Description du projet
Un catalyseur synthétique utilisé à grande échelle dans l’hydroxylation
L’hydroxylation est un processus chimique qui introduit un groupe hydroxyle dans un composé organique. Il s’agit d’un domaine d’étude important de la chimie moderne. Ce procédé est essentiel à la production de produits chimiques de base à partir de matières premières naturelles. Bien que des progrès importants aient été réalisés dans le procédé d’hydroxylation catalytique du méthane et de l’éthane, l’hydroxylation sélective des alcanes les plus lourds n’est encore possible que grâce aux métalloenzymes. Ces catalyseurs naturels ne sont pas adaptés à des applications à grande échelle du fait de leur manque de stabilité et de leur coût élevé. Le projet Met_Cav, financé par l’UE, permettra de développer une nouvelle génération de catalyseurs synthétiques à base de cavitands fonctionnalisés par métaux. Ces molécules en forme de conteneurs permettront d’obtenir l’oxydation sélective souhaitée et de surmonter l’obstacle à la production à grande échelle de catalyseurs pour l’hydroxylation.
Objectif
Selective hydroxylation of abundant, but chemically inert C-H bonds remains one of the great challenges in modern chemistry. Given that the resulting alcohols can easily be converted into a variety of other functional groups, this process is key to the large-scale production of commodity chemicals from a natural feedstock. Consequently, developing sustainable and environmentally benign catalysts capable of performing this transformation by utilizing cheap oxidants is of utmost importance. Such catalysts must be reactive enough to overcome the chemical inertness of C-H bonds, yet avoid over-oxidation, and be able to distinguish the target reaction site from other C-H bonds present. Although in recent decades significant progress has been achieved in catalytic hydroxylation of methane and ethane, selective hydroxylation of heavier alkanes (as well as of alkyl chain residues particularly at the terminal position) is still only possible by natural metalloenzymes. While being environment-friendly and functioning under mild conditions, these natural catalysts are poorly applicable to large-scale industrial processes due to their low stability and high cost. Nevertheless, the underlying principles such as (1) reactive metal centers embedded in hydrophobic pockets, (2) structurally defined reaction environment, and (3) affinity-based differentiation between substrates and products, can be capitalized upon for constructing a new generation of synthetic catalysts.
The project will demonstrate how these rationales can be implemented with novel metal-functionalized cavitands – inner cavity containing molecules with a rigid metal-binding site accessible only from their interior. This fresh design combines the oxidative power of high valent metal-oxo species with the chemoselectivity for hydrophobic substrates, necessary to avoid product over-oxidation, while the desired site-selectivity is achieved by a well-defined spatial orientation of the encapsulated substrate molecules.
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. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences chimiqueschimie organiquealcool
- sciences naturellessciences chimiquescatalyse
- sciences naturellessciences chimiqueschimie organiquecomposés aliphatiques
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-STG
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ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
91904 Jerusalem
Israël