New catalytic methods for synthesizing halogenated compounds
- Reference number
- ID16-0041
- Start and end dates
- 170501-220228
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Stockholm University
- Research area
- Life Sciences
Summary
The science of C–H activation continues to evolve at a very rapid pace. What was not feasible only a few years ago can now be accomplished using various metal catalysts. In this project, we will explore the directed halogenation of Csp2-H bonds of druglike molecules. Previous investigation were focused on the development of “designed” directing groups that direct the metal to a specific C-H bond. With preliminary data we have demonstrated that the carboxylic acid moiety can act as a directing group in C-H halogenation reactions. This is a common functional group in drugs. A specific iridium metal complex was used under very mild conditions. Within this project, we will further explore these findings and expand the family of directing groups to those present in drugs of interest for AZ. We will use homogeneous and heterogeneous catalysts, the latter based on metal-organic framework structures. The recyclability of the catalysts will be studied, as well as the scalability of the process. Also, by using computational tools we will obtain insights into the reaction mechanisms with the aim of developing more efficient catalysts. We will also show how the halogenated druglike molecules differ from their parent non-halogenated ones in terms of physical chemical properties and of metabolic stability. We believe that this will form a sustainable and efficient methodology that can provide easy access to new derivatives of compounds in a very short time and efficient manner.
Popular science description
För att kunna skapa molekyler för test eller tillverkning inom läkemedelsforskning krävs avancerade molekylära verktyg. Samhället kräver idag att processer är energieffektiva och minimerar miljöpåverkan i form av utsläpp och användning av metaller och andra miljöpåverkande ämnen. I det föreslagna projektet vill vi utveckla processer som skapar nya bindningar mellan kol och olika halogener från kol och väte , de resulterande föreningarna är av stort värde som både intermediärer och slutgiltliga läkemedelskandidater. Bindningen mellan kol och väte har traditionellt ansetts som inert vid aktivering av övergångsmetaller. Vi föreslår ,och har preliminära data som stödjer, en process varvid iridium kan aktivera en kol-väte bindning och ersätta densamma med en halogen. Med detta kan vi åstadkomma mycket miljöeffektiva processer som ger tillgång till substanser med inte bara nya egenskaper utan också i en ny kemisk rymd. Metallen kan sedermera sättas in i ett poröst material och hindra att den aktiva metallen läcker ut och kontaminerar ett läkemedel. Gränsvärdena för metaller i läkemedel är mkt låga (mindre än10 ppm; ppm = parts per million)) vilket idag gör att man undviker metall-katalyserade processer i slutfasen av läkemedelstillverkning. I det föreslagna forskningsprojektet där metallen också kan vara uppbunden i porösa material kommer produkten att i stort sett vara fri från metall (mindre än 0.2 ppm). De halogenerade läkemedels substanserna kommer att utvärderas med avseende på såväl fysikalkemiska såsom biologiska egenskaper. Parallellt kommer vi med hjälp av datorberäkningar att utvärdera de molekylära mekanismer som styr dessa aktiveringsprocesser. De föreslagna metoderna möjliggör på alla sätt effektivare och miljövänligare processer för att exempelvis tillverka nya föreningar med applikationer inom såväl läkemedelsindustri som material/processindustri.