Description du projet
Vers des réactions chimiques économes en énergie grâce à la bifurcation des électrons
La catalyse endergonique fait référence aux réactions chimiques qui nécessitent un apport d’énergie pour se dérouler et est impliquée dans la conversion de substances à faible énergie en produits à haute énergie. Bien qu’utile pour créer des matériaux complexes à partir de matériaux simples, la catalyse endergonique est un défi. La nature stimule ces réactions nécessitant de l’énergie (endergoniques) en les couplant avec des réactions libérant de l’énergie (exergoniques). Le projet BifurCAT, financé par le CER, vise à créer des catalyseurs artificiels qui imitent ce processus. Cela permettra d’utiliser des composés courants et respectueux de l’environnement, tels que l’acide formique, pour piloter des réactions difficiles, ce qui débouchera sur des produits pharmaceutiques et agrochimiques de grande valeur. Dans l’ensemble, l’étude offrira une stratégie économe en énergie pour la synthèse chimique.
Objectif
Endergonic catalysis converts low-energy substrates into high-energy products. Such reactions are highly desirable in academia and industry as they allow the transformation of abundant starting materials into complex products. However, endergonic reactions are impossible by classical catalysis, since the reverse reaction to the starting materials always dominates. Nature found an amazing way to drive endergonic reduction reactions catalytically by coupling an energetically uphill reduction to a separate, energetically downhill reduction. This strategy is called electron bifurcation and has been discovered with quinone- and flavin-dependent enzymes. No artificial catalysts capable of electron bifurcation have been realised to date. In BifurCAT, I propose the design, realisation, and application of molecular electron bifurcation catalysts. The key to achieving this goal is the precise localisation of two designed, organic redox sites in close proximity. This mimics the enzymatic strategy of splitting two electrons of a medium-potential reductant into a strongly reducing electron at the expense of a second, weakly reducing electron at separate redox sites. Electron bifurcation allows using environmentally benign, abundant, organic reductants such as formic acid or ascorbic acid to drive energetically uphill one-electron reductions at the strongly reducing redox site. Currently, these reactions require super-stoichiometric, rare-earth metal reductants or constant irradiation. I propose to demonstrate the utility of this new approach by applications in reductive incorporation of carbon dioxide into organic substrates and challenging dearomatisation reactions, which both lead to highly sought-after compounds for the preparation of pharmaceuticals, agrochemicals, and precursors to organic materials. BifurCAT has the aim to change our view on energetically impossible reactions and to provide a resource- and energy-conserving, alternative strategy inspired by nature.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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- sciences naturellessciences chimiquescatalyse
- sciences naturellessciences biologiquesbiochimiebiomoléculeprotéinesenzyme
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
80333 Muenchen
Allemagne