CAREER:CAS: Mechanistic Investigation of Photoredox Reactions
职业:CAS:光氧化还原反应的机理研究
基本信息
- 批准号:2047492
- 负责人:
- 金额:$ 63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-01 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this CAREER project, funded by the Chemical Structure, Dynamics & Mechanisms-B Program of the Chemistry Division, John Swierk of the Department of Chemistry at Binghamton University (SUNY) is investigating the kinetics and mechanisms of photoredox reactions. These reactions utilize light to generate new and difficult-to-access chemical bonds that are relevant in the synthesis of pharmaceuticals and other small molecules. The goal of this research is to provide a solid mechanistic foundation for photoredox reactions that are successful but poorly understood. Results from this project have the potential to lead to faster reaction rates and product yields, as well as enable the development of new reactions. This work lies at the interface of organic, physical, and inorganic chemistry and will support the interdisciplinary training of scientists at all levels. Community college students will be integrated into the research program as trainees as part of broader outreach activities focused on facilitating successful transitions of STEM (science, technology, engineering and mathematics) students from two-year to four-year universities. Photoredox reactions rely on the generation and control of short-lived radical intermediates. While successful, the underlying reaction steps and kinetics of photoredox reactions are poorly characterized. The proposed work seeks to identify the key kinetic descriptors at a molecular level that control selectivity via different pathways (e.g., persistent radical effect, radical chain mechanism). These molecular level insights are then to be connected with information about reaction outcomes, such as product yield and quantum efficiency. In addition, the proposed work also seeks to understand how ionic media can be used to tune the rate of unproductive electron transfer pathways. Studies of photoredox reactions in deep eutectic solvents (DES) represent a new direction for both fields and the information gleaned from these studies may allow for the development of functional, rationally designed solvents that can enhance product selectivity and reaction rates. Fundamental investigations into electron and hydrogen atom transfer in DES are important with the goal of supporting the development of new photoredox methods. More broadly, investigations into the stability of long-lived radicals, H-atom transfer catalysts, radical chain mechanisms, and electron transfer have the potential to expand the impact of this proposed work beyond photoredox catalysis.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
宾厄姆顿大学化学系的John Swierk正在研究光氧化还原反应的动力学和机理,该项目由化学系化学结构、动力学和机理b项目资助。这些反应利用光来产生新的和难以接近的化学键,这些化学键与药物和其他小分子的合成有关。这项研究的目的是为成功但知之甚少的光氧化还原反应提供坚实的机制基础。这个项目的结果有可能导致更快的反应速率和产物收率,以及开发新的反应。这项工作处于有机、物理和无机化学的界面,将支持各级科学家的跨学科培训。社区大学的学生将作为实习生被纳入研究项目,作为更广泛的推广活动的一部分,重点是促进STEM(科学、技术、工程和数学)学生从两年制大学成功过渡到四年制大学。光氧化还原反应依赖于短寿命自由基中间体的生成和控制。虽然成功,潜在的反应步骤和光氧化还原反应的动力学是很差的表征。提出的工作旨在确定在分子水平上通过不同途径控制选择性的关键动力学描述符(例如,持续自由基效应,自由基链机制)。然后将这些分子水平的见解与反应结果的信息联系起来,例如产物产率和量子效率。此外,提出的工作还试图了解如何使用离子介质来调整非生产性电子转移途径的速率。深共晶溶剂(DES)光氧化还原反应的研究代表了这两个领域的新方向,从这些研究中收集的信息可能允许开发功能齐全,设计合理的溶剂,可以提高产物选择性和反应速率。对DES中电子和氢原子转移的基础研究对于支持新的光氧化还原方法的发展是重要的。更广泛地说,对长寿命自由基的稳定性、h原子转移催化剂、自由基链机制和电子转移的研究有可能将这项工作的影响扩大到光氧化还原催化之外。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photoredox Product Selectivity Controlled by Persistent Radical Stability
光氧化还原产物的选择性由持久的自由基稳定性控制
- DOI:10.1021/acs.joc.3c00490
- 发表时间:2003
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Stevenson, Bernard G.;Gironda, Cameron;Talbott, Eric;Prascsak, Amanda;Burnett, Nora L.;Kompanijec, Victoria;Nakhamiyayev, Roman;Fredin, Lisa A.;Swierk, John R.
- 通讯作者:Swierk, John R.
Insights into the Mechanism of an Allylic Arylation Reaction via Photoredox-Coupled Hydrogen Atom Transfer
- DOI:10.1021/acs.joc.1c02235
- 发表时间:2021-12-09
- 期刊:
- 影响因子:3.6
- 作者:Spielvogel, Ethan H.;Stevenson, Bernard G.;Swierk, John R.
- 通讯作者:Swierk, John R.
Enhanced basicity of an electron donor–acceptor complex
增强电子供体-受体复合物的碱性
- DOI:10.1039/d2cc05985a
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:4.9
- 作者:Stevenson, Bernard G.;Prascsak, Amanada V.;Lee, Annemarie A.;Talbott, Eric D.;Fredin, Lisa A.;Swierk, John R.
- 通讯作者:Swierk, John R.
The Cost of Quantum Yield
- DOI:10.1021/acs.oprd.3c00167
- 发表时间:2023-07-07
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Swierk,John R.
- 通讯作者:Swierk,John R.
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