building blocks, chirality, selective funcionalization, drug research
megadott besorolás
Szerves-, biomolekuláris- és gyógyszerkémia (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Gyógyszerkémia
zsűri
Kémia 2
Kutatóhely
Gyógyszerkémiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem)
résztvevők
Ábrahámi Renáta Fülöp Ferenc Kardos Márton Nonn Melinda Remete Attila Márió Szécsényi Zsanett
projekt kezdete
2016-12-01
projekt vége
2022-02-28
aktuális összeg (MFt)
23.704
FTE (kutatóév egyenérték)
15.35
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A sztereokémiai információkban gazdag, polifunkcionalizált vegyületek, mint potenciális bioaktív anyagok szintéziseire és alkalmazásaira egyre növekvő figyelem irányul napjainkban. A jelen pályázat célkitűzése új, szelektív és sztereokontrollált szintetikus eljárások kidolgozása változatosan funkcionalizált, új heterociklusos illetve aliciklusos, potenciálisan bioaktív vegyületek szintéziseire. Funkcionalizált cikloalkének és ciklusos β-aminosavszármazékok oxidatív gyűrűnyitást követő sztereokontrollált átalakításaival funkcionalizált N-heterociklusokat, különféle alkaloidok és természetes vegyületek analógjait tervezzük előállítani. A kiindulási vegyületek szerkezete a széleskörű funkcionalizálások eredményeképpen, meghatározza a szintetizált vegyületek térszerkezetét. Gyűrűnyitó, gyűrűzáró illetve keresztmetatézis reakciókkal β-aminosavszármazékokat funkcionalizált piperidin és pirrolidinszármazékokká valamint természetes vegyületekké sztereokontrollált módon tervezünk átalakítani. Kiemelendő a transzformációk tervezett kemoszelektív végrehajtása valamint új, robusztos katalizátorok fejlesztése illetve alkalmazásai. Potenciálisan bioaktív illetve a peptidkémaiában értékes, aril-szubsztituált β-aminosavszármazékok palládium- illetve ródium-katalizált szintéziseire tervezünk szubsztrátfüggő, szelektív eljárásokat kidolgozni. Szterokémiai információkban gazdag, fluortartalmú építőelemek szelektív szintéziseit tervezzük megvalósítani. A különböző szelektív és sztereokontrollált technikák alkalmazásával farmakológiailag jelentős, királis információkban gazdag, polifunkcionalizált, fluortartalmú hetero- és aliciklusok illetve aminosavszármazékok szintéziseit végezzük el.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Kutatómunkánk kiindulópontja a különböző funkcionalizált, telítetlen ciklusos vegyületek illetve ciklusos β-aminosavak alkalmazásai illetve szelektív továbbalakításai. Napjaink preparatív kémiai kutatásainak egyik fontos problémája illetve célkitűzése a kémiai transzformációk környezetkímélő megvalósítása. A kiindulási vegyületeink átalakításait ennek megfelelően tervezzük környezetbarát technikák alkalmazásával elvégezni. Ennek értelmében különösen a fémkomplexek által kiválóan katalizált átalakításokat tervezzük fenntartható módon, az újrahasznosíthatóság figyelembevételével megoldani, valamint új fémtartalmú illetve fluorozó reagensek fejlesztésének lehetőségeit is megvizsgálni. Lényeges kérdés a transzformációk regio- illetve sztereoszelektivitásának a tanulmányozása is. A transzformációkat minden esetben, különböző tényezők figyelembevételével, szelektív módon tervezzük végrehajtani. Fontos kérdés a különböző átalakítások sztereokontrollált megvalósítása. A kiindulási vegyületeink egy vagy több sztereogén centrumot is tartalmaznak, így az átalakítások körülményeit úgy tervezzük meg, hogy a sztereocentrumok konfigurációját ne befolyásolja, így a kiindulási vegyületek szerkezete meghatározza a termékek sztereokémiáját.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Kutatómunkánk során szelektív és sztereokontrollált új, hatékony és környezetbarát szintézismódszereket tervezünk kidolgozni különféle gyógyszerészetileg is releváns, funkcionalizált építőelemek szintéziseire. Várhatóan nagyszámú, változatosan szubsztituált, nagyfokú kémiai diverzitással rendelkező új funkcionalizált heterociklusokat, természetes vegyületeket, aminosavszármazékokat állítunk elő. Napjainkban a gyógyszermolekulák mintegy 25%-a tartalmaz fluor atomot, és e típusú vegyületek száma egyes becslések alapján tíz éven belül elérheti a 80%-ot is, így várhatóan a szintetizált fluortartalmú változatosan funkcionalizált molekuláink, valamint az alkalmazni tervezett fluorozási technikák mind a szintetikus kémikusok számára mind pedig a gyógyszerkutatásban értékesek lehetnek. Az alapkutatási eredményeink nemcsak tudományos, hanem gyakorlati szempontból is jelentősnek bizonyulhatnak, eredményeink várhatóan a gyógyszerkutatásban, a gyógyszeripar számára szintetikus technológiákban is hasznosak lehetnek. A tervezett széleskörű szelektív és sztereokontrollált szintézismódszereink várhatóan a szintetikus kémikusok számára is értékes, olyan általánosan alkalmazható technikák is lehetnek, amelyek hatékonyan alkalmazhatóvá válhatnak változatos szerkezetű származékok, új vegyületcsaládok szintéziseihez is.