Descrizione del progetto
Sintesi chimica ecologica che utilizza reazioni di riduzione catalitica guidata dalla luce
Lo sviluppo di metodi sintetici alternativi per la creazione di sostanze chimiche di valore è fondamentale per un futuro sostenibile. Il progetto GREENLIGHT_REDCAT, finanziato dal CER, utilizzerà la luce visibile e l’acqua per sintetizzare sostanze chimiche di valore. Combinando catalizzatori fotoredox e catalizzatori complessi di metalli di transizione, GREENLIGHT_REDCAT mira a creare processi di riduzione catalitica selettiva ecologica per substrati organici. Le attività del progetto saranno orientate allo sviluppo di reazioni catalitiche di riduzione regioselettiva ed enantioselettiva guidata dalla luce utilizzando complessi di coordinazione del cobalto, alla comprensione della dinamica delle riduzioni catalizzate dal cobalto e al miglioramento delle prestazioni di queste reazioni mediante l’autoassemblaggio di materiali catalizzatori-fotosensibilizzatori. Come prova di concetto, i catalizzatori di cobalto basati su ligandi aminopiridinici si sono già dimostrati promettenti nella riduzione di chetoni e aldeidi ad alcoli utilizzando l’acqua.
Obiettivo
The development of alternative greener synthetic methods to transform renewable feedstocks into elaborated chemical structures mediated by solar light is a prerequisite for a future sustainable society. In this regard, this project entails the use of visible light as driving force and water as a source of hydrides for the synthesis of high-value chemicals.
The project merges photoredox catalysis with 1st row transition coordination complexes catalysis to open a new avenue for greener selective catalytic reduction processes for organic substrates. The ground-breaking nature of the project is:
A) Develop light-driven region- and/or enantioselective catalytic reductions using well-defined cobalt coordination complexes with aminopyridine ligands, initially developed for water reduction. Sterics, electronics and supramolecular interactions (apolar cavities and chiral pockets) will be studied to proper control of the selectivity in the reduction of i) C=E and C=C bonds and ii) in the C-C inter- and intramolecular reductive homo- or heterocouplings.
B) Fundamental understanding of the light-driven cobalt catalysed reductions characterizing intermediates that are involved in the reactivity, kinetics and labelling studies as well as performing computational modelling of reaction mechanisms. The basic understanding of operative mechanisms will expedite a new methodology for electrophile-electrophile umpolung couplings.
C) Enhance catalytic performance of the light-driven cobalt catalysed reductions by self-assembling of catalyst-photosensitizer into carbon based pi-conjugated materials through noncovalent supramolecular interactions. Likewise, it will allow electrode immobilization for electrocatalysed reductions using water as a source of protons and electrons.
As a proof of concept, cobalt catalysts based on aminopyridine ligands have been shown highly active in the light-driven reduction of ketones and aldehydes to alcohols, using water as the source of hydrogen atom.
Campo scientifico
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryaldehydes
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryketones
- natural scienceschemical sciencescatalysiselectrocatalysis
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
43007 Tarragona
Spagna