Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)
60 %
Ortelius classification: Spectrochemistry
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
20 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)
20 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Starting date
2008-05-01
Closing date
2011-07-31
Funding (in million HUF)
6.500
FTE (full time equivalent)
2.14
state
closed project
Summary in Hungarian
A biológiailag aktív makromolekulák legfontosabb képviselői a szerves vegyületekkel (pl. hírvivő és szabályozó molekulákkal és gyógyszerhatóanyagokkal) komplexet képező, illetve fémiont kötő fehérjék. Fontos a komplexek kialakulásában szerepet játszó gyenge, nem-kovalens jellegű kötések vizsgálata, amelyek közül a legfontosabbak a hidrogén-kötések, illetve az ionos- és hidrofób kölcsönhatások. Jelen pályázatban – belföldi együttműködés keretén belül – a fentebb leírt jelenségek modellezésére kiválóan alkalmas, új típusú királis, enantiomertiszta koronaéterek fémion kötődését és szelektivitását, valamint enantiomer-felismerő képességüket vizsgáljuk kiroptikai spektroszkópiával. Hazánkban egyedülálló módszerként a vibrációs cirkuláris dikroizmus spektroszkópiát is alkalmazzuk a komplexek vizsgálatára, amelynek bevezetése a koronaéterek vizsgálatába a nemzetközi szakirodalom szerint is újdonságnak számít. További cél a korábbi vizsgálatok alapján ígéretes enanantiomer-felismerő tulajdonságokkal rendelkező királis koronaéterekből készült állófázisok rezolválási hatékonyságának tesztelése. A pályázat célja, hogy a tervezett kutatási feladatokon keresztül enantiomertiszta, királis koronaéter-modellek segítségével jobban megérthessük a biológiai rendszerekben lejátszódó folyamatokat, illetve királis állófázis fejlesztéssel gyakorlati segítséget nyújtson az ipari alkalmazásokban nehézséget jelentő racém vegyületek rezolválásában. A kutatási feladatok elvégzésére néhány TDK munkát végző hallgató segítségét is igénybe vesszük. Eredményeinket 4 folyóiratcikk és nemzetközi konferenciákon 5-6 poszter, illetve előadás keretén belül tervezzük bemutatni.
Summary
The metal ions and organic compounds (drugs) binding proteins are the one of the most important representative of biological active molecules. A better understanding of the interactions operating in complex (metal ion-protein, drug-protein) formation is helpful in drug development. The first objective of this project is to modelling the metal ions binding and selectivity as well as the enantiomer recognition of biological systems. Among several types of compounds studied, chiral crown ethers have been recognized as successful model. The investigations of the conformational changes will carry out using chiral spectroscopy, including vibrational circular dichroism (VCD) measurements, in cooperation with Hungarian partners. The introduction of the VCD method is a novelty in the field of the crown ether studies. The second objective is the study of enantioselectivity of the earlier reported crown ethers. In this part, the effectiveness of chiral macrocyclic compounds in enantiomeric separation will be demonstrated by chromatographic method by preparation of new chiral stationary phases (CSPs). The aim of this project is to get closer to the understanding biological processes and to create an efficient CSP to help the enantiomeric separation in industrial applications. Some students will be employed for certain tasks (spectroscopic and/or chromatographic measurements). We plane to publish our results in scientific papers, and present in international conferences.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretén belül új típusú királis koronaéter származékok és komplexeik kiroptikai spektroszkópiai mérését végeztük el. Egyaránt tanulmányoztuk a királis primer ammónium sókkal és fém-kationokkal kialakult kölcsönhatásokat. Az első generációs diaril-foszfinsav- és diaril-foszfinát-csoportokkal rendelkező makrociklusok nem mutattak jó eredményeket az enantiomer-felismerési vizsgálatokban. Áttervezve a gazda-molekulákat lényegesen sikerült megnövelni a királis-spektroszkópiával mérhető komplexképzés minőségét és az enatiomer-felismerést. A foszfinsavas koronaéter esetén részben elméleti kémiai számolással részben röntgenkrisztallográfiával igazoltuk a molekula dimerizáló és/vagy aggregáló képességét. A fémion komplexek mérésekor érzékelhető spektrális változást tapasztaltunk, egyes esetben (pl.: Mg2+) 1:1 arányú komplex kialakulását határoztuk meg. A királis HPLC oszloptöltet fejlesztésében fontos, 4-es helyzetben szubsztituált piridino-koronaéterek komplexképzését is vizsgáltuk. Érdekes eredményeket kaptunk olyan esetekben, amikor elektronszívó- illetve aromás jelleget növelő csoportokat alkalmaztunk. Bevezettük a rezgési cirkuláris dikroizmus spektroszkópiát (VCD) a királis makrociklusok komplexképzési reakcióinak vizsgálatában. Mind az ECD- mind a VCD-spektroszkópia esetén méréseinket elméleti kémiai számolásokkal egészítettük ki. Előzetes kromatográfiai vizsgálatokat végeztünk akridino-18-korona-6 típusú molekulát tartalmazó HPLC-oszlopon.
