Hyperfine coupling constants on inner-sphere water molecules of Gd III-based MRI contrast agents

ChemPhysChem

Volumn 13, Issue 16, 2012, Pages 3640-3650

  Esteban Gõmez, David ^a   De Blas, Andrés ^a   Rodríguez Blas, Teresa ^a   Helm, Lothar ^b   Platas Iglesias, Carlos ^a  

^a UNIVERSITY OF A CORUÑA   (Spain)

^b EPFL   (Switzerland)

Author keywords

density functional calculations; f group elements; hyperfine couplings; lanthanides; MRI contrast agents

Indexed keywords

10 (2 HYDROXYPROPYL) 1,4,7 TETRAAZACYCLODODECANE 1,4,7 TRIACETIC ACID; 10-(2-HYDROXYPROPYL)-1,4,7-TETRAAZACYCLODODECANE-1,4,7-TRIACETIC ACID; CONTRAST MEDIUM; GADODIAMIDE; GADOLINIUM 1,4,7,10-TETRAAZACYCLODODECANE-N,N',N'',N'''-TETRAACETATE; GADOLINIUM PENTETATE; GADOTERIC ACID; HETEROCYCLIC COMPOUND; ORGANOMETALLIC COMPOUND; SINGLE HETEROCYCLIC RINGS; WATER;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE IMAGING;

CONTRAST MEDIA; GADOLINIUM DTPA; HETEROCYCLIC COMPOUNDS; HETEROCYCLIC COMPOUNDS, 1-RING; MAGNETIC RESONANCE IMAGING; MODELS, MOLECULAR; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; WATER;

EID: 84868515804     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201200417     Document Type: Article

References (107)

