbol Yuldashovna Urganch davlat universiteti mustaqil tadqiqotchisi Annotatsiya : Maqolada biologik faol ligandlar bilan o‘tish metallari komplekslarini sintez qilish va ularning tuzilishini o‘rganish masalalari tahlil qilingan. Tadqiqotda Cu(II), Ni(II) va Co(II) kabi metall ionlarining barqaror koordinatsion birikmalar hosil qilishdagi o‘rni hamda ularning biologik faollikka ta’siri yoritilgan. Spektroskopik (UV-Vis, IR, NMR, XRD, EPR) va analitik metodlar asosida metall-komplekslarning tuzilmasi hamda bog‘lanish tabiatini aniqlash usullari bayon etilgan. Sintez qilingan komplekslarning fizik-kimyoviy xususiyatlari — eruvchanlik, oksidlanish-qaytarilish potensiali va barqarorlik — ularning biologik faoliyati va farmakologik qo‘llanilish imkoniyatlari bilan uzviy bog‘liqligi asoslab berilgan. Tadqiqot natijalari metall asosli yangi dori vositalari va biokatalizatorlarni ishlab chiqishda ilmiy asos yaratadi. Kalit so’zlar: bioinorganik kimyo, metall-ligand komplekslari, biologik faol ligandlar, spektroskopik tahlil, farmakologik qo‘llanilish Annotation : The article discusses the synthesis and characterization of transition metal complexes with biologically active ligands and their potential applications in bioinorganic chemistry. It highlights the importance of transition metals such as Cu(II), Ni(II), and Co(II) in forming stable coordination compounds with enhanced biological activity. Spectroscopic and analytical methods (UV-Vis, IR, NMR, XRD, EPR, and mass spectrometry) are emphasized for determining the structure and bonding nature of the complexes. The study reveals that the physicochemical properties of the synthesized complexes, including solubility, redox potential, and stability, are directly correlated with their biological performance and pharmacological potential. The findings contribute to the design of new metal-based drugs and catalysts with improved bioavailability and selectivity. Keey words: bioinorganic chemistry, transition metal complexes, biologically active ligands, spectroscopic analysis, pharmacological applications Аннотация : В статье рассматриваются вопросы синтеза и характеристики комплексов переходных металлов с биологически активными лигандами, а также их значение в современной биоорганической химии. Подчеркивается роль ионов Cu(II), Ni(II) и Co(II) в формировании устойчивых координационных соединений с повышенной биологической активностью. Описаны спектроскопические и аналитические методы (UV-Vis, IR, NMR, XRD, EPR, масс-спектрометрия), применяемые для изучения структуры и природы связей. Установлено, что физико-химические свойства синтезированных комплексов — растворимость, редокс-потенциал и стабильность — напрямую связаны с их биологической активностью и фармакологическим потенциалом. Результаты исследования создают научную основу для разработки новых металлоорганических лекарственных препаратов и катализаторов. INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 1, Oktober 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 166 166 Ключевые слова : биоорганическая химия, комплексы переходных металлов, лиганды, спектроскопические методы, фармакологическая активность Zamonaviy bioorganik va noorganik kimyo fanlari chorrahasida joylashgan bioinorganik kimyo so‘nggi yillarda tibbiyot, farmatsevtika va biotexnologiya sohalarida yangi ufqlarni ochib bermoqda. Ayniqsa, o‘tish metallari (transition metals) ishtirokida hosil bo‘ladigan kompleks birikmalar tirik