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Enantioselective C-H Oxidation Guided by Rational Catalyst Design

Descrizione del progetto

Impiego dell’ossidazione enantioselettiva di C-H nella sintesi organica

I composti organici sono caratterizzati da legami multipli e diversificati tra carbonio (C) e idrogeno (H). Nel metabolismo, questi legami C-H possono essere convertiti in legami C-O funzionali in modo preciso dagli enzimi ossidativi, dando origine a metaboliti chirali di struttura e funzione diversificate. Il progetto ECHO-GRACADE, finanziato dall’UE, intende avvalersi della potenza dell’ossidazione enantioselettiva di C-H nella chimica sintetica, in assenza di enzimi reali. A tale scopo, gli scienziati impiegheranno i catalizzatori di manganese a piccole molecole che fungeranno da idrossilasi minimaliste. Il progetto concentrerà l’attenzione sulla progettazione di questi catalizzatori come strumenti nella sintesi chimica organica per reazioni paradigmatiche asimmetriche che implicano l’ossidazione di C-H.

Obiettivo

Chemo- and enantioselective oxidation of aliphatic C-H bonds is a cornerstone reaction in metabolism. The ubiquitous presence of multiple and diverse C-H bonds in organic molecules is used by oxidative enzymes to deliver functionality and chirality to metabolite precursors, rapidly creating product diversity. Despite its huge potential in organic synthesis, non-enzymatic enantioselective C-H oxidation of aliphatic sites remains inaccessible and has never been incorporated in synthesis. Harnessing the power of this reaction will open straightforward, yet currently inaccessible, paths in synthetic planning. However, realization of this goal requires conceptual breakthroughs in order to chemo-, regio- and stereo-selectively create a C-O bond from a non-activated alkyl C-H bond, even in the presence of a priori more reactive groups. In this project, chemo-, and site-selective asymmetric aliphatic oxidation is targeted by taking advantage of; a) stereoretentive enzyme-like metal-based C-H oxidations performed by small molecule manganese catalysts, devised as minimalistic hydroxylases, and b) polarity reversal exerted by fluorinated alcohol solvents in electron-rich functional groups, which enable chemoselective C-H hydroxylation of densely functionalized molecules. Desymmetrization via enantioselective C-H oxidation is devised as a powerful type of reaction that will create multiple chiral centers in a single step. Building on the rich chemical diversity and modular architecture of aminopyridine manganese complexes, rapid elaboration of libraries of catalysts is targeted. Rational manipulation of steric, electronic, directing effects and supramolecular substrate recognition factors guided by multiple parametrization analyses will be employed for directing evolution in catalyst design. This project will provide the catalysts and their use in paradigmatic reactions in order to establish enantioselective C-H oxidation as a reliable tool in organic synthesis.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-ADG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITAT DE GIRONA
Contributo netto dell'UE
€ 2 499 387,50
Indirizzo
PLACA SANT DOMENEC 3
17004 Girona
Spagna
Regione
Este Cataluña Girona
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 499 387,50

Beneficiari (1)