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A jelen egyik nagy kihívása a különböző új betegségek kezelése, gyógyítása. Ezért egyre nagyobb számú új potenciális gyógyszermolekula előállítására van szükség. Kutatómunkánk során szelektív és sztereokontrollált új, hatékony és környezetbarát szintézismódszereket tervezünk kidolgozni különféle gyógyszerészetileg is releváns molekulák szintéziseire. Kutatómunkánk során várhatóan nagyszámú, változatosan szubsztituált, új funkcionalizált heterociklusokat, természetes vegyületeket, aminosavszármazékokat mint potenciális farmakonokat állítunk elő. Napjainkban a gyógyszermolekulák mintegy 25%-a tartalmaz fluor atomot, és e típusú vegyületek száma egyes becslések alapján tíz éven belül elérheti a 80%-ot is, így várhatóan a szintetizált fluortartalmú változatosan funkcionalizált molekuláink, valamint az alkalmazni tervezett fluorozási technikák mind a szintetikus kémikusok számára mind pedig a gyógyszerkutatásban értékesek lehetnek. Az alapkutatási eredményeink nemcsak tudományos, hanem gyakorlati szempontból is jelentősnek bizonyulhatnak, eredményeink várhatóan a gyógyszerkutatásban, a gyógyszeripar számára is hasznosak lehetnek. A tervezett széleskörű szelektív szintézismódszereink várhatóan a szintetikus kémikusok számára is értékes, olyan általánosan alkalmazható technikák is lehetnek, amelyek hatékonyan alkalmazhatóvá válhatnak változatos szerkezetű molekulák, új vegyületcsaládok szintéziseihez is.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. As a consequence of the increasing demand for the highly functionalized molecular entities with multiple chiral centers in synthetic or medicinal research, the chemistry of this class of derivatives has become an expanding area of research last fifteen years. The current project focuses on the selective and stereocontrolled synthesis of highly functionalized heterocyclic or alicyclic scaffolds, as novel building blocks in pharmaceutical research. Stereocontrolled syntheses of saturated N-heterocycles and natural product analogues via oxidative ring-opening/ring-closure of functionalized cycloalkenes and cyclic β-amino acids will be performed. The stereochemistry of the synthetized derivatives will be predetermined, in all planned transformations by the structure of the starting materials. Selective syntheses, with emphasis on chemoselectivity, of highly functionalized piperidines, pyrrolidines, carbocycles or natural products through ring opening/ring-closure/cross metathesis will be accomplished. The development and application of novel robust catalyst will be investigated. Novel aryl-substituted, pharmacologically relevant β-amino acids as important building blocks in peptide chemistry will be synthetized through selective, substrate-dependent palladium and rhodium catalyzed transformations. Selective syntheses of novel fluorinated building blocks with multiple chiral centers will be performed. The application of various selective functionalizations followed by fluorinations will lead to pharmacologically relevant, multifunctionalized fluorinated heterocycles, carbocycles and amino acid derivatives.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The selective transformations of unsaturated, functionalized carbocycles and of cyclic β-amino acids are the starting points of the planned research work. The environmentally friendly synthetic organic chemistry is an important requirement and challenge of today’s synthetic organic chemistry. The chemical transformations of our starting materials will be performed in view of this context, with the application of environmentally acceptable methodologies. The development of sustainable, ecofriendly preparative methods will be used for the transformations catalyzed by metal complexes, with emphasis on their recyclability and on the application of novel economically acceptable methods. The developments of and new catalyst systems and fluorinating reagents will be also investigated. Efforts will be made in view of the efficiency and generalization of the developed selective or controlled approaches when a wide range of chemical transformations will be applied for the access of a series of valuable organic scaffolds. The new chemical investigations will be accomplished with emphasis on stereocontrol of the transformations. The stereochemical structure of the products possessing multiple chiral centers will be predetermined by the structure of the starting materials during the chemical processes.