organizmlarda kechadigan ko‘plab jarayonlarning molekulyar asoslarini tushunishga imkon bermoqda. Metall ionlari — masalan, mis (Cu), nikel (Ni), kobalt (Co), rux (Zn), temir (Fe) kabi elementlar — ko‘plab biologik tizimlarda fermentlar faol markazining tarkibiy qismini tashkil etadi. Ular kislorod tashish, elektron uzatish, oksidlanish-qaytarilish jarayonlarini boshqarish kabi muhim funksiyalarni bajaradi. Shu sababli o‘tish metallari bilan bog‘liq bo‘lgan komplekslarning o‘rganilishi nafaqat nazariy jihatdan, balki amaliy nuqtayi nazardan ham nihoyatda ahamiyatlidir. Bunday komplekslar yordamida tabiiy biomolekulalarning faolligini modellashtirish, ularning ta’sir mexanizmini tushunish va yangi dori moddalari yaratish imkoniyati paydo bo‘ladi.[1] Ayniqsa, biologik faol ligandlar bilan kompleks hosil qilgan metall ionlari o‘ziga xos katalitik va farmakologik xususiyatlarga ega bo‘lib, antibakterial, antitümor, antioksidant, hatto antiviral faoliyat ko‘rsatishi mumkin. Shuning uchun o‘tish metallari komplekslarini sintez qilish va ularning tuzilmasini tahlil etish zamonaviy bioinorganik kimyoning ustuvor yo‘nalishlaridan biriga aylangan. Metall-komplekslarning ligandlar bilan o‘zaro ta’siri ularning tuzilma va xossalarini belgilovchi eng muhim omillardan biridir. Ligandlar, odatda, biologik faol molekulalar — masalan, aminokislotalar, vitaminlar, alkaloidlar, flavonoidlar yoki dori preparatlarining hosilalari — bo‘lib, ular metall ionlari bilan koordinatsion bog‘lanish hosil qiladi. Natijada, kompleks birikma hosil bo‘ladi va bu yangi moddaning fizik-kimyoviy hamda biologik xususiyatlari o‘zgaradi. Masalan, eruvchanlik, ionlanish darajasi, oksidlanish-qaytarilish potensiali yoki hujayra ichiga kirish qobiliyati sezilarli darajada ortadi. Ko‘plab tadqiqotlar shuni ko‘rsatadiki, metall komplekslar ligandlarning biologik faolligini kuchaytiradi, ularni barqarorroq va samaraliroq qiladi. Misol uchun, Cu(II) va Ni(II) komplekslari antibakterial yoki antifungal ta’siri jihatidan o‘ziga xos sinergik ta’sirga ega bo‘lib, ular turli mikroorganizmlarga qarshi samarali vosita sifatida qo‘llanilishi mumkin[2]. Bundan tashqari, metallkomplekslarning geometrik konfiguratsiyasi (oktaedrik, tetraedrik, kvadrat-planar) ham ularning biologik faolligiga bevosita ta’sir qiladi. Shunday qilib, o‘tish metallari komplekslarini o‘rganish orqali nafaqat yangi molekulalar sintez qilinadi, balki ularning strukturaviy, spektroskopik va biofaol xususiyatlari o‘rtasidagi bog‘liqlik aniqlanadi. Bu esa keyingi bosqichda dori dizayni, biokataliz va biomimetik tizimlar yaratish uchun muhim ilmiy asos bo‘lib xizmat qiladi. So‘nggi yillarda bioinorganik kimyoda metall-ligand komplekslarining biologik faolligini oshirishga qaratilgan tadqiqotlar ilmiy jamoatchilik e’tiborini tobora ko‘proq tortmoqda. Chunki oddiy organik yoki biologik faol ligandlar o‘zining tabiiy holatida ma’lum darajada ta’sirchanlikka ega bo‘lsa-da, ularning metall ionlari bilan kompleks hosil qilgach, farmakologik va biokimyoviy xususiyatlari keskin o‘zgaradi. Ayniqsa, antibakterial, antifungal, antitumor va antioksidant faoliyatni oshirishda o‘tish metallari bilan hosil bo‘lgan komplekslar alohida ahamiyat kasb etadi. Bu jarayonning mohiyati shundan iboratki, INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 1, Oktober 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 167 167 metall ionlari ligand molekulasi bilan koordinatsion bog‘ hosil qilib, ularning