Rola wiązań wodorowych w wybranych kompleksach pochodnych floroglucyny oraz kwasów fenyloboronowych

W ramach pracy doktorskiej przedstawiłam uzyskane przeze mnie struktury, (61 kokryształów) zawierające kompleksy floroglucyn a także kwasów fenyloboronowych (również kwasów borowych), z których dużą większość stanowiły układy wieloskładnikowe (nawet do 5 różnych indywiduów w sieci). Ze względu na fakt, iż kryształy zawierające wiele komponentów nie są łatwe do uzyskania, zbiór prezentowanych struktur stanowi dobrą próbę, mogącą posłużyć do analizy warunków i reguł rządzących możliwością otrzymywania oczekiwanych kompleksów molekularnych w ciele stałym. Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia projektowania nowych materiałów, nie tylko ze względu na unikatowe właściwości fizykochemiczne (np. optyczne), ale również stanowiących ogromne zainteresowanie dla przemysłu, szczególnie dla farmacji. Ta ostatnia gałąź pokłada nadzieję na możliwość uzyskania nowych układów w fazie stałej, zawierających dobrze poznane związki aktywne, w otoczeniu innych prostych układów poprawiających rozpuszczalność, wchłanialność, biodostępność czy nawet działanie synergistyczne lub osłonowe. Wydawać by się mogło, że wystarczy po prostu zmieszać ze sobą kilka komponentów i wykrystalizować je jako jeden kokryształ. Z jednej strony jest to słuszne podejście, bo w taki właśnie sposób tworzy się układy wieloskładnikowe w fazie stałej. Z drugiej strony jednak, otrzymanie pożądanego układu nie jest trywialne i jest trudne do przewidzenia. Wymaga to przemyślanego projektowania oddziaływań międzycząsteczkowych pomiędzy komponentami kokryształu, tak aby zwiększyć szansę powstania pożądanej struktury i tym samym zminimalizować czynnik losowy. Dla przykładu krystalizacja substancji z rozpuszczalnika takiego jakim jest woda umożliwia powstanie sieci hydratu, która z kolei w większości przypadków powinna być łatwo rozpuszczalna w substancjach protycznych. Oczywiście nie jest to regułą, ponieważ znanych jest wiele hydratów słabo rozpuszczalnych w wodzie (np. gips). W większości przypadków jednak inkorporacja molekuły wody do sieci krystalicznej poprawia rozpuszczalność substancji i w porównaniu z układem bezwodnym nie jest narażona na zwilgotnienie. Daje to więc lepszą stabilność potencjalnej substancji czynnej i mniejsze nakłady związane z jej przechowywaniem.

The study focused on preparing and examining the molecular complexes of phloroglucinol and phenylboronic acid derivatives. The goal was to understand the architecture and interactions between these compounds in crystal structures. By analyzing the structural data, I identified the rules governing the formation of cocrystals and determined the molecular synthons involved in these interactions. As part of my thesis, I conducted crystal engineering studies to further our understanding of how these complexes are formed. I specifically investigated the supramolecular synthesis of selected complexes involving phloroglucinol and phenylboronic acids. Additionally, I studied a water-soluble boric acid, which is a derivative of phenylboronic acid, to optimize the crystallization methods and explore the types of interactions expected for the -B(OH)2 group. This research was important because hydrogen bonds can lead to a wide range of results, and understanding them is crucial. I relied on various sources of information, including literature and the Cambridge Structural Database, to gain knowledge and inspiration for my research. My work included both supramolecular synthesis and X-ray structural analysis. I characterized several molecular complexes of phloroglucinol and phenylboronic acids with pyridine derivatives, their N-oxides, as well as fundamental building blocks of biomolecules like purine and pyrimidine bases and amino acids. Interest in multicomponent systems is constantly growing, as a result of the possibility to obtain them through controlled crystallization. This is extremely important for obtaining compounds with desirable physicochemical properties. Many of the components in cocrystals improve the solubility, absorption in the body, and often provide a synergistic component for biological activity of pharmaceutically active substances. It is worth emphasizing that the classes of compounds I have used for interacting with phloroglucinol and phenylboronic acids - such as pyridine systems and its N-oxides - are also pharmaceutical active components.