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. The current research is directed towards the development of selective and stereocontrolled, efficient and environmentally safe synthetic methodologies for the access of various pharmacologically relevant highly funcionalized building blocks. According to the planned synthetic procedures the preparation of a large number of regio- and stereoisomers of molecular entities substituted with various functional groups, which exhibit also structural diversity such as heterocycles, natural products or amino acid derivatives will be accessible. They may also be considered precursors or synthons for the access of various pharmacologically interesting molecules. Approximately 25% of the drugs on the market contain fluorine atom and it is expected that their number within a decade will reach 80%. Accordingly the synthetized multifunctionalized, fluorinated molecules as well as the applied novel fluorination strategies might be highly useful for synthetic and medicinal chemists and for the drug research. The obtained novel results of our research might exert importance not only from scientific but also from practical points. Expectedly, they will be beneficial for pharmaceutical industry in synthetic technologies for drug discovery. The developed stereoselective and stereocontrolled synthetic methods for the access of a series of novel biorelevant derivatives might be highly usable for the large synthetic chemist society in the synthesis of various molecular structures, novel classed of compounds while the synthetized molecules might be interesting for the pharmaceutical industry as blockbuster drug intermediates.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Treatment of various novel diseases is considered an important challenge and task in our days. Due to this reason there is a high need for novel molecular entities as potential drug candidates. The current research is directed towards the development of novel, efficient and environmentally safe synthetic methodologies for the access of various pharmacologically relevant highly funcionalized molecules. The preparation of a large number of molecules substituted with various functional groups, which exhibit also structural diversity such as heterocycles, natural products or amino acid derivatives will be accessible. They may also be considered precursors or synthons for the access of various pharmacologically interesting molecules. Approximately 25% of the drugs on the market contain fluorine atom and it is expected that their number within a decade will reach 80%. Accordingly the synthetized multifunctionalized, fluorinated molecules as well as the applied novel fluorination strategies might be highly useful for synthetic and medicinal chemists and for the drug research. The obtained novel results of our research might exert importance not only from scientific but also from practical points. Expectedly, they will be beneficial for pharmaceutical industry in synthetic technologies for drug discovery. The developed novel synthetic methods for the access of a series of novel biorelevant derivatives might be highly usable for the large synthetic chemist society in the synthesis of various molecular structures, novel classes of compounds while the synthetized molecules might be interesting for the pharmaceutical industry.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Szelektív és sztereokontrollált eljárásokat dolgoztunk ki fluortartalmú, háromdimenziós, funkcionalizált kismolekulák szintéziseire. A transzformációk kulcslépései különböző szubsztituált cikloalkénvázas származékok olefinkötésének szelektív átalakításai voltak. Az egyik funkcionalizálási stratégia a halónium általi aktiválást követő fluorozás volt, a másik pedig a szelektív oxiránképzést követő fluoriddal történő oxirán-nyitás. Egy következő megközelítés szerint a telítetlen, ciklusos aminosav, illetve laktám modell vegyületek oxidatív gyűrűnyitását követő szelektív funkcionalizálásokkal multifunkcionalizált aminosavszármazékokat szintetizáltunk sztereokontrollált módon. Az átalakítások kulcslépései az ozonolízissel történő gyűrűnyitást követő reduktív aminálással történő gyűrűzárás voltak fluortartalmú primer aminok jelenlétében. Általánosan alkalmazható, illetve kiterjeszthető új eljárásokat dolgoztunk ki a fluoratomnak szerves vegyületekbe történő szelektív bevitelére.