1. The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging (Eds:, A. E. Merbach, É Tóth,), Wiley, New York, 2001.
2. P. Caravan, J. J. Ellinson, T. J. McMurry, R. B. Lauffer, Chem. Rev. 1999, 99, 2293-2352
3. L. M. De Leon-Rodriguez, A. J. M. Lubag, C. Malloy, G. V. Martinez, R. J. Gillies, A. D. Sherry, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 948-957
4. K. W.-Y. Chan, W.-T. Wong, Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 2428-2451
5. E. Terreno, D. D. Castelli, A. Viale, S. Aime, Chem. Rev. 2010, 110, 3019-3042.
6. I. Solomon, Phys. Rev. 1955, 99, 559-565
7. I. Solomon, N. Bloembergen, J. Chem. Phys. 1956, 25, 261-266
8. N. Bloembergen, J. Chem. Phys. 1957, 27, 572-573
9. N. Bloembergen, L. O. Morgan, J. Chem. Phys. 1961, 34, 842-850.
10. J. H. Freed, J. Chem. Phys. 1978, 68, 4034-4037.
11. D. H. Powell, O. M. Ni Dhubhghaill, D. Pubanz, L. Helm, Y. S. Lebedev, W. Schlaepfer, A. E. Merbach, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9333-9346.
12. F. A. Dunand, A. Borel, A. E. Merbach, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 710-716
13. F. Yerly, K. I. Hardcastle, L. Helm, S. Aime, M. Botta, A. E. Merbach, Chem. Eur. J. 2002, 8, 1031-1039.
14. G. Dehaen, P. Verwilst, S. V. Eliseeva, S. Laurent, L. Vander Elst, R. N. Muller, W. M. De Borggraeve, K. Binnemans, T. N. Parac-Vogt, Inorg. Chem. 2011, 50, 10005-10014
15. M. Botta, S. Avedano, G. B. Giovenzana, A. Lombardi, D. Longo, C. Cassino, L. Tei, S. Aime, Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 802-810
16. Y.-H. Chang, C.-Y. Chen, G. Singh, H.-Y. Chen, G.-C. Liu, Y.-G. Goan, S. Aime, Y.-M. Wang, Inorg. Chem. 2011, 50, 1275-1287
17. V. Kubíček, A. Hamplová, L. Maribé, S. Mameri, R. Ziessel, E. Tóth, L. Charbonnière, Dalton Trans. 2009, 9466-9474
18. P. Caravan, G. Parigi, J. M. Chasse, N. J. Cloutier, J. J. Ellison, R. B. Lauffer, C. Luchinat, S. A. McDermid, M. Spiller, T. J. McMurry, Inorg. Chem. 2007, 46, 6632-6639
19. J. RudovskÃ, M. Botta, P. Hermann, A. Koridze, S. Aime, Dalton Trans. 2006, 2323-2333.
20. M. C. Alpoim, A. M. Urbano, C. F. G. C. Geraldes, J. A. Peters, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1992, 463-467.
21. A. Rodríguez-Rodríguez, D. Esteban-Gómez, A. de Blas, T. Rodríguez-Blas, M. Fekete, M. Botta, R. Tripier, C. Platas-Iglesias, Inorg. Chem. 2012, 51, 2509-2521.
22. C. Platas-Iglesias, M. Mato-Iglesias, K. Djanashvili, R. N. Muller, L. Vander Elst, J. A. Peters, A. de Blas, T. Rodríguez-Blas, Chem. Eur. J. 2004, 10, 3579-3590.
23. S. Laurent, L. Vander Elst, R. N. Muller, Contrast Media Mol. Imaging 2006, 1, 128-137.
24. N. Graeppi, D. H. Powell, G. Laurenczy, L. Zekany, A. E. Merbach, Inorg. Chim. Acta 1995, 235, 311-326
25. E. Tóth, O. M. Ni Dhubhghaill, G. Besson, L. Helm, A. E. Merbach, Magn. Reson. Chem. 1999, 37, 701-708.
26. C. Platas-Iglesias, D. M. Corsi, L. Vander Elst, R. N. Muller, D. Imbert, J.-C. G. Bünzli, E. Tóth, T. Maschmeyer, J. A. Peters, Dalton Trans. 2003, 727-737
27. M. Mato-Iglesias, A. Roca-Sabio, Z. Palinkas, D. Esteban-Gómez, C. Platas-Iglesias, E. Tóth, A. de Blas, T. Rodríguez-Blas, Inorg. Chem. 2008, 47, 7840-7851
28. E. Balogh, M. Mato-Iglesias, C. Platas-Iglesias, E. Tóth, K. Djanashvili, J. A. Peters, A. de Blas, T. Rodríguez-Blas, Inorg. Chem. 2006, 45, 8719-8728.
29. A. R. Al Derzi, S. Fau, R. J. Bartlett, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6656-6667.
30. V. Barone, P. Cimino, A. Pedone, Magn. Reson. Chem. 2010, 48, S 11 -S 22.
31. A. C. Saladino, S. C. Larsen, Catal. Today 2005, 105, 122-133
