Description du projet
Nouvelle stratégie en faveur de la fonctionnalisation sélective des liaisons carbone-hydrogène
La fonctionnalisation des liaisons carbone-hydrogène (C-H), qui constitue la liaison chimique la plus courante dans le monde vivant, a ouvert la voie à la synthèse d’un large éventail de nouvelles molécules organiques. Cependant, la capacité à fonctionnaliser de manière sélective les liaisons C-H d’un alcane s’est jusqu’à présent révélée pour le moins délicate. Le projet FlowHAT, financé par l’UE, aura recours à une technique chimique puissante et polyvalente connue sous le nom de transfert d’atomes d’hydrogène (HAT pour «hydrogen atom transfer»), un processus qui déplace tout simplement un atome d’hydrogène d’une molécule à une autre. Cette technique fera appel des catalyseurs moins onéreux pour créer un large éventail de nouvelles liaisons telles que les liaisons carbone-oxygène et carbone-azote, qui sont des étapes importantes dans la construction de molécules complexes.
Objectif
An essential part of synthetic organic chemistry is the conversion of raw materials into highly complex molecules. While traditionally this has been achieved through conversion of functional groups, Nature has developed strategies to deliberately functionalize C–H bonds in organic molecules. Mimicking Nature’s machinery, chemists have developed a diverse set of powerful C–H bond functionalization strategies. However, undirected and selective C–H bond functionalization is still very challenging and it remains “a dream reaction” for the community. Herein, I propose a novel approach that combines both chemical and technological tools and is based on a continuous-flow photocatalytic Hydrogen Atom Transfer (HAT) that uses cheap decatungstate to activate these C(sp3)–H bonds selectively. Four different reaction classes will be developed which forge C=O, C–NO, C–SO2X and C–CO2H bonds using respectively O2, NO, SO2 and CO2 as cheap and atom-efficient reagents. All these methods provide useful functional handles which can be seamlessly engaged in other transformations. I will show that our methodology can be used to enable the late-stage diversification of bioactive molecules, establishing a new way of retrosynthetic thinking. Furthermore, I propose to exploit the intrinsic ability of HAT to abstract a hydrogen from volatile alkanes, such as methane, to generate the corresponding carbon-centered radicals. These nucleophilic radicals will be engaged in various cross-coupling transformations, including enantioselective variants. Moreover, I envision that a combination of continuous-flow, automation technology and machine learning will provide a much-needed technological impact, enabling the development of unique screening tools for the reproducible functionalization of organic molecules. The synthetic methods and technological tools will provide a breakthrough in the selective functionalization of strong C(sp3)–H bonds in both gaseous alkanes and biologically active molecules.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstitution d’accueil
1012WX Amsterdam
Pays-Bas