Non-linear relationships in selective interactions between chiral compounds.  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
75236
Type K
Principal investigator Fogassy, Elemér
Title in Hungarian Nem lineáris összefüggések a királis vegyületek szelektív kölcsönhatásaiban
Title in English Non-linear relationships in selective interactions between chiral compounds.
Keywords in Hungarian reszolválás, enantiomerfelismerés, nemlineáris összefüggések, diasztereomer, kinetika, termodinamika
Keywords in English resolution, enantiomer recognition, non-linear interactions, diastereomer, kinetics. thermodynamics,
Discipline
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Pharmaceutical chemistry
Panel Natural Sciences Committee Chairs
Department or equivalent Department of Organic Chemistry and Technology (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Keglevich, György
Pálovics, Emese
Schindler, József
Starting date 2008-10-01
Closing date 2012-12-31
Funding (in million HUF) 15.000
FTE (full time equivalent) 8.74
state closed project
Summary in Hungarian
Nem lineáris összefüggések a királis vegyületek szelektív kölcsönhatásaiban

A királis vegyületek keverékeinek a viselkedése különböző oldószerek és körülmények alkalmazásakor jelentősen eltér az akirális vegyületeknél tapasztaltaktól. Ha oldatban enantiomerek keverékeit reagáltatjuk akirális vagy királis reagensekkel, akkor minden esetben azt tapasztaljuk, hogy a királis vegyületek együttes jelenléte és az így fellépő kölcsönhatásaik miatt a kapott eredmények nincsenek lineáris összefüggésben a kiindulási királis vegyületek arányaival. A királis királis kölcsönhatások eredményeképpen kialakuló fázisok közötti megoszlása ezeknek a vegyületeknek a molekulaszerkezeti tulajdonságain túlmenően befolyásolható rokon szerkezetű királis és akirális molekulák jelenlétével is. A munkáink elsődleges célja a szintézisek során keletkező racém vegyületek enantiomerjeinek elkülönítése és tisztítása, mind a gyakorlat mind a tudományos kutatás területén. Rendkívül nagy szerepe van a királis molekulák között kialakuló gyenge másodrendű kölcsönhatások eltéréseinek, melyek lehetővé teszik és meghatározzák az elválasztási módszerek alkalmazását. Fontosnak tartjuk az olyan enantiomer elválasztások kutatását melyeknél különböző királis komplexek, például molekulakomplexek és koordinációs komplexek keletkezését tanulmányozhatjuk. Arra törekszünk, hogy az enantiomer elválasztásokra jellemző, azokat meghatározó felismeréseket jól használható, logikus rendszerbe foglaljuk.

Várható eredmények

A tervezett kísérleti munkák elvégzése alapján a következő eredményeket várhatjuk:

