SusChEM: Selective C-H Functionalization by Highly Tunable Metalloporphyrin Carbenoid: A Mechanistic Investigation

SusChEM:高度可调金属卟啉类胡萝卜素选择性 C-H 官能化:机理研究

基本信息

  • 批准号:
    1300912
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-06-01 至 2018-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Division of Chemistry supports the efforts of Professor Yong Zhang of the Stevens Institute of Technology towards selective carbon-hydrogen (C-H) functionalization using metalloporphyrin carbenoids. Metalloporphyrin carbenoids have been found to be among the most efficient and selective catalysts for C-H insertions however, mechanistic studies on these catalysts are relatively scarce and the origins of molecular reactivity and selectivity have not been well characterized. Such information is critical for the future development of these catalysts, especially since most reported C-H insertion yields are modest. Dr. Zhang's research provides systematic profiles of the origins of reactivity for key metalloporphyrin carbenes as well as reactivity and selectivity trends of various structural factors to facilitate the development of highly selective metalloporphyrin-based C-H insertion catalysts with metal centers that are earth-abundant, minimally toxic, and relatively inexpensive. Dr. Zhang's research is broadly integrated with teaching and learning. Students in his lab are actively involved in classes and outreach programs that incorporate their research results. Dr. Zhang continues his vigorous efforts to have broad participation of students from different groups at various levels, particularly including students from underrepresented groups. Organic synthesis is of vital importance in modern society to provide drugs and materials. Selective carbon-hydrogen (C-H) functionalization represents a powerful, potentially sustainable strategy for organic synthesis. As models of broadly interesting and useful heme protein reaction intermediates, metalloporphyrin carbenoids have been found to be among the most efficient and highly selective catalysts for C-H insertions into organic molecules, even though few mechanistic studies have been done and their origin of the catalyst's reactivity and selectivity are not clear. Such information is critical for future development, especially since most C-H insertion yields using these catalysts are modest. Dr. Zhang's research provides systematic profiles of needed information such as molecular design guidelines to facilitate the development of highly selective metalloporphyrin-based C-H insertion catalysts that use earth-abundant metals (such as iron). Such insights may lead to improvements sustainable and "green" chemistry in the pharmaceutical and materials syntheses industries. Dr. Zhang's research is broadly integrated with teaching and learning. Several channels are employed by his students to broadly disseminate their research to the scientific community and general public. For example, students involved in this NSF-supported project are required to give presentations/reports in their classes, and within their department, university, K-12 institutions, museums, news media, and/or other venues, enhancing the scientific understanding of the impacts of this project.
化学划分支持史蒂文斯技术研究所的Yong Zhang教授,使用金属甲肾上腺素类carbenoids为选择性碳 - 氢(C-H)功能化。 已经发现金属酚磷脂类car烯是C-H插入的最有效,最有选择的催化剂之一,但是,对这些催化剂的机理研究相对较少,并且分子反应性和选择性的起源尚未得到很好的特征。 这些信息对于这些催化剂的未来开发至关重要,尤其是因为大多数报告的C-H插入率是适度的。 张博士的研究提供了关键金属核苷碳烯的反应性的起源以及各种结构因子的反应性和选择性趋势的系统曲线,以促进具有高度选择性金属核蛋白的C-H插入型催化剂,这些金属中心是地球上的金属中心,具有地球含量,具有极小的毒性,最小的毒性和相关性。 张博士的研究与教学广泛融合。 他的实验室的学生积极参与纳入研究结果的课程和外展计划。 张博士继续努力努力在不同级别的不同级别的学生中广泛参与,尤其是包括代表性不足的学生。 有机综合在现代社会中至关重要的是提供药物和材料。 选择性碳 - 氢(C-H)功能化代表了有机合成的强大,潜在的可持续策略。 作为广泛有趣且有用的血红素蛋白反应中间体的模型,已经发现金属甲酚类carbenoids是C-H插入有机分子中最有效,最选择性的催化剂之一,即使很少进行机械性研究,并且它们的起源是催化剂的反应性和选择性的起源。 此类信息对于未来的开发至关重要,尤其是因为使用这些催化剂的大多数C-H插入率很小。 Zhang博士的研究提供了所需信息的系统概况,例如分子设计指南,以促进使用高度选择性金属磷脂的高度选择性金属插入催化剂,这些催化剂使用地球含量金属(例如铁)。 这种见解可能会导致在药物和材料合成行业中的可持续性和“绿色”化学改善。 张博士的研究与教学广泛融合。 他的学生雇用了几个渠道,将他们的研究广泛传播给科学界和公众。 例如,参与该NSF支持的项目的学生必须在他们的课程中进行演讲/报告,并在其系,大学,K-12机构,博物馆,新闻媒体和/或其他场所进行演讲/报告,从而增强对该项目影响的科学理解。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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  • 通讯作者:
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