Синтез і характеристика координаційних сполук перехідних металів на основі 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразолу

Davydenko, Yu. (2025). Synthesis and characterization of coordination compounds of transition metals based on 5-methyl-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole. Bulletin of the Taras Shevchenko National University of Kyiv. Chemistry, 1(60), 67-75. https://doi.org/10.17721/1728-2209.2025.1(60).10

Вступ. Синтез координаційних сполук на основі піразолів є надзвичайно важливим у сучасній хімії, оскільки ці сполуки мають універсальні властивості та різноманітне практичне застосування в таких сферах, як каталіз, матеріалознавство, оптоелектроніка та медицина. Введення трифторметильних груп в такі ліганди є потужною стратегією для модуляції електронних і стеричних властивостей комплексів, що значно впливає на їх кислотність, стабільність і реакційну здатність. У цьому контексті 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразол виділяється як особливо перспективний ліганд, координаційна хімія якого з перехідними металами залишається напрочуд недослідженою. Незважаючи на потенціал 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразолу, систематичне дослідження синтезу, структурної різноманітності та властивостей його координаційних сполук в основному відсутнє в сучасній літературі. Ця прогалина є втраченою можливістю, оскільки унікальний електронний профіль цього ліганду може відкрити нові функціональні можливості в молекулярних матеріалах. Щоб вирішити цю проблему, ми представляємо комплексне дослідження синтезу та характеристик нового сімейства координаційних сполук перехідних металів першого ряду (Mn, Co, Ni, Cu, Zn) з лігандом 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразол. Ця робота має на меті систематично дослідити його координаційний ландшафт, надаючи фундаментальні знання для майбутнього проектування передових функціональних матеріалів.

Методи. Для ідентифікації отриманих сполук було використано різні методи, такі як: інфрачервона, електронна та ЯМР спектроскопія. Усі матеріали були отримані з комерційних джерел без додаткового очищення. ІЧ-спектри синтезованих сполук записували на ІЧ-фур'є-спектрометрі Perkin-Elmer ВХ (400-4000 см-1) у таблетках KBr. Електронні спектри дифузного відбиття отриманих зразків в УФ та видимому діапазоні реєстрували на спектрометрі Varian Cary 50. Інтенсивність вимірювали відносно KBr. Розчинники очищали за стандартними методиками. Спектри 1H ЯМР записували на спектрометрі Bruker AC-400.

Результати. Взаємодія 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразолу (L) з ацетатами 3d-металів (Mn, Zn, Cu, Co, Ni) у неводних розчинах виявилася залежною від розчинника. У середовищі розчинників CH₃CN і CH₃OH (системи M(Ac)₂·4H₂O–L–CH₃OH/CH₃CN) при співвідношенні M:L 1:1 і 1:2 утворювалися продукти зі складом M(Ac)₂·2L. Тим часом у диметилформаміді (системи M(Ac)₂·4H₂O–L–DMF) за тих самих співвідношень були виділені комплекси M(Ac)₂·L·DMF, що містили молекулу розчинника. Склад сполук було підтверджено елементним аналізом, а також інфрачервоною, електронною та ЯМР-спектроскопією.

Висновки. Синтезовано органічний ліганд, 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразол. Сполука була ідентифікована за допомогою елементного аналізу, ІЧ- та 1H ЯМР-спектроскопії. Було досліджено взаємодію 3d-металів, таких як Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) та Zn(II), з 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразолом. Розроблено методи синтезу сполук Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) та Zn(II) з 5-метил-3-(трифторметил)-1H-піразолом. На основі даних елементного аналізу та методів ІЧ, ЯМР та електронної спектроскопії запропоновано склад і будову отриманих комплексів. Було показано, що в отриманих комплексах: реалізовано найбільш типовий спосіб координації піразольного циклу: монодентатний – через піридиновий атом нітрогену; отримано два типи моноядерних комплексів Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) та Zn(II): M(Ac)2·2L та M(Ac)2·L·DMF; в отриманих комплексах M(Ac)2·2L та M(Ac)2·L·DMF реалізується шестикоординаційне оточення центрального атома завдяки чотирьом атомам оксигену від бідентатно-хелатно координованих ацетатних груп та двох атомів нітрогену від молекул недепротонованого ліганду.