Molecular structure of substituted azoles, containing a biologically active heterocycle, and their complexes according to high-resolution NMR spectroscopy

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The structure and composition of many-electron molecular systems were analysed by nuclear magnetic resonance (NMR) spectra obtained from hydrogen and carbon atom nuclei, NMR 1H and 13C. In some cases, quantum chemical calculations were carried out. In addition to 1N and 13C, NMR spectra from other nuclei were also used. The spatial and electronic structure of molecules of various classes containing heteroatoms (nitrogen, oxygen, sulphur, silicon and phosphorus), as well as various functional groups, were studied. A series of papers deal with coordination compounds (diamagnetic and paramagnetic), as well as complex compounds of a donor-acceptor type. Parameter domains of NMR spectra — chemical shifts and spin-spin interaction constants — were determined, including the values of long-range spin-spin interaction constants characteristic of the azole cycle and well-known functional groups that make up substituted imidazoles and pyrazoles. It was shown that the indicated parameters can be used to establish the spatial and electronic structure of newly synthesized compounds containing an azole heterocycle. The study involved the analysis of NMR spectra 1H and 13C of solutions of 1-vinylimidazole complexes with manganese, cobalt, nickel and copper chlorides, as well as with organylhalogenostannanes (C2H5)3 SnX. In a solution of paramagnetic complexes of 1-vinylimidazole with chlorides of elements of the first transition group, the coordinating atom proved to have an octahedral environment, with four ligand molecules occupying the equatorial position. The structure of the diamagnetic complexes of this azole with organylhalogenostannanes is a trigonal bipyramid. A method for studying molecular structures based on NMR in paramagnetic systems is proposed. Examples (derivatives of 1-substituted azoles) of using NMR spectra modified by ultrafine interaction for solving various problems related to the structure and intramolecular dynamics of many-electron systems are provided.

