Application of Molecular Dynamics and 3D Electron Diffraction in Crystalline Sponge Method for Small Molecule Structure Determination
Project goals
Crystallographic techniques are indispensable tools because they allow the structural and spatial determination of molecules and biomolecules. Unfortunately, there is a group of molecules that do not form crystals or are available in very small quantities so that single crystal x-ray diffraction or even three-dimensional electron diffraction (3D ED) techniques do not allow structure determination. Crystalline sponge method is a modern technique that was invented to overcome those limitations by adsorption and orderly orientation of a selected molecule into the pores of metal-organic framework (MOF) and crystal structure determination of the MOF-molecule host-guest assembly. We propose to incorporate molecular dynamic calculations and 3D ED into crystalline sponge method. Molecular dynamics predictions can speed up the structure solution or allow to solve structures where the quality of the crystals/ordering is lower. Successful implementation of 3D ED will allow the use of microcrystalline MOFs, MOFs that allow isoreticular design of pores and water-stable MOFs.
Keywords
Crystalline spongemetal-organic frameworkx-ray diffractionelectron diffraction
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202500001
Main participants
Ústav anorganické chemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
25-16442S
Alternative language
Project name in Czech
Využití molekulové dynamiky a 3D elektronové difrakce při řešení struktury malých molekul pomocí metody krystalové houby
Annotation in Czech
Krystalografické techniky jsou nepostradatelnými nástroji, protože umožňují strukturní a prostorové určení molekul a biomolekul. Bohužel existuje skupina molekul, které netvoří krystaly nebo jsou dostupné jen ve velmi malých množstvích, takže monokrystalové techniky rentgenové difrakce nebo dokonce trojrozměrné elektronové difrakce (3D ED) neumožní stanovení struktury. Metoda „krystalové houby“ (Crystalline Sponge) je moderní technika, která byla vynalezena k překonání těchto omezení, a to adsorpcí a pravidelnou orientací vybraných molekul v pórech metal-organických sítí (MOFů) a určením krystalové struktury celého systému MOF-adsorbovaná molekula. Navrhujeme včlenit molekulárně dynamické výpočty a 3D ED do metody krystalové houby. Predikce molekulární dynamiky mohou urychlit řešení struktury nebo umožnit řešení struktur u nichž je uspořádání/kvalita krystalů nedostatečná. Úspěšná implementace 3D ED umožní použití mikrokrystalických MOFů, isoretikulárních MOFů (tj. MOFů s laditelnou velikostí pórů) a vodě odolných MOFů.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2025
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
Z - Beginning multi-year project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 6, 2025
Finance
Total approved costs
10,507 thou. CZK
Public financial support
10,254 thou. CZK
Other public sources
253 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 507 CZK thou.
Public support
10 254 CZK thou.
97%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Analytical chemistry
Solution period
01. 01. 2025 - 31. 12. 2027