J 2025

NMR Crystallographic Journey from Light to Heavy Atoms of Mercury(II)-DOTAM Complexes and Extraction of Related Structural Parameters

OBUCH, Jakub; Jan NOVOTNÝ; Jiří CZERNEK; Ivana CÍSAŘOVÁ; Petr HERMANN et al.

Základní údaje

Originální název

NMR Crystallographic Journey from Light to Heavy Atoms of Mercury(II)-DOTAM Complexes and Extraction of Related Structural Parameters

Autoři

OBUCH, Jakub; Jan NOVOTNÝ; Jiří CZERNEK; Ivana CÍSAŘOVÁ; Petr HERMANN; Radek MAREK ORCID; David L. BRYCE; Libor KOBERA a Jiří BRUS

Vydání

Inorganic Chemistry, American Chemical Society, 2025, 0020-1669

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10400 1.4 Chemical sciences

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Impakt faktor

Impact factor: 4.700 v roce 2024

Označené pro přenos do RIV

Ano

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

NMR spectroscopy; DFT; mercury; HALA effect; NMR shift

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 3. 3. 2026 08:59, Mgr. Eva Dubská

Anotace

V originále

Complexes of macrocyclic ligands are routinely used as MRI contrast agents and radionuclide carriers for PET and SPECT diagnostics and radiotherapy. This study explores the structural and electronic environments of two materials containing [Hg(dotam)]2+ cations, using an integrated approach combining single-crystal X-ray diffraction (SC-XRD), multinuclear solid-state magnetic resonance (ssNMR) spectroscopy (13C, 15N, 199Hg), and relativistic density functional theory (DFT) calculations. SC-XRD revealed distinct coordination motifs, including octa- and heptacoordinated [Hg(dotam)]2+ cations. Scalar and spin–orbit relativistic DFT computations accurately reproduced 13C and 15N chemical shifts, with a root-mean-square deviation of ∼0.7 ppm for 13C and ∼4.8 ppm for 15N, highlighting the importance of relativistic heavy atom effects. For 199Hg NMR, relativistic cluster-based methods (ADF/ReSpect) outperformed nonrelativistic approaches. An empirical regression model (χ̅) linked 199Hg shifts to the coordination number (CN) and averaged donor electronegativity (χ̅) (R2 = 0.86), enabling rapid structural inference. The isotropic 199Hg shift correlates with the charge on the Hg atom, influencing the p-type frontier molecular orbitals and their paramagnetic contributions to NMR shielding. This work highlights the potential of 199Hg NMR as a structural descriptor and offers a strategy for NMR crystallography involving heavy elements with possible implications for catalysis, ionic liquids, and Hg-based pharmaceuticals.

Návaznosti

EH22_008/0004607, projekt VaV
Název: Nové technologie pro translační výzkum ve farmaceutických vědách /NETPHARM
GA24-10760S, projekt VaV
Název: Relativistické spin-orbitální efekty v molekulární struktuře a NMR spektroskopii
Investor: Grantová agentura ČR, Relativistické spin-orbitální efekty v molekulární struktuře a NMR spektroskopii
90254, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ II
90255, velká výzkumná infrastruktura
Název: ELIXIR CZ III