Results in English
The interactions between crown ethers and chiral ammonium salts as well as metal cations were studied. The spectra of the first generation crown ether containing a diarylphosphinate or a diarylphosphinic acid unit are indicative of the lack of enantiomer discrimination. In an attempt to explore the complexing ability and enantiomer discriminating power of crown ethers containing a phosphinate and a phosphinic acid unit new type of molecules were synthesized. According to the chiral spectroscopic measurement the spectra showed appreciable enantiomeric recognition. We confirmed with X-ray crystallographic data and theoretical calculations that the crown ether with diarylphosphinic acid unit are able to form dimer or aggregate. ECD studies have shown that crown ethers form complexes with a variety of metal ions. The titration experiment with Mg2+ ions clearly showed the formation of a 1:1 complex. The investigation of discriminating efficiency of pyridino-18-crown-6 type with different type of substituent groups in position γ of the pyridine ring was probed by circular dichroism spectroscopy. CD spectroscopy showed some interesting results in the case of the pyridine ring modified by electron withdrawing group or phenyl ring. We introduced the vibration circular dichroism (VCD) spectroscopy in the host-quest chemistry. Our work was performed by the help of computational results. Preliminary chromatographic work were studied with acridino-18-crown-6 ether-based stationary phase.
Gy. Székely, B. Csordás, V. Farkas, J. Kupai, T. Tóth, M. Hollósi, Zs. Sánta, J. Nyitrai, P. Huszthy: Synthesis and Preliminary Electronic Circular Dichroism Studies of New Enantiopure Crown Ethers Containing an Alkyl Diarylphosphinate or a Proton-Ionizable Diarylphosphinic Acid Unit, European Journal of Organic Chemistry (közlésre elküldve), 2012
P. Huszthy, V. Farkas, T. Tóth, Gy. Székely, M. Hollósi: Synthesis and preliminary studies on novel enantiopure crown ethers containing an alkyl diarylphosphinate or a proton-ionizable diarylphosphinic acid unit, Tetrahedron 64: 10107–10115, 2008
Csordás B., Farkas V.: Foszforatomot tartalmazó királis koronaéterek spektroszkópiai vizsgálata, Vegyészkonferencia, p. 67, 2010
V. Farkas, P. Huszthy, T. Tóth, Gy. Székely, L. Párkányi, M. Czugler, M. Hollósi: New type of chiral crown ethers: investigation of solvent dependent conformational properties and metal ion interaction, abs_id 12147, 2nd European Chemistry Congress Proceedings DVD-ROM, 2008
Farkas V., Huszthy P., Hollósi M.: Vendégek a királyi udvarban: királis koronaéterek kiroptikai spektroszkópiája, Bruckner-termi előadás, MTA Szerves és Biomolekuláris Kémiai Bizottság, 2008
Csordás B.: Szintetikus receptorok vizsgálata és alkalmazása, Vegyész szak (MSc) szakdolgozat, ELTE Kémiai Intézet, 2010