Háromdimenziós, királis információkban gazdag, funkcionalizált kismolekulák szintéziseit metatézis reakciók alkalmazásával valósítottuk meg. A szubsztituált cikloalkén modell vegyületek viselkedését tanulmányoztuk gyűrűnyitó metatézis reakciókkal, illetve a különböző olefinkötések kemoszelektív transzformációit vizsgáltuk keresztmetatézis reakciók körülményei között.
kutatási eredmények (angolul)
Selective and stereocontrolled synthetic protocols have been developed for the access of functionalized, fluorine-containing, three-dimensional small molecular entities. The key steps of the chemical transformations were based on the selective transformations of the ring olefin bond of various unsaturated model compounds. One strategy involved the halonium activated olefin bond functionalization, followed by nucleophilic fluorinations. Another technique relied on the selective oxirane formation/fluoride mediated oxirane opening protocols. A next strategy towards the synthesis of versatile fluorine-containing molecular scaffolds was based on the ring opening of some unsaturated amino acid or lactam model compounds across ozonolysis, followed by cyclization under reductive amination by using some fluorine-containing amines. Highly applicable and general methods have been developed for the incorporation of one or more fluorine atoms into the structure of an organic molecule.
Three-dimensional, highly functionalized molecules with multiple stereocenters have been selectively synthetized under stereocontrolled metathesis protocols. The chemical behavior of some unsaturated model compounds has been investigated under ring opening metathesis. Differentiation of olefin bonds have been studied in cross-metathesis transformations.
Forró E, Kiss L, Árva, J, Fülöp F: Efficient Enzymatic Routes for the Synthesis of New Eight-membered Cyclic beta-Amino Acid and beta-Lactam Enantiomers, Molecules, 2017
Kiss L: A de novo Synthetic Route to 1,2,3,4-Tetrahydroisoquinoline Derivatives, Synform, 2018
Kiss Lorand, Benke Zsanett, Remete Attila M., Fulop Ferenc: Diversity-oriented Functionalization of Cyclodienes Through Selective Cycloaddition/Ring-opening/Cross-metathesis Protocols; Transformation of a Flatland into Three-dimensional Scaffolds With Stereo- and Regiocontrol, CHEMICAL RECORD 20: (10) pp. 1129-1141., 2020
Kiss Lorand, Ouchakour Lamiaa, Abrahami Renata A., Nonn Melinda: Stereocontrolled Synthesis of Functionalized Azaheterocycles from Carbocycles through Oxidative Ring Opening/Reductive Ring Closing Protocols, CHEMICAL RECORD 20: (2) pp. 120-141., 2020
Ouchakour Lamiaa, Nonn Melinda, D’hooghe Matthias, Kiss Loránd: A de novo synthetic method to the access of N-substituted benzazepines, JOURNAL OF FLUORINE CHEMISTRY 232: 109466, 2020
Remete Attila Márió, Novák Tamás T, Nonn Melinda, Haukka Matti, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Synthesis of novel fluorinated building blocks via halofluorination and related reactions, BEILSTEIN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 16: pp. 2562-2575., 2020
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions; synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY p. 5285., 2019
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions – synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (31-32) pp. 5285-5293., 2019
Ouchakour Lamiaa, Ábrahámi Renáta A., Forró Enikő, Haukka Matti, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Stereocontrolled Synthesis of Fluorine-Containing Piperidine γ-Amino Acid Derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (12) pp. 2202-2211., 2019
Remete Attila Márió, Benke Zsanett, Kiss Loránd: Stereocontrolled synthesis of fluorine-containing functionalized β-lactam derivatives through cross-metathesis reactions, FLUORINE NOTES / FTORNIE ZAMETKI 6: (127) fn20714807.2019.06.02, 2019
