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, Luka Fotović, Nenad Judaš, Nea Baus Topić
Sveučilište McGill: Tomislav Frisčić, Robin S. Stein
Xellia d.o.o.: Ernest Meštrović
UCL: Dejan-Krešimir Bučar
Veljača/February 2020.
PUBLIKACIJE / PUBLICATIONS
6. V. Nemec, T. Vitasović, D. Cinčić,
Halogen-bonded cocrystals of donepezil with perfluorinated diiodobenzenes
CrystEngComm 2020, DOI: 10.1039/D0CE01065K
5. M. Arhangelskis, F. Topić, P. Hindle, R. Tran, A. J. Morris, D. Cinčić, T. Friščić,
Chem. Commun 2020, 56, 8293-8296.
4. L. Fotović, V. Stilinović,
Halogenide anions as halogen and hydrogen bond acceptors in iodopyridinium halogenides
CrystEngComm 2020, 22, 4039-4046.
3. V. Nemec, K. Lisac, M. Liović, I. Brekalo, D. Cinčić,
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,
Cryst. Growth Des. 2020, 20, 6, 3617-3624.
PRIOPĆENJA NA KONFERENCIJAMA / CONFERENCES
6. 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 acceptors, The 6.5th Crystal Engineering and Emerging Materials Workshop of Ontario & Quebec, 30.–31.5.2020., Sveučilište McGill, Montreal, Kanada. (Online konferencija)
5. 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, The 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. Cindr, D. Cinčić, Ugađanje reakcijskih uvjeta mehanokemijske sinteze perhalogeniranih azobenzena, XIII. Susret mladih kemijskih inženjera, 20–21.2.2020., Zagreb, Hrvatska.
3. M. Čulig, V. Nemec, D. Cinčić, Halogenska veza u solima sulfonskih kiselina i halogenpiridina, XIII. 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:
1. Nikola Bedeković, Kokristalizacija perfluoriranih jodbenzena s jednostavnim derivatima piridina - komparativna evaluacija klasičnih donora halogenske veze, Doktorska disertacija, PMF, SuZ, 2020. (mentor: V. Stilinović)
2. Lidija Posavec, Kokristalizacija 3-klor- i 3-brompiridinijevog klorida i bromida s perhalogeniranim donorima halogenske veze, Diplomski rad, Kemijski odsjek, PMF, SuZ, 2020. (mentor: D. Cinčić).