• Tervezhetővé válik az optimális reszolválóágens szerkezete (szintézise) a racém vegyület szerkezete alapján.
• Rokon molekulaszerkezetek (pl. a racém vegyület és a reszolválóágens jelentős szerkezeti rokonsága) esetén melyik vegyület határozza meg a reakcióelegyből kristályosan kiváló diasztereomerek enantiomer tisztaságát és termelését.
• Ha a racém vegyület, illetve a reszolválóágens egy részét a jellegének megfelelő tulajdonságú akirális vegyülettel helyettesítjük, növeli-e az enantiomer elválasztás eredményét.
• A kristályosan kiváló diasztereomer összetételét az oldószer, illetve más akirális molekula milyen módon befolyásolja.
Summary
If we react mixtures of enantiomers in solvent with chiral or achiral reagents, in all cases we can observe that the results are not in linear correlation with the proportions of chiral starting materials because of the collective presence of chiral compounds and the occuring interactions among them. The distribution of these compounds between the two phases based on chiral-chiral interactions can be influenced-besides the structure of these molecules by the presence of chiral and achiral molecules. The primary aim of our work is the separation and purification of the enantiomers from racemic compounds obtained during the syntheses both in the practice and in the scientific research. The differences of weak secondary interaction between the chiral molecules have a very important role, as these allow and determine the possible use of a separation method. It is very important to us to study the separation of those enantiomers where we can observe the formation of different chiral complexes e.g. molecular complexes. Our scope is to build a logical system from the determining conditions specific for the enantiomer separations.
According to the practical work to be carried out the following results can be expected:
1.The structure (synthesis) of the optimal resolving agent will be plannable taking into consideration the structure of racemic compound.
2.In case of relative molecular structures (e.g. significant structural similarity between the racemic compound and the resolving agent) which compound from the reaction mixture determines the purity and the yield of the crystallizing diastereomer enantiomer.
3.If we replace the racemic compound or one part of the resolving agent with an achiral compound according to its character, does it increase the result of the enantiomer separation.
4.How does the solvent or other achiral molecules affect the composition of the crystallizing diastereomer.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Módszeresen vizsgáltuk a rokon molekulaszerkezetű racém vegyületek, illetve reszolválóágensek viselkedését a diasztereomerek elválasztásai során. Az enantiomer keverékek elválasztásainál a kapott nem lineáris lefutású ee0-ee görbék és az olvadási biner fázisdiagramjaik közötti hasonlóságot, (pl. az eutektikus összetételek egyezését) tapasztaltunk. Megállapítottuk, hogy a diasztereomer sók olvadási biner fázisdiagramjainak a nem lineáris lefutása a racém vegyület enantiomer keverékeinek a viselkedésének a függvénye. A rokon molekulaszerkezetű vegyületeink körében számos aminosav (N-acil-, vagy észter-) származékát vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy önmagukban, vagy szabad állapotban is felhasználhatóak enantiomerek elválasztására racém vegyület, vagy reszolválóágensként. Megállapítottuk, hogy az alfa- és gamma-aminosavak enantiomerjei, például „királis bázisként” jó enantiomer elválasztást eredményeznek. Ugyanakkor a diasztereomerek kristályosodásánál a kinetikus kontroll fellépését is megfigyeltük. A végzett elválasztások során a kristályos fázis kialakulásainak az azonosságai azt bizonyítják, hogy az enantiomer keverékek viselkedése meghatározza a diasztereomer keverékek viselkedését is. A végzett enantiomer és diasztereomer keverékek elválasztásai során szinte kivétel nélkül környezetbarát eljárásokat dolgoztunk ki, melyeknél oldószerként vizet alkalmaztunk. További P-kiralitáscentrumot tartalmazó heterociklusos racém vegyületek enantiomer elválasztásait oldottuk meg.
Results in English
We have systematically studied the behaviour of structurally related racemic compounds and resolving agents during the separation of diastereoisomers. As it was assumed earlier, correlation between the non-linear ee0-ee curves and melting point phase diagrams was found during these separations, as similarities of eutectical compositions on the two diagrams were observed. Among the investigated compounds with related molecular structure, several (N-acylated, or ester-) derivatives of amino acids were examined. We established, that they can be applied for separation of enantiomers both as a racemic compound or resolving agent, in free state or as a derivative. We established that alpha- and gamma-amino acids, for example as „chiral base”, result in good enantiomeric enrichment. At the same time the kinetic control at the crystallisation of diastereomers was observed. On the basis of our own experimental results we can declare that the similarities of the crystalline phases prove that the behaviour of enantiomeric mixture also determines the behaviour of diastereomeric mixtures. Almost without exception, during the separation of all the enantiomeric and diastereomeric mixtures we worked out environmentally friendly methods, applying water as solvent. We successfully extended our resolution methods to the separation of further cyclic racemic compounds containing P-chiral centre unknown in literature in enantiopure form.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=75236
Decision
Yes





 

