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

Description du projet

Une voie durable de conversion des liaisons carbone-hydrogène en liaisons carbone-carbone

Le transfert d’atomes d’hydrogène est une réaction fondamentale qui est, dans la plupart des cas, oxydante. La conversion directe de liaisons C-H en liaisons C-C par transfert photocatalysé d’atomes d’hydrogène est principalement limitée aux réactions d’oxydoréduction (redox) neutres. Les quelques réactions non redox neutres recensées sont de nature oxydative et nécessitent des oxydants agressifs ou des systèmes bicatalytiques fragiles pour éliminer les électrons excédentaires. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet HAT-TRICK entend combiner le transfert photocatalysé d’atomes d’hydrogène, l’électrochimie et la chimie des flux pour proposer une technologie simple et novatrice permettant de piloter durablement ces réactions d’oxydation nette. HAT-TRICK ouvrira de nouvelles voies dans le domaine de la synthèse organique, permettant les couplages croisés déshydrogénants, la fonctionnalisation des alcènes et la déshydrogénation des alcanes.

Objectif

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).

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

UNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
Contribution nette de l'UE
€ 187 572,48
Coût total
€ 187 572,48