PROJEKT / PROJECT: HaloBond

IP-2019-04-1868

Trajanje / Duration:

1.02.2020. – 31.01.2024.

 

Financiranje / Funding:
HRVATSKA ZAKLADA ZA ZNANOST

 

 

 

 

 

VODITELJ PROJEKTA / PRINCIPAL INVESTIGATOR: izv. prof. dr. sc. Dominik Cinčić

 

INSTITUCIJE KOJE SUDJELUJU U PROJEKTU / INSTITUTIONS

Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, Hrvatska / Faculty of Science, University of Zagreb

Kemijski odjel, Sveučilište McGill, Montreal, Kanada / Department of Chemistry, McGill University

University College London, London, UK

Xellia d.o.o., Zagreb, Hrvatska / Xellia d.o.o., Zagreb, Croatia


NAZIV PROJEKTA / PROJECT TITLE

Nove građevne jedinke u supramolekulskom dizajnu složenih višekomponentnih molekulskih kristala temeljenih na halogenskim vezama

New building blocks for the supramolecular design of complex multi-component molecular crystals based on halogen bonds


SAŽETAK / ABSTRACT

Halogenska veza je privlačna interakcija koja se intenzivno proučava u različitim područjima kemije, a ponajviše u kristalnom inženjerstvu. Za sustavno istraživanje halogenskih veza najčešće su primjenjivani organski sustavi s perhalogeniranim spojevima kao donorima halogenske veze, dok su najčešće korišteni akceptori organski spojevi koji sadrže različite funkcijske skupine s dušikom. Skupine s kisikom ili težim atomima kao akceptorima rjeđe su izučavane, a uključuju najviše spojeve sa sumporom te halogenima. Kao nastavak naših ranijih istraživanja u području kristalnog inženjerstva, kojima je uspostavljen preliminarni dizajn kokristala farmaceutskih spojeva temeljnih na halogenskoj vezi te prvi primjeri halogenske veze s teškim pniktogenima (P, As, Sb), ovaj projekt inovira dizajn i sintezu materijala temeljenih na halogenskim vezama te uključuje organsku, koordinacijsku i supramolekulsku kemiju.

Projekt se sastoji od tri radne cjeline kojima je zajedničko izučavanje halogenskih veza, dizajn i sinteza: i) ionskih, ii) organskih te iii) metaloorganskih kokristala. Omogućit će: i) razjašnjavanje hijerarhije međumolekulskih interakcija u ionskim kristalima koji se temelje na halogenskoj vezi, ii) otkrivanje novih sintona halogenske veze te razumijevanje njihove fleksibilnosti, iii) istraživanje potencijala anorganskih i organskih aniona kao akceptora, iv) istraživanje potencijala kationskih vrsta kao donora i v) utvrđivanje potencijala težih pniktogena kao akceptora halogenske veze. Očekivani doprinos ovog projekta ponajviše je od fundamentalnog značaja za kristalno inženjerstvo kao i za eksperimentalnu i teorijsku supramolekulsku kemiju u čvrstom stanju. Značajni doprinosi bit će novi smjerovi za pouzdanu sintezu metaloorganskih materijala povezanih halogenskim vezama te u otvaranju novih mogućnosti korištenja halogenskih veza u dizajnu kokristala, višekomponentnih materijala od velikog interesa za razvoj lijekova, agrokemikalija i drugih funkcionalnih materijala.

 

The halogen bond (X-bond) is emerging as an attractive interaction, intensely researched across different fields, and especially crystal engineering. Systematic studies of X-bonds are mostly performed using perhalogenated organic compounds as donors, using predominatly nitrogen-based acceptors. Studies with heavier atoms or oxygen as acceptors are less common, largely based on sulphur or halogens. As a continuation of our previous work in crystal engineering, which established preliminary designs for X-bonded pharmaceuticals and demonstrated the first examples of X-bonds to heavy pnictogen acceptors (P, As, Sb), this project will innovate the design and synthesis of materials based on X-bonds, by establishing ways to reliably combine coordination, covalent and supramolecular chemistry.

The project is based on 3 work packages focusing on the design and synthesis of: i) ionic, ii) organic, and iii) metal-organic cocrystals. It will contribute by: i) elucidating the hierarchy of supramolecular interactions in X-bonded ionic crystals, ii) discovering new X-bonding synthons and understanding their flexibility, iii) investigating the potential of organic and inorganic anions as acceptors, iv) investigating the potential of cations as donors, and v) establishing the crystal engineering potential of heavy pnictogens as X-bond acceptors. Significant contributions will be new paths for reliable construction of metal-organic materials via X-bonds, and cocrystal-based routes for targeted synthesis of isostructural solids. The expected impact is in fundamental aspects of crystal engineering, as well as experimental and theoretical supramolecular chemistry of solids. The importance lies in opening new opportunities for using X-bonds in the design of cocrystals, i.e. multi-component materials of high interest in developing new pharmaceuticals, agrochemicals, and other functional advanced materials.


