Metalloradical Catalysis - From Fundamental Studies to Applications | MetalloRadiCat | Projekt | Informationsblatt | H2020 | CORDIS

Projektbeschreibung

Rationales Design nachhaltiger Metallkatalysatoren mit weitreichenden Auswirkungen

Die meisten Prozesse mit Metallkatalyse beruhen auf dem, was in der Chemie als „Fähigkeit zu polaren Reaktionen“ bezeichnet wird, wobei die Reaktionen durch den Transfer oder die gemeinsame Nutzung von zwei Elektronen gleichzeitig gekennzeichnet sind. Im relativ neuen Bereich der Metalloradikalkatalyse finden jedoch Reaktionen statt, bei denen jeweils nur ein Elektron übertragen oder gemeinsam genutzt wird. Während die konventionelle Katalyse mit polaren Zwei-Elektronen-Reaktionen auf seltenen und teuren Metallionen beruht, werden Ein-Elektronen-Reaktionen mit Metalloradikalen auf nachhaltige Weise mit Katalysatoren auf Basis häufig vorkommender und preiswerter Übergangsmetalle durchgeführt. Sie finden in der Feinchemie, Medizin und Werkstoffwissenschaft Anwendung. Das EU-finanzierte Projekt MetalloRadiCat verbessert das Verständnis der Reaktivität von Metalloradikalen und der damit verbundenen Prinzipien, um das rationale Design von Katalysatoren auf Basis von Metalloradikalen und katalytischen Prozessen, insbesondere im Hinblick auf den neu entstehenden Bereich der Fernfunktionalisierung, weiter voranzubringen. Das Team konzentriert sich auf neuartige Moleküle und Funktionalitäten im Zusammenhang mit der Methanerzeugung und -aktivierung.

Ziel

Over the past decades, metal catalysis has had a tremendous impact in chemistry, its adjacent disciplines and society overall, having gained an omnipresence in academic and industrial research worldwide. Numerous previously unthinkable transformations can nowadays be achieved in a selective and relatively mild manner owing to the metals' unique ability to trigger bond-making and breaking via pathways and principles that are inaccessible to metal-free processes. In this context, the global community has focused primarily on closed-shell, two electron processes for synthetic transformations. By comparison, the field of metalloradical catalysis has seen much less development, although metalloradicals are nature's preferred species to tame radical reactivities under non-precious metal-catalysis in numerous metalloenzymes. This is likely due to our currently limited understanding of metalloradical reactivity and its associated principles, and as such also limited ability to rationally design metalloradical catalysts and catalytic processes. A multidisciplinary approach, which capitalizes on the principles and insights of organic, organometallic and biological processes, will likely be key to meet the next frontier in this promising field. The objective of this proposal is to combine the tools of mechanistic, computational and synthetic organic/organometallic chemistry to explore catalysis with metalloradicals in synthesis, materials research and enzymatic processes. The proposed program will investigate some of the most pertinent questions in relation to the emerging area of remote functionalizations for the selective synthetic access to tailored molecules, olefin migrations and manipulations, and naturally occurring (enzymatic) metalloradical-catalyzed processes in the context of methane production and activation.