About the authors

V. K. Voronov

Irkutsk National Research Technical University

Email: Kvladim.voronov1945@yandex.ru

References

  1. Ocansey E., Darkwa J., Makhubela B.C.E. Synthesis, characterization and evaluation of bulky bis(pyrazolyl)palladium complexes in Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions // RSC Advances. 2018. Vol. 8, no. 25. P. 13826-13834. https://doi.org/10.1039/C8RA01430B.
  2. Chibac A.L., Georghe R., Corneliu C., Sacarescu G., Simionescu M., Sacarescu L. Pyrazoline based chloride sensor for body fluids screening // Journal of Molecular Liquids. 2019. Vol. 284. P. 139-146. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.04.007.
  3. Saliyeva L.N., Diachenko I.V., Vas'kevich R.I., Slyvka N.Yu., Vovk M.V. Imidazothiazoles and their hydrogenated analogs: methods of synthesis and biomedical potential // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2020. Vol. 56, no. 11. P. 1394-1407. https://doi.org/10.1007/s10593-020-02827-w.
  4. Petko K.I., Filatov A.A. Addition reaction of various azoles to perfluoromethyl vinyl ether // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2021. Vol. 57. P. 666-671. https://doi.org/10.1007/s10593-021-02965-9.
  5. Meanwell N.A., Sistla R. A survey of applications of tetrahydropyrrolo-3,4-azoles and tetrahydropyrrolo-2,3-azoles in medicinal chemistry // Advances in Heterocyclic Chemistry. 2021. Vol. 134. P. 31-100. https://doi.org/10.1016/bs.aihch.2020.10.004.
  6. Rotella D.P. Heterocycles in drug discovery: properties and preparation // Advances in Heterocyclic Chemistry. 2021. Vol. 134. P. 149-183. https://doi.org/10.1016/bs.aihch.2020.10.002.
  7. Шостаковский М.Ф., Скворцова Г.Г., Домнина Е.С. N-винильные производные пиррольного ряда // Успехи химии. 1969. Т. 38. С. 407-419.
  8. Шостаковский М.Ф., Скворцова Г.Г., Глазкова Н.П., Домнина Е.С. Винилирование имидазола и бензимидазола // Химия гетероциклических соединений. 1969. N 6. С. 1070-1072.
  9. Малькиуа А.Г., Скворцов Ю.М., Трофимов Б.А., Торяшинова Д.Д., Чипанина Н.Н., Волков А.Н.. Цианоацетилен и его производные. Нуклеофильное присоединение азолов к фенилацетилену // Журнал органической химии. 1981. Т. 17. С. 2438-2444.
  10. Андриянкова Л.В., Комарова Т.Н., Нахманович А.С., Абрамова Н.Д., Скворцова Г.Г. Взаимодействие бензимидазол-2-тиона с ацетилацетиленами и дибензоил-ацетиленами // Журнал органической химии. 1985. Т. 21. С. 2610-2613.
  11. Nedolya N.A., Brandsma L., Trofimov B.A. Directed synthesis of isomeric thiazole and imidazole derivatives from methyl isothiocyanate // Tetrahedron Letters. 1997. Vol. 38, no. 35. P. 6279-6280. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(97)01407-X.
  12. Trofimov B.A., Adriyankova L.V., Mal'kina A.G., Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Baikalova L.V. A pecular vinylation of 1-substituted imidazoles with a,e-acety-lenic Y-hydroxyacid nitriles // Mendeleev Communications. 2007. Vol. 17, no. 4. P. 237-238. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2007.06.019.
  13. Trofimov B.A., Adriyankova L.V., Mal'kina A.G., Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Afonin A.V., et al. C(2)-functionalization of 1-substituted imidazoles with aldehydes and electron-deficient acetylenes: a novel three-com-ponet reaction // European Journal of Organic Chemistry. 2010. Vol. 2010, no. 9. P. 1772-1777. https://doi.org/10.1002/ejoc.200901397.
  14. Trofimov B.A., Adriyankova L.V., Belyaeva K.V. New methodology of functionalization of the imidazole ring by alkynes // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2012. Vol. 48, no. 1. P. 147-154. https://doi.org/10.1007/s10593-012-0978-2.
  15. Belyaeva K.V., Adriyankova L.V., Nikitina L.P., Bagryanskaya I.Yu., Afonin A.V., Ushakov I.A., et al. Reaction of 1-substituted benzimidazoles with acylacetylenes and water: ring-opening versus ring-expansion and isotopic effect of deuterium // Tetrahedron. 2015. Vol. 71, no. 19. P. 2891-2899. https://doi.org/10.1016/j.tet.2015.03.056.
  16. Miao Q., Nitsche Ch., Orton H., Overhand M., Otting G., Ubbink M. Paramagnetic chemical probes for studying biological macromolecules // Chemical Reviews. 2022. Vol. 122, no. 10. P. 9571-9642. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00708.
  17. Voronov V.K., Ushakov I.A. Structure and intramolecular dynamics of biologically active compounds: analysis of NMR spectra transformed by spin labels // Applications of NMR Spectroscopy. 2016. Vol. 5. P. 159-218. https://doi.org/10.2174/9781681082875116050006.
  18. Воронов В.К. Исследование молекулярного строения по спектрам ЯМР высокого разрешения, трансформированным парамагнитными комплексами // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 2. P. 183-193. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-183-193.
  19. Voronov V.K., Ushakov I.A., Adamovich S.N., Oborina E.N. NMR spectroscopic studies of ligand exchange in paramagnetic complexes of Co and Ni hydrometal-latranes // Russian Chemical Bulletin. 2021. Vol. 70. P. 2354-2358. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3352-7.
  20. Voronov V.K., Ushakov I.A., Funtikova E.A. The heterospin cobalt complexes: peculiarities of high-resolution NMR spectra // Heliyon. 2022. Vol. 8, no. 4. P. e09202. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09202.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».