32. J. Schraut, A. V. Arbuznikov, S. Schinzel, M. Kaupp, ChemPhysChem 2011, 12, 3170-3179.
33. O. V. Yazyev, L. Helm, V. G. Malkin, O. L. Malkina, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10997-11005
34. O. V. Yazyev, L. Helm, J. Chem. Phys. 2007, 127, 084506.
35. O. V. Yazyev, L. Helm, Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 201-211.
36. F. Neese, Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 526-563.
37. J. R. Zimmerman, W. E. Brittin, J. Phys. Chem. 1957, 61, 1328-1333
38. T. J. Swift, R. E. Connick, J. Chem. Phys. 1962, 37, 307-320
39. J. S. Leigh, Jr., J. Magn. Reson. 1971, 4, 308-311
40. A. C. McLaughlin, J. S. Leigh, Jr., J. Magn. Reson. 1973, 9, 296-304.
41. A. D. McLachlan, Proc. R. Soc. London Ser. A 1964, 280, 271-288.
42. B. Bleaney, J. Magn. Reson. 1972, 8, 91-100.
43. R. V. Southwood-Jones, W. L. Earl, K. E. Newman, A. E. Merbach, J. Chem. Phys. 1980, 73, 5909-5918.
44. Gaussian 09 (Revision B.1), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
45. P. Pyykkö, Chem. Rev. 1988, 88, 563-594.
46. C. van Wüllen, J. Comput. Chem. 1999, 20, 51-62.
47. H. Stoll, B. Metz, M. Dolg, J. Comput. Chem. 2002, 23, 767-778
48. P. Schwerdtfeger, ChemPhysChem 2011, 12, 3143-3155.
49. M. Dolg, H. Stoll, A. Savin, H. Preuss, Theor. Chim. Acta 1989, 75, 173-194.
50. M. Dolg, H. Stoll, H. Preuss, J. Chem. Phys. 1989, 90, 1730-1734.
51. Energy-consistent ECPs and associated basis sets are available at http://www.theochem.uni-stuttgart.de/index.en.html.
52. J. M. Tao, J. P. Perdew, V. N. Staroverov, G. E. Scuseria, Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 146401.
53. F. Mayer, C. Platas-Iglesias, L. Helm, J. A. Peters, K. Djanashvili, Inorg. Chem. 2012, 51, 170-178.
54. S. Aime, M. Botta, M. Fasano, M. P. M. Marques, C. F. G. C. Geraldes, D. Pubanz, A. E. Merbach, Inorg. Chem. 1997, 36, 2059-2068.
55. Z. Tyeklár, S. U. Dunham, K. Midelfort, D. M. Scott, H. Sajiki, K. Ong, R. B. Lauffer, P. Caravan, T. J. McMurry, Inorg. Chem. 2007, 46, 6621-6631.
56. H. Lammers, F. Maton, D. Pubanz, M. W. van Laren, H. van Bekkum, A. E. Merbach, R. N. Muller, J. A. Peters, Inorg. Chem. 1997, 36, 2527-2538
57. U. Cosentino, D. Pitea, G. Moro, V. Barone, A. Villa, R. N. Muller, F. Botteman, Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 204-209.
58. C. Platas-Iglesias, A. Roca-Sabio, M. Regueiro-Figueroa, D. Esteban-Gómez, A. De Blas, T. Rodríguez-Blas, Curr. Inorg. Chem. 2011, 1, 91-116
59. C. Platas-Iglesias, Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2023-2033.
60. J. C. Slater, The Self-Consistent Field for Molecular and Solids, Quantum Theory of Molecular and Solids, Vol. 4, McGraw-Hill, New York, 1974.
61. S. H. Vosko, L. Wilk, M. Nusair, Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211.
62. J. P. Perdew, A. Zunger, Phys. Rev. B 1981, 23, 5048-5079.
63. A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
64. C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
65. P. M. W. Gill, Mol. Phys. 1996, 89, 433-445.
66. C. Adamo, V. Barone, J. Comput. Chem. 1998, 19, 418-429.
67. C. Adamo, V. Barone, J. Chem. Phys. 1998, 108, 664-675.
68. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1996, 104, 1040-1046.
69. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
70. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
71. C. Adamo, V. Barone, J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158-6169.
72. J. P. Perdew, K. Burke, Y. Wang, Phys. Rev. B 1996, 54, 16533-16539.
73. K. Djanashvili, C. Platas-Iglesias, J. A. Peters, Dalton Trans. 2008, 602-607.
