Photoredox Catalysis Applications in Organometallics and Chemical Biology
光氧化还原催化在有机金属学和化学生物学中的应用
基本信息
- 批准号:10326379
- 负责人:
- 金额:$ 91.89万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-01-01 至 2024-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAreaBiologicalBiologyCatalysisChemicalsChemistryCobaltCopperCouplingDevelopmentDrug Delivery SystemsElectron TransportGoalsHydrogenHydrogen BondingIsotopesKineticsMediatingMethionineMethodologyMolecularNickelProteinsProtocols documentationReactionResearchResearch ProposalsResolutionSynthesis ChemistryTransition ElementsTyrosineVisible Radiationbioimaginginterestnovelprogramssmall moleculestereochemistry
项目摘要
Abstract. A central goal of our research program is to develop new platforms for the late-stage
functionalization of small molecules and biomolecules such as proteins. In recent years, these efforts have
focused on the application of photoredox catalysis as a uniquely enabling paradigm in synthetic chemistry.
The distinct features of photocatalysts, in particular their ability to readily effect single-electron transfers
and thereby generate reactive open-shell radical species, have created new opportunities for reaction
development, providing highly enabling, novel bond disconnections in synthetic sequences. An area in
which the application of photoredox catalysis has been notably successful is metallaphotoredox catalysis,
the combination of photocatalysis with transition-metal catalysis. Metallaphotoredox platforms facilitate
entry into reaction platforms that enable non-traditional partners to participate in cross-coupling chemistry.
Accordingly, efforts by our group and others have addressed many long-standing synthetic challenges. This
research proposal outlines new fields in which photoredox protocols have the potential to achieve
significant impact. The objective of Research Program I is to develop new photoredox-mediated
methodologies that will enable the selective bioconjugation of tyrosine and methionine residues in native
proteins for application in drug delivery and bioimaging. In Research Program II, we propose to harness
the ability of photoredox catalysis to reversibly cleave and form C–H bonds. This strategy will facilitate
hydrogen isotope exchange and will enable dynamic control of C–H stereochemistry for application in
uphill isomerizations and dynamic kinetic resolutions. Finally, Research Program III aims to explore
novel directions in metallaphotoredox catalysis, such as harnessing photoredox activation modes to
circumvent challenging elementary steps in copper and cobalt catalysis, as well as to expand the utility and
scope of nickel/photoredox dual catalysis.
抽象的。我们的研究计划的一个核心目标是为晚期开发新平台
小分子和生物分子等蛋白质的功能化。近年来,这些努力已经
专注于将光毒素催化作用作为合成化学中的独特启示范式的应用。
光催化剂的独特特征,特别是它们容易影响单电子转移的能力
从而产生反应性开放式激进物种,为反应创造了新的机会
开发,在合成序列中提供了高度启示的新型键断离。一个区域
光电毒素催化的应用非常成功的是metallaphotoredox催化,
光催化与过渡金属催化的结合。 metallaphotoredox平台有助于
进入反应平台,使非传统伙伴能够参与交叉耦合化学。
彼此之间,我们小组和其他人的努力已经解决了许多长期的综合挑战。这
研究建议概述了Photoredox协议有可能实现的新领域
重大影响。研究计划的目的是开发新的Photoredox介导的
将使酪氨酸和方法残差的选择性生物结合的方法
蛋白质用于药物输送和生物成像。在研究计划II中,我们建议利用
光电毒素催化可逆清除并形成C – H键的能力。该策略将有助于
氢同位素交换,并将启用C – H立体化学的动态控制以进行应用
上坡异构化和动态动力学溶液。最后,研究计划III旨在探索
金属局部毒性催化中的新方向,例如利用光电毒素激活模式
规避铜和钴催化中的挑战基本步骤,以及扩大效用和
镍/光电氧双催化的范围。
项目成果
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