Descrizione del progetto
Un proficuo interscambio sta gettando le basi per una nuova era di catalizzatori
La chimica sintetica è determinante per settori che vanno dalla biomedicina alla chimica industriale. Nei molteplici passaggi della reazione, si possono formare nuovi composti tramite la funzionalizzazione di quelli esistenti. La funzionalizzazione catalitica dei legami carbonio-idrogeno (C-H) rappresenta un’area di ricerca intensa. La gamma dei substrati è virtualmente illimitata, e include idrocarburi, composti organici complessi e polimeri sintetici e biologici. Si ritiene che la funzionalizzazione C-H, basata su questo repertorio illimitato di punti di partenza, disponga del potenziale per rivoluzionare la sintesi di molecole complesse. La sfida continua è la straordinaria stabilità del legame C-H. Il progetto CUBE, finanziato dall’UE, sta riunendo informazioni provenienti da vari settori relative a catalizzatori d’avanguardia biologici e sintetici che contengono rame. Si prevede che questo proficuo interscambio conduca a risultati insoliti con prestazioni catalitiche senza precedenti.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-SyG - Synergy grantIstituzione ospitante
0313 Oslo
Norvegia