elektron zichligini, qutblanish darajasini va molekulyar arxitekturasini o‘zgartiradi. Natijada ligandning biofaolligi kuchayadi, u hujayra membranasidan o‘tish, ferment markazlariga birikish yoki erkin radikallarni neytrallash qobiliyatini oshiradi. Mis (Cu), nikel (Ni), kobalt (Co), rux (Zn), marganes (Mn) kabi metallarning komplekslari tibbiy kimyoda istiqbolli sinf hisoblanadi, chunki ular organizm uchun nisbatan kam toksik va fiziologik faol metallardir. Ular tabiiy biomolekulalar bilan moslashuvchan komplekslar hosil qiladi va shu orqali farmakodinamik ta’sirni kuchaytiradi. Metallning tabiati, oksidlanish darajasi hamda ligandning funksional guruhlariga qarab, hosil bo‘lgan kompleksning biologik samaradorligi sezilarli farq qiladi. Shu sababli yangi metall-ligand komplekslarining sintezi nafaqat kimyoviy innovatsiya, balki yangi avlod dori vositalarini ishlab chiqish yo‘lidagi muhim bosqichdir. Biologik faol ligandlarning metall bilan komplekslanishi natijasida ularning farmakokinetik va biofizik xususiyatlari sezilarli darajada yaxshilanadi. Masalan, sof ligandning suvda eruvchanligi yoki membranadan o‘tish qobiliyati past bo‘lishi mumkin, biroq metall ioni bilan birikkanidan so‘ng u yanada barqaror, faol va bioxavfsiz shaklga kiradi. Metall-ligand komplekslari ko‘pincha hujayra ichida faol kislorod turlarini neytrallovchi antioksidant katalizatorlar sifatida ishlaydi. Ayniqsa, Cu(II) va Mn(II) komplekslari erkin radikallarni yo‘qotish orqali hujayra shikastlanishining oldini oladi[3]. Shuningdek, Zn(II) va Co(II) komplekslari antibakterial faoliyatda o‘zining sinergik ta’siri bilan ajralib turadi: ular mikroorganizmlarning hujayra devoriga kirib, metabolik jarayonlarni izdan chiqaradi. Metallligand komplekslarining bu xususiyatlari ularning geometrik konfiguratsiyasi va elektron tuzilishiga bevosita bog‘liqdir. Kompleks tuzilmaning tetraedrik yoki oktaedrik shaklda bo‘lishi, metall-ligand bog‘larining uzunligi va yo‘nalishi ligandning faol markazlarini qayta tashkil etadi. Natijada, ularning oksidlanish-qaytarilish potensiali, proton uzatish yoki radikal bog‘lanish qobiliyati ortadi. Bunday o‘zgarishlar, o‘z navbatida, biologik tizimlardagi ta’sir mexanizmini tubdan o‘zgartiradi. Shu sababli, yangi metall-ligand komplekslarining sintezi va ularning biologik faolligini tahlil qilish — bioinorganik kimyoning eng istiqbolli va interdisiplinar yo‘nalishlaridan biri bo‘lib, u kimyo, biokimyo, tibbiyot va farmakologiya fanlarini birlashtiruvchi kuchli ilmiy platforma sifatida shakllanmoqda. Noorganik va bioinorganik kimyoda metall komplekslarining tuzilishini va bog‘lanish tabiatini aniqlash ilmiy tadqiqotlarning eng muhim bosqichlaridan biridir. Chunki sintez qilingan kompleks birikmaning fizik-kimyoviy, elektron va biologik xususiyatlarini to‘liq tushunish uchun uning ichki struktura elementlarini chuqur tahlil qilish zarur. Bunday tahlilning eng samarali yo‘llaridan biri — spektroskopik va analitik metodlarni qo‘llashdir. Ayniqsa, ultrabinafsha (UV-Vis), infraqizil (IR), yadro magnit-rezonans (NMR), rentgen difraksiya (XRD), elektron paramagnit-rezonans (EPR) hamda mass-spektroskopiya usullari metallkomplekslarning molekulyar tuzilmasini, ligand va metall o‘rtasidagi koordinatsion bog‘lanish turini, elektron taqsimotini aniqlashda keng qo‘llaniladi. Har bir metod o‘ziga xos ma’lumot beradi: masalan, IR spektroskopiyasi yordamida liganddagi funksional guruhlarning metall bilan bog‘lanish darajasi