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Flow Photoelectrocatalysis via Hydrogen-Atom Transfer: net-oxidative C-H to C-C bond conversion

Descripción del proyecto

Una vía sostenible para convertir los enlaces carbono-hidrógeno en enlaces carbono-carbono

La transferencia de átomos de hidrógeno es una reacción fundamental que, en la mayoría de los casos, es oxidativa. La conversión directa de enlaces carbono-hidrógeno en enlaces carbono-carbono mediante la transferencia de átomos de hidrógeno fotocatalizada se limita principalmente a las reacciones redox neutras. Las pocas reacciones neutras no redox de las que se tiene constancia son oxidativas y requieren oxidantes agresivos o sistemas frágiles de doble catalizador para eliminar los electrones adicionales. Financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto HAT-TRICK tiene previsto combinar la transferencia de átomos de hidrógeno fotocatalizada, la electroquímica y la química de flujo para proporcionar una tecnología sencilla y revolucionaria que permita producir estas reacciones de oxidación neta de forma sostenible. HAT-TRICK ofrecerá nuevas posibilidades en el campo de la síntesis orgánica, ya que permitirá los acoplamientos deshidrogenativos cruzados, la funcionalización de alquenos y la deshidrogenación de alcanos.

Objetivo

Currently, direct C-H to C-C bond conversion achieved via photocatalyzed Hydrogen Atom Transfer is mainly limited to redox neutral transformations, where the electrons in the reagents are preserved in the product of interest. The few non-redox neutral approaches reported are oxidative processes that require aggressive oxidants or fragile dual-catalytic systems to remove the extra electrons.
HAT-TRICK combines photocatalyzed Hydrogen Atom Transfer (p-HAT), electrochemistry (e-chem) and flow chemistry (flow-chem) to deliver a game-changing and easy-to-use technology to drive these net-oxidative transformations sustainably.
On one side, p-HAT will be used as the substrate activation manifold because it consists in the direct activation of a C-H bond in the substrate by the excited state of a photocatalyst to deliver an organoradical to be exploited for synthetic purposes. This methodology shows unrivalled atom-efficiency, step-economy and sustainability and waives chemists from installing activating groups in the molecule. On the other side, e-chem stands as a unique way to remove extra electrons from the reaction mixture, since an anode works as a recyclable, bottomless sink of electrons. This strategy outperforms those based on chemical oxidants as it allows to have absolute control on the applied potential, which is vital in the presence of the fleeting reactive intermediates that will be generated via p-HAT. Finally, flow-chem consistutes a godsend for this project: in a flow electrochemical cell the interelectrode distance can be reduced to micrometers, ensuring that radical intermediates are generated next to the anode to encourage the needed oxidation. On top of that, flow-chem innate modularity enables the possibility of performing tandem reactions.
Given the above, HAT-TRICK will open new avenues in organic synthesis and will allow to run cross-dehydrogenative couplings (RO1), functionalization of alkenes (RO2) and the dehydrogenation of alkanes (RO3).

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinador

UNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
Aportación neta de la UEn
€ 187 572,48
Coste total
€ 187 572,48