PROJEKTNI TIM / PROJECT TEAM

PMF, Sveučilište u Zagrebu: Dominik Cinčić, Vladimir Stilinović, Vinko Nemec, Katarina Lisac, Nikola Bedeković, Matea Vitković, Luka Fotović, Nenad Judaš

Sveučilište McGill: Tomislav Frisčić, Robin S. Stein

Xellia d.o.o.: Ernest Meštrović

UCL: Dejan-Krešimir Bučar

 

                                                                                                              Veljača/February 2020.

 

PUBLIKACIJE / PUBLICATIONS

10. V. Martinez, N. Bedeković, V. Stilinović, D. Cinčić

Tautomeric Equilibrium of an Asymmetric β-Diketone in Halogen-Bonded Cocrystals with Perfluorinated Iodobenzenes

Crystals 2021, 11, 699. 

 

9. E. Uran, L. Fotović, N. Bedeković, V. Stilinović, D. Cinčić

The Amine Group as Halogen Bond Acceptor in Cocrystals of Aromatic Diamines and Perfluorinated Iodobenzenes

Crystals 2021, 11, 529. 

 

8. V. Nemec, K. Lisac, N. Bedeković, L. Fotović, V. Stilinović, D. Cinčić

Crystal engineering strategies towards halogen-bonded metal–organic multi-component solids: salts, cocrystals and salt cocrystals

CrystEngComm 2021, doi.org/10.1039/D1CE00158B

                                                                                                      Rad je istaknut na naslovnici izdanja časopisa

   Graphical abstract: Crystal engineering strategies towards halogen-bonded metal–organic multi-component solids: salts, cocrystals and salt cocrystals                                      Graphical abstract: Front cover

 

7. N. Jakupec, L. Fotović, V. Stilinović,

The effect of halogen bonding on protonated hexacyanoferrate networks in hexacyanoferrates of halogenopyridines

CrystEngComm 2020, DOI: 10.1039/d0ce01359e.

  Graphical abstract: The effect of halogen bonding on protonated hexacyanoferrate networks in hexacyanoferrates of halogenopyridines

 

6. V. Nemec, T. Vitasović, D. Cinčić,

Halogen-bonded cocrystals of donepezil with perfluorinated diiodobenzenes

CrystEngComm 2020, DOI: 10.1039/D0CE01065K

   Graphical abstract: Halogen-bonded cocrystals of donepezil with perfluorinated diiodobenzenes

 

5.  M. Arhangelskis, F. Topić, P. Hindle, R. Tran, A. J. Morris, D. Cinčić, T. Friščić,

Mechanochemical reactions of cocrystals: comparing theory with experiment in the making and breaking of halogen bonds in the solid state

Chem. Commun 2020, 56, 8293-8296.

  Graphical abstract: Mechanochemical reactions of cocrystals: comparing theory with experiment in the making and breaking of halogen bonds in the solid state

 

4. L. Fotović, V. Stilinović,

Halogenide anions as halogen and hydrogen bond acceptors in iodopyridinium halogenides

CrystEngComm 2020, 22, 4039-4046.

    Graphical abstract: Halogenide anions as halogen and hydrogen bond acceptors in iodopyridinium halogenides

 

3. V. Nemec, K. Lisac, M. Liović, I. Brekalo, D. Cinčić,

Exploring the Halogen-Bonded Cocrystallization Potential of a Metal-Organic Unit Derived from Copper(ii) Chloride and 4-Aminoacetophenone

Materials 2020, 13(10), 2385. 

   

 

2. N. Bedeković, V. Martinez, E. Topić, V. Stilinović, D. Cinčić,

Cobaloximes as Building Blocks in Halogen-Bonded Cocrystals

Materials 2020, 13(10), 2370.

   

 

1. V. Nemec, T. Piteša, T. Friščić, D. Cinčić,

The morpholinyl oxygen atom as an acceptor site for halogen-bonded cocrystallization of organic and metal–organic units

Cryst. Growth Des. 2020, 20, 6, 3617-3624.

    Objavljen znanstveni rad u časopisu...

