Projektbeschreibung
Ein neues Zeitalter der Katalysatoren
Die synthetische Chemie spielt für verschiedene Branchen, von der Biomedizin bis hin zur Industriechemie, eine entscheidende Rolle. In mehreren Reaktionsstufen können durch die Funktionalisierung bestehender Verbindungen neue entstehen. Die katalytische Funktionalisierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen (C-H) ist ein Gebiet, in dem intensive Forschung betrieben wird. Die Vielfalt an Substraten ist so gut wie unbegrenzt. Dazu gehören Kohlenwasserstoffe, komplexe organische Verbindungen sowie synthetische und biologische Polymere. Die C-H-Funktionalisierung, die auf diesem unbegrenzten Angebot an Ansatzpunkten basiert, hat vermutlich das Potenzial, die Synthese komplexer Moleküle zu revolutionieren. Eine bestehende Herausforderung ist die erstaunliche Stabilität der C-H-Bindung. Das EU-finanzierte Projekt CUBE trägt Erkenntnisse aus zahlreichen Fachgebieten über bahnbrechende kupferhaltige biologische und synthetische Katalysatoren zusammen. Es wird erwartet, dass dieser Austausch zwischen verschiedenen Bereichen zu beispiellosen Fortschritten auf dem Gebiet der Katalysatoren führen wird.
Ziel
The Holy Grail of selective C-H activation has been vigorously pursued for more than 70 years in all areas of catalysis - homogeneous, heterogeneous and biological - yet with scarce cross-fertilization. CUBE will bridge this gap, by synergistically disclosing the secrets of Cu-containing biological and synthetic catalysts and translating the acquired knowledge into rationally designed new catalysts with unprecedented activity, selectivity and turn-over numbers.
CUBE will capitalize on the recent discovery of abundant and experimentally accessible natural enzymes (LPMOs) that activate resilient C-H bonds using a mono-Cu catalytic center, thus providing a biological analogue to synthetic Cu-zeolites. CUBE will also harness the potential of metal-organic frameworks (MOFs), which offer unprecedented (“enzyme-like”) flexibility in catalyst development. C-H activating Cu-containing Zr-MOFs have just been described. CUBE will generate trans-disciplinary insights into Cu-based catalysts to progress beyond the state of the art in C-H activation. To this aim, we will elucidate the key mechanistic features of oxidant activation by O2, as well as N2O and H2O2, and then C-H activation. Emerging design principles from these studies will evolve new catalysts, including engineered enzymes, enzyme-polymer hybrid materials, and MOFs. To enable these efforts, we will develop novel methodologies at the interface of spectroscopy and computational chemistry.
The project brings together leading players in complementary fields: design, synthesis and testing of catalysts (UiO), enzymology and protein engineering (NMBU), spectroscopic investigations of heterogeneous catalysts (UoT) and spectroscopic/computational studies of homogeneous and biological catalysts (MPI). Through a work-plan conceived to maximize cross-fertilization within the project team, we will design and develop novel catalysts for tomorrow’s C-H activation chemistry.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-SyG - Synergy grantGastgebende Einrichtung
0313 Oslo
Norwegen