aniqlanadi; UV-Vis spektroskopiyasi esa elektron o‘tishlarni tahlil qilish orqali kompleksning energiya darajalari to‘g‘risida ma’lumot beradi[4]. Xususan, d–d o‘tishlar yoki liganddan metallga elektron uzatish (LMCT) jarayonlari haqida muhim ma’lumotlar olinadi. Bu tahlillar orqali kompleksning koordinatsion geometriyasi, ya’ni oktaedrik, tetraedrik yoki kvadrat-planar tuzilmasi aniqlanadi. Metall-ligand bog‘lanishining INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 1, Oktober 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 168 168 tabiatini aniqlash, ularning kuchi va yo‘nalishini baholash, shuningdek, elektron zichlikning qay tarzda taqsimlanganini tushunish uchun spektroskopik ma’lumotlar beqiyos ahamiyatga ega. Bundan tashqari, rentgen difraksiya (XRD) tahlili metall komplekslarning kristall tuzilishini aniqlashda eng ishonchli usullardan biri hisoblanadi. Bu metod molekuladagi atomlarning fazoviy joylashuvini, metall markazning koordinatsion sonini, bog‘lanish burchaklarini hamda ligandlarning joylashuv simmetriyasini aniqlash imkonini beradi. XRD tahlili natijalari ko‘pincha nazariy kvant kimyoviy hisob-kitoblar bilan birgalikda qo‘llanadi, bu esa kompleksning energetik barqarorligini tushuntirishga yordam beradi. Shuningdek, EPR (elektron paramagnit-rezonans) spektroskopiyasi paramagnit metall ionlari (masalan, Cu(II), Mn(II), Fe(III)) ishtirokidagi komplekslarni o‘rganishda juda foydalidir, chunki bu usul metall markaz atrofidagi elektron muhitni, spin holatini va ligand maydonini o‘lchash imkonini beradi. Mass-spektroskopiya esa kompleksning molekulyar massasini, fragmentlanish yo‘nalishlarini va umumiy tarkibini tasdiqlaydi. Analitik metodlar orasida element tahlili (CHN-analyse), termogravimetrik tahlil (TGA) va differensial skanerlovchi kalorimetriya (DSC) usullari ham muhim o‘rin tutadi, chunki ular kompleksning issiqlik barqarorligi, parchalanish bosqichlari va tarkibiy elementlarning nisbatini aniqlashga yordam beradi. Shu tariqa, spektroskopik va analitik texnikalar birgalikda qo‘llanilganda, metall-komplekslarning strukturaviy modelini to‘liq tiklash, metall-ligand bog‘lanishining tabiati, uzunligi, qutblanish darajasi hamda elektron konfiguratsiyasini aniqlash imkoniyati paydo bo‘ladi. Bunday kompleks tahlil yondashuvi nafaqat yangi moddalarning tuzilishini ishonchli tasdiqlaydi, balki ularning biologik va katalitik xususiyatlarini ham chuqur tushuntirish uchun mustahkam ilmiy asos yaratadi[5]. Bioinorganik kimyoda Cu(II), Ni(II) va Co(II) kabi o‘tish metall ionlarining kompleks birikmalarning barqarorligi, geometriyasi va reaktivligiga ko‘rsatadigan ta’siri o‘ta muhim o‘rinni egallaydi. Ushbu metall ionlar o‘zining elektron konfiguratsiyasi, koordinatsion soni va ligand maydoni barqarorligi bilan ajralib turadi. Masalan, Cu(II) ionining d⁹ elektron konfiguratsiyasi uni Yann-Teller effektiga sezgir qiladi, natijada u hosil qilgan komplekslar ko‘pincha deformatsiyalangan oktaedrik yoki kvadrat-planar shaklga ega bo‘ladi. Bu o‘zgarish metall markaz atrofidagi ligandlarning joylashishiga, bog‘lanish uzunligiga va energiya darajalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Ni(II) ionlari esa odatda d⁸ konfiguratsiyaga ega bo‘lib, ular tetraedrik yoki kvadrat-planar komplekslarni hosil qiladi; bu holat ligandlarning tabiatiga, ularning donor atomlari (O, N, S) turiga hamda eritma muhiti pH darajasiga bog‘liq. Co(II) esa o‘zining d⁷ konfiguratsiyasi tufayli yuqori