Description du projet
La fertilisation croisée sème les graines d’une nouvelle ère de catalyseurs
La chimie de synthèse est d’une importance capitale dans les domaines de la biomédecine et de la chimie industrielle. Au cours de plusieurs étapes de réaction, de nouveaux composés peuvent se former grâce à la fonctionnalisation des composés existants. La fonctionnalisation catalytique des liaisons carbone-oxygène (C-H) constitue un domaine de recherche fort. L’éventail de substrats est virtuellement infini, notamment les hydrocarbures, les composés organiques complexes et les polymères synthétiques et biologiques. La fonctionnalisation des liaisons C-H basée sur ce répertoire illimité de points de départ est susceptible de révolutionner la synthèse des molécules complexes. Le défi continuel consiste en la stabilité incroyable des liaisons C-H. Le projet CUBE, financé par l’UE, rassemble des connaissances de différents domaines concernant des catalyseurs biologiques et synthétiques innovants contenant du cuivre. Cette fertilisation croisée est susceptible de produire des résultats inattendus avec des avantages catalytiques sans-précédents.
Objectif
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.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-SyG - Synergy grantInstitution d’accueil
0313 Oslo
Norvège