Description du projet
L’eau comme donneur d’électrons pour favoriser les transformations catalysées par les oxydoréductases
Les réactions d’oxydoréduction constituent un type central de conversion dans la synthèse organique. Elles impliquent un transfert d’électrons entre un donneur (qui est réduit) et un accepteur (qui est oxydé). Les oxydoréductases sont des enzymes qui catalysent ce transfert. Leur activité est généralement favorisée par des cosubstrats stœchiométriques, tels que le glucose et les alcools, sacrifiant ainsi des aliments précieux en tant que donneurs d’électrons. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet BioAqua utilisera quant à lui de l’eau dans le cadre d’une approche totalement nouvelle de la biocatalyse: il activera l’eau avec de la lumière visible et recourra à des catalyseurs avancés pour faciliter l’oxydation de l’eau. Les électrons libérés serviront à promouvoir les transformations catalysées par les oxydoréductases dans un schéma de réaction plus propre et plus efficace.
Objectif
The research proposed in BioAqua aims at breaking new ground in the area of catalysis by enabling water-driven biocatalytic redox reactions.
Oxidoreductases are a class of enzymes with a very high potential for preparative organic synthesis, which is why they are increasingly used also on industrial scale. The current state-of-the-art, however, utilises valuable high-energy cosubstrates (such as glucose and alcohols) to promote oxidoreductases. Thereby valuable (and edible) building blocks are wasted as sacrificial electron donors which will have significant ethical (food for chemistry), economic and environmental consequences once redox biocatalysis is applied at scale.
I envision utilizing water as sacrificial electron donor. Hence, a simple and abundant cosubstrate will be used instead of the valuable cosubstrates mentioned above. This will be a completely new approach in (bio)catalysis.
However, activating water for this purpose water is extremely difficult due to its kinetic and thermodynamic inertness. To solve this problem, I propose using visible light as external energy source and advanced chemical catalysts to facilitate water oxidation. The electrons liberated in this process will be made available (for the first time) to promote oxidoreductases-catalysed transformations.
BioAqua represents an entirely new paradigm in catalysis as I will bridge the gap between photocatalysis and biocatalysis enabling cleaner and more efficient reaction schemes.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
2628 CN Delft
Pays-Bas