  

 

 

PRIOPĆENJA NA KONFERENCIJAMA / CONFERENCES

9. N. Bedeković, T. Piteša, M. Eraković, V. Stilinović, D. Cinčić, Topicity of 1,3,5-triiodo-2,4,6-trifluorobenzene vs. Basicity of
Pyridine Derivatives as Halogen Bond Acceptors,
 4th International symposium on halogen bonding, 2.–5.11.2020., Sveučilište Stellenbosch, Stellenbosch, Južna Afrika. (Online konferencija)

8. V. Nemec, T. Piteša, N. Golenić, D. Cinčić, Halogen Bonded Cocrystals of Two Tautomers of the Imine Derived from 2-hydroxy-1-naphthaldehyde and 3-aminopyridine, 4th International symposium on halogen bonding, 2.–5.11.2020., Sveučilište Stellenbosch, Stellenbosch, Južna Afrika. (Online konferencija)

7. M. Arhangelskis, R. Tran, K. Lisac, F. Topić, S. Cepić, P. A. Julien, C. W. Nickels, A. J. Morris, T. Friščić, D. Cinčić, Theoretical Studies of Halogen-Bonded Cocrystallization using Periodic DFT Calculations, 4th International symposium on halogen bonding, 2.–5.11.2020., Sveučilište Stellenbosch, Stellenbosch, Južna Afrika. (Online konferencija)

6. F. Topić, M. Arhangelskis, P. Hindle, R. Tran, K. Lisac, A. J. Morris, D. Cinčić, T. Friščić, Exploring the Stoichiometric Diversity and Mechanochemical Reactions of Halogen-Bonded Cocrystals, 4th International symposium on halogen bonding, 2.–5.11.2020., Sveučilište Stellenbosch, Stellenbosch, Južna Afrika. (Online konferencija)

5. V. Nemec, T. Piteša, T. Friščić, D. Cinčić, Recent strategies for metal-organic cocrystal engineering — imine ligands with peripherally located carbonyl or morpholinyl fragment oxygen atoms as halogen bond acceptorsThe 6.5th Crystal Engineering and Emerging Materials Workshop of Ontario & Quebec, 30.–31.5.2020., Sveučilište McGill, Montreal, Kanada. (Online konferencija)

4. V. Medvarić, K. Lisac, N. Cindro, D. Cinčić, Ugađanje reakcijskih uvjeta mehanokemijske sinteze perhalogeniranih azobenzenaXIII. Susret mladih kemijskih inženjera, 20–21.2.2020., Zagreb, Hrvatska.

3. M. Čulig, V. Nemec, D. Cinčić, Halogenska veza u solima sulfonskih kiselina i halogenpiridinaXIII. Susret mladih kemijskih inženjera, 20–21.2.2020., Zagreb, Hrvatska.

2. M. Liović, V. Stilinović, D. Cinčić, Kokristalizacija trimetilfenilamonijevog jodida s perfluoriranim donorima halogenske veze, XIII. Susret mladih kemijskih inženjera, 20–21.2.2020., Zagreb, Hrvatska.

1. N. Jakupec, V. Stilinović, Halogenska veza u halogenpiridinijevim solima haksacijanoželjezove(III) kiseline, XIII. Susret mladih kemijskih inženjera, 20–21.2.2020., Zagreb, Hrvatska

 

DIPLOMSKI RADOVI / DISERTACIJE / THESIS:

10. Nikola JakupecHalogenska veza u solima halogenpiridinâ i heksacijanoželjezove(III) te heksacijanokobaltove(III) kiseline, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2021. (mentor: V. Stilinović)

9. Erik UranAromatski diamini kao akceptori halogenske veze, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2021. (mentor: V. Stilinović)

8. Matija ČuligHalogenska veza u solima sulfonskih kiselina i halogenpiridina, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2021. (mentori: D. Cinčić i V. Nemec)

7. Sara CepićKokristalizacija bis(2-benzoilpiridin)dikloridobakra(II) s perhalogeniranim donorima halogenske veze, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2021. (mentor: D. Cinčić)

6. Sara MarijanKokristali perhalogeniranih donora halogenske veze s koordinacijskim spojevima nikla(II), Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2021. (mentor: D. Cinčić)

5. Katarina LisacMetaloorganske jedinke CoCl2L2 kao akceptori halogenske veze u kokristalima s perhalogeniranim spojevima, Doktorska disertacija, PMF, SuZ, 2020. (mentor: D. Cinčić)

4. Viktorija MedvarićMehanokemijska sinteza trans-1,2-bis(2,3,5,6-tetrafluor-4-jodfenil)diazena i njegova kokristalizacija s o-hidroksi iminima, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2020. (mentori: D. Cinčić i N. Cindro).

3. Petra Stanić, Izučavanje motiva halogenske veze u kokristalima perhalogeniranih benzena i imina izvedenog iz N-aminomorfolina i 4-nitrobenzaldehida, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2020. (mentori: D. Cinčić i V. Nemec)

2. Nikola Bedeković, Kokristalizacija perfluoriranih jodbenzena s jednostavnim derivatima piridina - komparativna evaluacija klasičnih donora halogenske veze, Doktorska disertacija, PMF, SuZ, 2020. (mentor: V. Stilinović)

1. Lidija PosavecKokristalizacija 3-klor- i 3-brompiridinijevog klorida i bromida s perhalogeniranim donorima halogenske veze, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2020. (mentor: D. Cinčić)