74. J. Ciupka, X. Cao-Dolg, J. Wiebke, M. Dolg, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 13215-13223
75. B. Kvamme, M. C. F. Wander, A. E. Clark, Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 2474-2481
76. U. Cosentino, A. Villa, D. Pitea, G. Moro, V. Barone, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8001-8007.
77. M. Barysz, A. J. Sadlej, J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2001, 573, 181-200
78. M. Reiher, Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 241-252.
79. D. A. Pantazis, F. Neese, J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2229-2238.
80. M. Orio, D. A. Pantazis, F. Neese, Photosynth. Res. 2009, 102, 443-453.
81. N. Rega, M. Cossi, V. Barone, J. Chem. Phys. 1996, 105, 11060-11067.
82. J. F. Stanton, J. Gauss, Adv. Chem. Phys. 2003, 125, 101-146.
83. A. Montoya, T. N. Truong, A. F. Sarofim, J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6108-6110.
84. J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi, Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3093.
85. J. Reuben, D. Fiat, J. Chem. Phys. 1969, 51, 4909-4917.
86. A. V. Arbuznikov, M. Kaupp, V. G. Malkin, R. Reviakine, O. L. Malkina, Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 5467-5474.
87. M. Munzarová, M. Kaupp, J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9966-9983.
88. K. J. de Almeida, Z. Rinkevicious, H. W. Hugosson, A. C. Ferreira, H. Agren, Chem. Phys. 2007, 332, 176-187.
89. S. Komann, B. Kirchner, F. Neese, Mol. Phys. 2007, 105, 2049-2071.
90. J. Autschbach, S. Patchkovskii, B. Pritchard, J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2175-2188
91. E. Malkin, M. Repisky, S. Komorovsky, P. Mach, O. L. Malkina, V. G. Malkin, J. Chem. Phys. 2011, 134, 044111.
92. A. M. Raitsimring, A. V. Astashkin, D. Baute, D. Goldfarb, P. Caravan, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7318-7323.
93. J. R. Pliego, J. M. Riveros, J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7241-7247.
94. V. S. Bryantsev, M. S. Diallo, W. A. Goddart III, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9709-9719
95. V. S. Bryantsev, M. S. Diallo, W. A. Goddart III, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 9559-9567.
96. C. A. Chang, L. C. Francesconi, M. F. Malley, K. Kumar, J. Z. Gougoutas, M. F. Tweedle, D. W. Lee, L. J. Wilson, Inorg. Chem. 1993, 32, 3501-3508.
97. S. W. A. Bligh, A. H. M. S. Chowdhury, M. McPartlin, I. J. Scowen, R. A. Bulman, Polyhedron 1995, 14, 567-569.
98. K. Kumar, C. A. Chang, L. C. Francesconi, D. D. Dischino, M. F. Malley, J. Z. Gougoutas, M. F. Tweedle, Inorg. Chem. 1994, 33, 3567-3575.
99. H. Gries, H. Miklautz, Physiol. Chem. Phys. Med. NMR 1984, 16, 105-112.
100. N. Chatterton, C. Gateau, M. Mazzanti, J. Pecaut, A. Borel, L. Helm, A. E. Merbach, Dalton Trans. 2005, 1129-1135.
101. A. V. Astashkin, A. M. Raitsimring, P. Caravan, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1990-2001.
102. M. Woods, Z. Kovacs, S. Zhang, A. D. Sherry, Angew. Chem. 2003, 115, 6069-6072
103. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5889-5892.
104. M. Purgel, Z. Baranyai, A. de Blas, T. Rodríguez-Blas, I. Banyai, C. Platas-Iglesias, I. Toth, Inorg. Chem. 2010, 49, 4370-4382.
105. J. Kotek, P. Lebduskova, P. Hermann, L. Vander Elst, R. N. Muller, C. F. G. C. Geraldes, T. Maschmeyer, I. Lukes, J. A. Peters, Chem. Eur. J. 2003, 9, 5899-5915.
106. S. Laurent, L. Vander Elst, S. Houzé, N. Guérit, R. N. Muller, Helv. Chim. Acta 2000, 83, 394-406.
107. R. De Beer, F. Biesboer, D. Van Ormondt, Phys. B 1976, 83, 314-317.