Bioinspired Oxidation of Organic Molecules with Organic (Co-)Catalysts
用有机(共)催化剂进行有机分子的仿生氧化
基本信息
- 批准号:9269001
- 负责人:
- 金额:$ 2.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-04-01 至 2020-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Active SitesAerobicAlcoholsAmidesAminesAnabolismAreaBehaviorBiologicalBiologyBreathingCarbamatesCell RespirationChemicalsChemistryComplementComplexCoupledCouplingDevelopmentElectron TransportElectronicsEnzymesEstersExhibitsFamilyFormatesGlycolsHealthHydroxylamineKetonesKineticsLigandsMetalsMethodsMolecularNatural ProductsNatureOxidantsOxidasesOxidation-ReductionOxygenOxygenasesPharmaceutical PreparationsPharmacologic SubstanceProcessPropertyProtonsQuinonesReactionReagentResearchResolutionRoleRouteSiteStagingSystemTherapeutic AgentsUreaWorkbasecatalystcofactordehydrogenationformamideinnovationnitroxyloxidationpolyolsmall moleculetertiary aminewasting
项目摘要
Oxidation reactions exhibit significant value in the synthesis of pharmaceuticals, natural
products and other bioactive compounds, since they often facilitate the introduction of
heteroatoms into these molecules. The majority of methods for performing oxidation
reactions rely on undesirable oxidants that generate stoichiometric waste, which often
limits their use in large-scale applications (e.g., process-scale pharmaceutical
synthesis). In contrast, Nature widely uses the most abundant oxidant, O2, in selective
oxidation reactions. Many oxygenases and oxidases feature redox-active organic
(co)catalysts, such as quinones and tyrosyl radicals, in the active site of the enzyme. In
the proposed work, we will develop reactions catalyzed by two classes of bioinspired
redox-active (co)catalysts for synthetic oxidation reactions: (1) quinone catalysts for
oxidative dehydrogenation and oxidative coupling reactions of amines and other
substrates, (2) nitroxyl radical (co)catalysts for oxidative coupling reactions, and enantio-
, diastereo-, and chemoselective oxidations of alcohols. The quinone-catalyzed reactions
will facilitate dehydrogenation and oxidative coupling reactions of N-heterocycles, which
are present in >50% of small-molecule drugs. The Cu/nitroxyl chemistry will be used to
achieve versatile oxidative coupling reactions to generate amides, carbamates, and
ureas as well as site-selective alcohol oxidation in complex molecules, including late-
stage functionalization of natural products and pharmaceuticals. In both of these project
areas, empirical reaction discovery efforts will be complemented by holistic mechanistic
studies of the catalytic mechanisms and redox behavior of the (co)catalysts.
氧化反应在药物、天然产物的合成中表现出重要的价值
产品和其他生物活性化合物,因为它们通常有助于引入
杂原子进入这些分子。大多数进行氧化的方法
反应依赖于产生化学计量废物的不良氧化剂,这些废物通常
限制了它们在大规模应用中的使用(例如,过程规模的制药
合成)。相比之下,大自然广泛使用最丰富的氧化剂 O2,选择性地
氧化反应。许多加氧酶和氧化酶都具有氧化还原活性有机物
酶活性位点的(共)催化剂,例如醌和酪氨酰自由基。在
在拟议的工作中,我们将开发由两类生物启发催化的反应
用于合成氧化反应的氧化还原活性(助)催化剂:(1)醌催化剂
胺等的氧化脱氢和氧化偶联反应
底物,(2)氧化偶联反应的硝酰自由基(共)催化剂,以及对映体
醇的、非对映氧化和化学选择性氧化。醌催化反应
将促进N-杂环的脱氢和氧化偶联反应,这
存在于 >50% 的小分子药物中。 Cu/硝酰基化学将用于
实现多种氧化偶联反应,生成酰胺、氨基甲酸酯和
脲以及复杂分子中的位点选择性醇氧化,包括晚期
天然产物和药物的阶段功能化。在这两个项目中
领域,经验反应发现工作将得到整体机制的补充
(共)催化剂的催化机制和氧化还原行为的研究。
项目成果
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