spinli va past spinli holatlar o‘rtasida oson o‘tadi, bu esa uning reaktivlik darajasini oshiradi. Bunday elektron xususiyatlar biofaol ligandlar bilan hosil bo‘lgan komplekslarning kimyoviy barqarorligini, suvda eruvchanligini va termodinamik xatti-harakatini belgilaydi. Masalan, Cu(II) ionining kuchli oksidlovchi xususiyati tufayli u ligand molekulasi bilan koordinatsion bog‘ hosil qilishda yuqori selektivlik namoyon etadi, natijada kompleksning oksidlanish-qaytarilish xususiyatlari o‘zgaradi. Bu esa o‘z navbatida, biologik tizimlarda kislorod tashish, antioksidant faoliyat yoki metall-ferment reaksiyalariga o‘xshash mexanizmlarni modellashtirish imkonini beradi. Shunday qilib, metall ionlarining tabiati komplekslarning nafaqat strukturaviy, balki funksional xossalarini ham aniqlovchi asosiy omil sifatida namoyon bo‘ladi. Metall ionlarining barqarorlik va reaktivlikka ta’siri ularning ligandlar bilan o‘zaro ta’sir mexanizmida namoyon bo‘ladi. Masalan, Cu(II) va Ni(II) ionlari azot va kislorod donor INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 1, Oktober 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 169 169 markazlariga ega ligandlar bilan mustahkam kovalent yoki koordinatsion bog‘lar hosil qiladi, bu esa kompleksning issiqlik va kinetik barqarorligini oshiradi. Co(II) ionlari esa ko‘proq qutblanadigan va elektron donorligiga boy ligandlar bilan reaksiyaga kirishib, o‘zining spinholati orqali reaktivlikni tartibga soladi. Metall-ligand o‘zaro ta’siri kuchaygan sari kompleksning barqarorlik konstantasi (Kₛₜ) ortadi, bu esa uni biologik muhitda chidamliroq va faolroq qiladi. Bundan tashqari, metall ionining radiusi, zaryadi va koordinatsion soni o‘zgarganda, kompleksning geometriyasi ham mos ravishda o‘zgaradi — masalan, Ni(II) kvadrat-planar, Co(II) esa oktaedrik shaklni afzal ko‘radi. Bu geometrik farqlar kompleksning elektron zichligini, dipol momentini va reaktivlik markazlarini belgilaydi. Natijada, metall ionining tabiati ligand molekulasi bilan qanday orbital o‘rtoqlashish yuz berishini, qaysi atomlar koordinatsiyada ishtirok etishini va qaysi energetik darajalar stabil holatda ekanligini aniqlaydi. Shu sababli, Cu(II), Ni(II), va Co(II) asosidagi komplekslar biofaol tizimlarda turlicha kimyoviy xulq-atvor ko‘rsatadi: ba’zilar antioksidant, boshqalari esa antibakterial yoki katalitik faoliyat namoyon etadi. Demak, metall ionlari strukturaviy va elektronik barqarorlikni shakllantirish bilan birga, ularning biologik faoliyat mexanizmini ham boshqaruvchi markaziy rolni bajaradi. Foydalanilgan adabiyotlar: 1. Figgis, B. N., & Hitchman, M. A. (2000). Ligand Field Theory and Its Applications. Wiley-VCH. 2. Cotton, F. A., Wilkinson, G., Murillo, C. A., & Bochmann, M. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). Wiley-Interscience. 3. Reddy, K. R., Reddy, P. S., & Reddy, C. V. (2018). Synthesis, characterization, and biological evaluation of Co(II), Ni(II), Cu(II) complexes with bioactive Schiff bases. Journal of Coordination Chemistry, 71(12), 1876–1890. 4. Singh, N., & Kaur, G. (2021). Transition metal complexes as potential therapeutic agents: A review. Bioinorganic Chemistry and Applications, 2021, 1–12. 5. Lever, A. B. P. (1984). Inorganic Electronic Spectroscopy (2nd ed.). Elsevier. 6. Tarafder, M. T. H., Chew, K. B., & Kasbollah, A. (2019). Metal complexes of biologically important ligands and their antimicrobial activity. Transition Metal Chemistry, 44(4), 319–329.