List of publications

  
Pálovics E, Faigl F, Fogassy E:: Separation of the Mixtures of Chiral Compounds by Crystallization, Advances in Crystallization Processes, (edited by Yitzhak Mastai) ISBN 978-953-51-0581-7, DOI: 10.5772/2672, 2012
Pálovics E, Schindler J, Faigl F, Fogassy E: Behavior of Structurally Similar Molecules in the Resolution Processes, Comprehensive Chirality Vol.8, Physical Separations, pp:91, 2012
Pálovics E, Faigl F, Fogassy E: Industrial application of environmentally friendly resolving agents, New trends and strategies int he chemistry of advanced materials., (Ed. S.G. Muntean, R. Tudose), 16-21, (2012), ISSN 2065-0760., 2012
Fogassy, E.; Pálovics E, Szeleczky Zs: Reszolválási eljárás amfoter karakterű vegyületek körében, Hungarian Patent P120027, 2012
Bagi; P.; Fogassy, E.; Keglevich, G: Királis hattagú foszforheterociklusok ennatiomerjeinek előállítása., Hungarian Patent 1200228, 2012
Bagi, P.; Kovács, T.; Laki, A.; Fekete A.; Fogassy, E.; Keglevich, G: Resolution of 5- and 6-membered P-heterocycles; Racemic and optically active platinum(II) -3-phospholene complexes, Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. published online http://dx.doi.org/10.1080/10426507.2012.743545, 2012
Pálovics E, Szeleczky Zs, Faigl F, Fogassy E: Amfoter karakterű vegyületek a reszolválás folyamataiban, Műszaki Szemle, 53, 35-39,, 2012
Pálovics E, Faigl F, Fogassy E: Rokon molekulaszerkezet hatása az enantiomerek elválasztására, Magyar Kémikusok Lapja, 2012
Ujj V., Bagi P., Laki A., Fogassy E., Keglevich Gy.:: Resolution of P-heterocycles with tartaric acid derivative, Phosphorus Sulfur and sSicon and the Related Elements, 186 (4) 792-793, 2011
Pálovics E, Schindler J, Faigl F, Fogassy E: Behaviour of structurally similar molecules in the resolution processes., Műszaki Szemle, 52, 40-43,, 2010
Pálovics E., Faigl F., Fogassy E: Resolution Processes using structurally similar compounds, Proceedings of the 4th Symposium on „New Trends and Strategies in the Chemistry of Advanced Materials” (eds.: Tudose, R., Muntean, S.G.), Mirton, Timisoara, 2010, pp 20-2, 2010
Pálovics E, Schindler J, Faigl, Fogassy E: he influence of molecular structure and crystallization time on the efficiency of diastereoisomeric salt forming resolutions, Tetrahedron: Asymmetry 21, 2429-2434, 2010, 2010
Ujj V., Bagi P., Schindler J., Madarász J., Fogassy E., Keglevich Gy: A Practical and Efficient Method for the Resolution of 3-Phospholene 1-oxides via Coordination Complex Formation, Chirality, 22 , 699-705, 2010
Ujj V, Kerenyi A, Laki A, Fogassy E., Keglevich Gy.: Optically Active 6-Membered P-Heterocycles: 1-Phenyl-1,2-Dihydrophosphinine Oxide and 1-Phenyl-3-Diphenylphosphinoyl-1,2,3,6-Tetrahydrophosphinine Oxide, Letters in Organic Chemistry : 7, 110-113, 2010
Faigl F, Fogassy E, Nógrádi M, Pálovics E, Schindler J.: Separation of non-racemic mixtures of enantiomers: an essential part of optical resolution, resolution Organic & Biomolecular Chemistry 8, 347-359, 2010
Ujj V: Nagy P-heterociklusok reszolválása borkősav-származékokkal, http://www.doktori.hu/index.php?menuid=193&vid=4167, 2010