Remete Attila Mario, Kiss Lorand: Synthesis of Fluorine-Containing Molecular Entities Through Fluoride Ring Opening of Oxiranes and Aziridines, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (33) pp. 5574-5602., 2019
Remete Attila Mario, Kiss Lorand: Synthesis of Fluorine-Containing Molecular Entities Through Fluoride Ring Opening of Oxiranes and Aziridines, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (33) pp. 5574-5602., 2019
Remete AM, Nonn M, Fustero S, Haukka M, Fülöp F, Kiss L: Fluorine-containing functionalized cyclopentene scaffolds through ring contraction and deoxofluorination of various substituted cyclohexenes, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2018: (27-28) pp. 3735-3742., 2018
Remete AM, Nonn M, Fustero S, Haukka M, Fülöp F, Kiss L: Fluorine-containing functionalized cyclopentene scaffolds through ring contraction and deoxofluorination of various substituted cyclohexenes, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2018: (27-28) pp. 3735-3742., 2018
Remete Attila Mario, Kiss Lorand: Synthesis of Fluorine-Containing Molecular Entities Through Fluoride Ring Opening of Oxiranes and Aziridines, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (33) pp. 5574-5602., 2019
Remete AM, Nonn M, Fustero S, Haukka M, Fülöp F, Kiss L: Fluorine-containing functionalized cyclopentene scaffolds through ring contraction and deoxofluorination of various substituted cyclohexenes, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2018: (27-28) pp. 3735-3742., 2018
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions; synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY p. 5285., 2019
Remete Attila Mario, Kiss Lorand: Synthesis of Fluorine-Containing Molecular Entities Through Fluoride Ring Opening of Oxiranes and Aziridines, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (33) pp. 5574-5602., 2019
Remete AM, Nonn M, Fustero S, Haukka M, Fülöp F, Kiss L: Fluorine-containing functionalized cyclopentene scaffolds through ring contraction and deoxofluorination of various substituted cyclohexenes, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2018: (27-28) pp. 3735-3742., 2018
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions; synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY p. 5285., 2019
Ouchakour Lamiaa, Ábrahámi Renáta A., Forró Enikő, Haukka Matti, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Stereocontrolled Synthesis of Fluorine-Containing Piperidine γ-Amino Acid Derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (12) pp. 2202-2211., 2019
Remete Attila Mario, Kiss Lorand: Synthesis of Fluorine-Containing Molecular Entities Through Fluoride Ring Opening of Oxiranes and Aziridines, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2019: (33) pp. 5574-5602., 2019
Remete AM, Nonn M, Fustero S, Haukka M, Fülöp F, Kiss L: Fluorine-containing functionalized cyclopentene scaffolds through ring contraction and deoxofluorination of various substituted cyclohexenes, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2018: (27-28) pp. 3735-3742., 2018
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions; synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY p. 5285., 2019
Nonn Melinda, Benke Zsanett, Fustero Santos, Fülöp Ferenc, Kiss Loránd: Chemodiscrimination of olefin bonds through cross-metathesis reactions; synthesis of functionalized β-lactam and β-amino acid derivatives, EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY p. 5285., 2019
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kórélettani Intézet (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Gyógyszerkémiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem).
2016-03-02 12:42:17
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Gyógyszerkémiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Kórélettani Intézet (Szegedi Tudományegyetem).
