Mechanistic Investigation into Modern Catalytic Reactions
现代催化反应的机理研究
基本信息
- 批准号:10685545
- 负责人:
- 金额:$ 29.65万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-01 至 2027-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAreaBenchmarkingCalibrationCatalysisChemicalsComplexCytochrome P450DetectionDevelopmentDirected Molecular EvolutionEngineeringEnzymesEventGeometryHemeInvestigationIsotopesKineticsLightMeasurementMedicineMethodologyMethodsModernizationOutcomePharmacologic SubstanceReactionResearchSystemTechniquesTheoretical StudiesVisible Radiationcarbeneexperimental studyinsightnitrenenovelprogramsrational designsimulationvirtual
项目摘要
Project Summary: Mechanistic understanding of emerging catalytic methodologies is an important factor
in the successful application of novel transformations to the synthesis of pharmaceuticals and other high-
value chemicals. Despite this, there is a significant lag between new reaction discovery and its
mechanistic description. This research program addresses this challenge in two important areas of
contemporary catalysis – photoredox catalysis and biocatalysis by engineered enzymes.
Photocatalysts harness the power of visible light to generate highly reactive radical intermediates
that can be strategically channeled to participate in a variety of valuable bond-formations. There are a
variety of photophysical approaches for the detection and characterization of these open-shell
intermediates. However, experimental probes of the transition state geometry, of key bond-forming and
bond-breaking events in photoredox catalysis, are virtually non-existent. In this context, this research
program establishes 13C kinetic isotope effects as the elusive experimental probe of the transition state
geometry of photoredox reactions. In addition to shedding light on these complex reaction mechanisms,
this measurement serves as an important experimental benchmark to calibrate theoretical methods to
accurately evaluate the rate- and selectivity-determining steps in these reactions.
Directed evolution of cytochromes P450 has led to the discovery of carbene- and nitrene-transfer
activity of these heme-containing enzymes. Mechanistic investigations of these systems have largely
been limited to theoretical studies due to the inherent challenges associated with conducting standard
physical organic experiments in enzymatic systems. This program utilizes a newly developed
intramolecular 13C kinetic isotope effect technique along with classical kH/kD experiments to gain insight
into the transition state geometry of C–C and C–N bond-forming steps in these reactions. High-level
QM/MM calculations and MD simulations are also utilized to interpret experimental findings and
understand the origin of selectivity in these biocatalytic reactions.
项目摘要:对新兴催化方法的机理理解是一个重要因素
成功地将新颖的转化应用于药物和其他高科技的合成
尽管如此,新反应的发现与其实际应用之间仍存在显着的滞后。
该研究计划在两个重要领域解决了这一挑战。
现代催化——光氧化还原催化和工程酶生物催化。
光催化剂利用可见光的力量产生高活性自由基中间体
可以战略性地引导其参与各种有价值的债券形成。
用于检测和表征这些开壳的各种光物理方法
然而,过渡态几何、关键键形成和的实验探针。
光氧化还原催化中的键断裂事件实际上不存在。
计划将 13C 动力学同位素效应建立为过渡态的难以捉摸的实验探针
光氧化还原反应的几何结构除了揭示这些复杂的反应机制之外,
该测量可作为校准理论方法的重要实验基准
准确评估这些反应中的速率和选择性决定步骤。
细胞色素 P450 的定向进化导致卡宾和氮宾转移的发现
这些含血红素酶的活性已在很大程度上进行了机理研究。
由于与执行标准相关的固有挑战,仅限于理论研究
酶系统中的物理有机实验该程序利用了新开发的技术。
分子内 13C 动力学同位素效应技术以及经典的 kH/kD 实验以获得洞察
深入了解这些反应中 C-C 和 C-N 键形成步骤的过渡态几何结构。
QM/MM 计算和 MD 模拟也用于解释实验结果和
了解这些生物催化反应选择性的起源。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Altering the Localization of an Unpaired Spin in a Formal Ni(V) Species.
改变形式 Ni(V) 物质中不成对自旋的定位。
- DOI:10.1002/chem.202302824
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Awasthi,Ayushi;Mallojjala,SharathChandra;Kumar,Rakesh;Eerlapally,Raju;Hirschi,JenniferS;Draksharapu,Apparao
- 通讯作者:Draksharapu,Apparao
Copper-Phosphido Catalysis: Enantioselective Addition of Phosphines to Cyclopropenes.
铜-磷基催化:膦对环丙烯的对映选择性加成。
- DOI:10.1002/anie.202306511
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Daniels,BrianS;Hou,Xintong;Corio,StephanieA;Weissman,LindseyM;Dong,VyM;Hirschi,JenniferS;Nie,Shaozhen
- 通讯作者:Nie,Shaozhen
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Jennifer Hirschi其他文献
Jennifer Hirschi的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Jennifer Hirschi', 18)}}的其他基金
Mechanistic Investigation into Modern Catalytic Reactions
现代催化反应的机理研究
- 批准号:
10501633 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
Mechanistic Investigation into Photoredox Catalysis
光氧化还原催化机理研究
- 批准号:
10214239 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
相似国自然基金
开发区跨界合作网络的形成机理与区域效应:以三大城市群为例
- 批准号:42301183
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
秦岭生态效益转化与区域绿色发展模式
- 批准号:72349001
- 批准年份:2023
- 资助金额:200 万元
- 项目类别:专项基金项目
我国西南地区节点城市在次区域跨国城市网络中的地位、功能和能级提升研究
- 批准号:72364037
- 批准年份:2023
- 资助金额:28 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
通过自主研发的AAV8-TBG-LOX-1基因治疗技术祛除支架区域氧化型低密度脂蛋白抑制支架内新生动脉粥样硬化研究
- 批准号:82370348
- 批准年份:2023
- 资助金额:47 万元
- 项目类别:面上项目
政府数据开放与资本跨区域流动:影响机理与经济后果
- 批准号:72302091
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Advancing Student Potential for Inclusion with Research Experiences (ASPIRE)
通过研究经验提升学生融入的潜力(ASPIRE)
- 批准号:
10678356 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
Geostatistical Software for Non-Parametric Geostatistical Modeling of Uncertainty
用于不确定性非参数地统计建模的地统计软件
- 批准号:
10697081 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
Recovery Bridge: A Peer Facilitated Intervention to help bridge the transition from psychiatric inpatient hospitalization to living in the community
康复桥梁:同伴协助干预,帮助弥合从精神病住院到社区生活的过渡
- 批准号:
10637987 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
Structurally engineered furan fatty acids for the treatment of dyslipidemia and cardiovascular disease
结构工程呋喃脂肪酸用于治疗血脂异常和心血管疾病
- 批准号:
10603408 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别:
Modeling the Responsiveness of Sensitive Populations to Genotoxic Agents Using DNA Repair Inhibitors
使用 DNA 修复抑制剂模拟敏感人群对基因毒性药物的反应性
- 批准号:
10734425 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.65万 - 项目类别: