Dual Catalytic Asymmetric Photoredox Coupling of alpha-­ Keto Radicals

α-酮自由基的双催化不对称光氧化还原偶联

• 批准号: 9402436
• 负责人: Nicholas A White
• 金额: $ 0.27万
• 依托单位: MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2016-08-15 至 2019-08-14
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9402436
• 关键词: Attention; Beer; Biological; Biosensor; Catalysis; Chemicals; Chemistry; Complex; Copper; Coupled; Coupling; Development; Diagnosis; Disease; Effectiveness; Electronics; Electrons; Ensure; Environment; Event; Glass; Indoles; Industrialization; Iron; Ketones; Laws; Ligands; Light; Literature; Masks; Metals; Methodology; Methods; Modernization; Modification; Mono-S; Organic Synthesis; Oxidants; Oxidation-Reduction; Oxides; Pattern; Pharmaceutical Preparations; Pharmacologic Substance; Photons; Photosensitivity; Planet Earth; Process; Production; Productivity; Property; Reaction; Recording of previous events; Reducing Agents; Research; Route; Running; Slide; Societies; Source; Surface; System; Targeted Research; Testing; Therapeutic; Time; catalyst; chemical reaction; chemical synthesis; cost effective; enantiomer; enolate; human disease; innovation; interest; millimeter; next generation; oxidation; prevent; tool; wasting

PROJECT SUMMARY  The  modern  world  relies  upon  chemistry  to  provide  a  variety  of  essential  materials.  Of  particular  importance is the use of chemical synthesis to generate biologically relevant compounds to prevent, diagnose,  and  treat  disease.  It  is  imperative  to  render  these  processes  as  safe,  sustainable,  and  cost-­effective  as  possible to ensure the long-­term productivity of this field. Two of the most commonly utilized transformations to  this  end  are  oxidation  and  reduction  reactions.  Recently,  photoredox  catalysis  has  been  shown  to  be  a  powerful  tool  to  facilitate  these  reactions.  Photoredox  catalysis  has  the  benefit  of  utilizing  safe,  mild,  and  sustainable  terminal  oxidants  or  reductants  in  conjunction  with  a  small  amount  of  photosensitive  catalyst.  Furthermore,  iron  and  copper  are  earth  abundant  metals  that  have  been  shown  to  effect  a  variety  of  useful  oxidation reactions. However, if iron and copper oxidation reactions can be coupled with photoredox catalysis,  stoichiometric  metal  waste  can  be  circumvented  and  more  sustainable  processes  will  emerge.  An  important  oxidation  reaction  promoted  by  copper  and  iron  is  the  radical  enolate  coupling  with  indoles  to  furnish  substituted  indoles  and  the  radical  enolate  coupling  with  enolates  to  furnish  1,4-­dikeontes.  The  literature  pertaining  to  copper  and  iron  oxidation  is  rich,  however  no  catalytic  examples  exist.  Due  to  the  issues  associated  with  stoichiometric  use  of  copper  and  iron,  catalytic  asymmetric  methodologies  with  these  stoichiometric  oxidants  are  rare.  By  using  an  inexpensive  terminal  oxidant  to  re-­oxidize  copper  or  iron,  chiral  ligands may be employed on the metal centers to impart asymmetry on the bond formation.   The  Buchwald  group  has  a  history  of  developing  catalytic  reactions  that  are  useful  to  the  industrial  and  academic  arenas.  In  order  to  develop  an  asymmetric  dual  catalytic  oxidation  of  enolates  to  to  couple  with  indoles  and  enolates  we  will  first  explore  the  racemic  reaction  with  catalytic  amounts  of  copper  or  iron  in  the  presence  of  a  photocatalyst  and  stoichiometric  terminal  oxidant.  Once  the  racemic  reaction  has  been  developed  and  understood,  we  will  explore  the  use  of  chiral  ligands  on  copper  and  iron  to  generate  an  asymmetric enolate coupling reaction. We will also explore the implementation of this chemistry in photo-­flow  reactors. Finally, this reaction will be used as a tool effect surface modification through photo-­patterning.   The  research  proposed  herein  presents  an  innovative  approach  to  solving  the  challenges  of  catalytic  oxidation with iron and copper. Furthermore, the use of catalytic copper or iron will allow for the implementation  of asymmetric coupling reactions through the use of chiral ligands. By coupling photoredox catalysis with iron  and  copper  oxidation  chemistry,  these  already  useful  reactions  will  become  significantly  more  powerful.  Furthermore,  the  development  of  catalytic  oxidations  will  allow  for  the  application  of  these  reactions  to  more  diverse systems for chemical and material synthesis.

项目摘要 现代世界依靠化学提供各种基本材料。 重要的是使用化学合成来产生生物学相关的化合物，以预防，诊断， 并治疗疾病。必须使这些过程安全、可持续且具有成本效益， 可以确保该领域的长期生产力。两个最常用的转换， 最近，光氧化还原催化已被证明是一种有效的催化剂。 光氧化还原催化具有利用安全，温和， 可持续的末端氧化剂或还原剂与少量光敏催化剂结合。 此外，铁和铜是地球上丰富的金属，其已经显示出影响多种有用的生物学特性。 然而，如果铁和铜的氧化反应可以与光氧化还原催化结合， 化学计量的金属废物可以避免，更可持续的工艺将出现。 铜和铁促进的氧化反应是烯醇化自由基与吲哚偶联， 取代的吲哚和与烯醇化物偶联得到1，4-双烯酮的烯醇化物基团。 与铜和铁氧化有关的内容丰富，但不存在催化例子。由于问题 与铜和铁的化学计量使用相关， 化学计量的氧化剂是罕见的。通过使用廉价的终端氧化剂还原氧化铜或铁， 可以在金属中心上使用配体以赋予键形成不对称性。 Buchwald小组具有开发对工业和生物技术有用的催化反应的历史， 为了开发烯醇化物的不对称双催化氧化， 吲哚和烯醇化物，我们将首先探索外消旋反应与催化量的铜或铁在 在光催化剂和化学计量的末端氧化剂的存在下。 开发和理解，我们将探索使用手性配体的铜和铁，以产生一个 不对称烯醇化物偶联反应。我们也将探讨这种化学在光化学流中的应用 最后，该反应将用作通过光刻图案化进行表面改性的工具。 本文提出的研究提出了一种创新的方法来解决催化的挑战， 此外，使用催化性铜或铁将允许实施氧化。 通过使用手性配体的不对称偶联反应。通过偶联光氧化还原催化铁 和铜氧化化学，这些已经有用的反应将变得明显更强大。 此外，催化氧化的发展将允许将这些反应应用于更多领域。 用于化学和材料合成的多种系统。