Molnar P, Bombicz P, Varga C, Bereczki L, Szekely E, Pokol G, Fogassy E, Simandi B.: Influence of Benzylamine on the Resolution of Ibuprofen with (+)-(R)-Phenylethylamine via Supercritical Fluid Extraction, Chirality 21, 628-636,, 2009
Bereczki L, Bombicz P, Balint J, Egri G, Schindler J, Pokol G, Fogassy E, Marthi K: Optical Resolution of 1-(1-Naphthyl)ethylamine by its Dicarboxylic Acid Derivatives: Structural Features of the Oxalic Acid Derivative Diastereomeric Salt Pair, Chirality 21, 331-338, 2009
Pálovics E, Schindler J, Faigl F, Fogassy E: Kölcsönös reszolválás lehetőségei rokon szerkezetű vegyületek körében, Munkabizottsági előadás, 2009
Pálovics E, Dombrády Zs, Schindler J, Faigl F, Fogassy E: The effect of structurally related molecules ont he enantiomer recognition during the resolution V, Műszaki szemle,. 48, 14-18, 2009
Mayer ZA, Kallay M, Kubinyi M, Keglevich G, Ujj V, Fogassy E: Assignment of absolute configurations of chiral phospholene oxides by UV/CD spectroscopy using TD-DFT quantum chemical calculations and singular value decomposition appro, Journal of Molecular Structure-Theochem, 906, 94-99, 2009
Ujj V., Schindler J., Bagi P., Czugler M., Fogassy E., Keglevich Gy.: Resolution of P-heterocycles with tartaric acid derivatives via diastereomeric complex formation., Tenth Tetrahedron Symposium, Paris, 2009
Pálovics Emese: Közös alapvázú, rokon molekulaszerkezetű vegyületek a reszolválás folyamataiban, http://www.doktori.hu/index.php?menuid=193&vid=2140, 2009
Ujj V, Schindler J, Novak T, Czugler M, Fogassy E, Keglevich G: Coordinative resolution of 1-phenyl- and 1-naphthyl-3-methyl-3-phospholene 1-oxides with calcium hydrogen O,O '-dibenzoyl-(2R,3R)-tartrate or ..., Tetrahedron: Asymmetry, 19, 1973-1977, 2008
Schindler J, Faigl F, Hegedus L, Palovics E, Fogassy E: A rational synthesis of trans-2-(3-phenylprop-1-yl)cyclohexylamino-2-oxazoline enantiomer, Tetrahedron: Asymmetry, 19,. 773-778, 2008
Kálai, T.; Schindler, J.; Balog, M.; Fogassy, E.; Hideg, K.: Synthesis and resolution of new paramagnetic alpha-amino acids, Tetrahedron, 64, 1094-1100, 2008
Nemák K., Fogassy E., Bényei A., Hermecz I.:: The role of TLC in investigation of diastereomeric salt formation by a group of pipecoloxylidides, JPC- Journal of Planar Chromatography, 21, 125-128, 2008
Gizur T, Fogassy E, Balint J, Egri G, Torley J, Demeter A, Greiner I.: New practical synthesis of tamsulosin, Chirality 20, 790-795, 2008
Faigl F, Fogassy E, Nogradi M, Palovics E, Schindler J: Strategies in optical resolution: a practical guide, Tetrahedron: Asymmetry, 19, 519-536, 2008
Novak T, Schindler J, Ujj V, Czugler M, Fogassy E, Keglevich Gy: Chiral P-heterocycles: Efficient method for the resolution of 3-methyl-3-phospholene 1-oxides, Phosphorus Sulfur and Silicon and the Relevated Elements, 183, 543-546, 2008
Molnár, P, Thörey P, Bánsághi G, Székely E, Poppe L, Tomin A, Keméeny S, Fogassy E, Simandi B: Resolution of racemic trans-1,2-cyclohexanediol with tartaric acid, Tetrahedron: Asymmetry, 19, 1587-1592, 2008
Pálovics E, Schindler J, Faigl F, Fogassy E: Kvázi-racemát, vagy -konglomerátum képző diasztereomerek összetétel, optikai tisztaság és termelés függése a racém vegyület és a reszolválóágens molekulaszerkezetétől, 13thInternational Conference of Chemistry Cluj,2008, 89-93, 2008



Back »