Decarboxylative functionalization of amino acids with nickel-photoredox catalysis
Beter begrip wijst de weg naar toepassingen van door licht aangedreven nikkel-redoxactiviteit
De centrale doelstelling bij het promotie onderzoek van Ning Wei was om een mechanistisch voorspellend systeem te ontwikkelen waarmee zij de door licht aangedreven nikkel-redoxreactiviteit in kan zetten. Het werk behandelt fotoredoxreactiviteit via zowel SET- als EnT-trajecten, waarbij eigenschappen van de fotokatalysator worden gebruikt om te onderzoeken welk regime in een specifieke transformatie actief is.
Parallel hieraan wordt het nikkeltraject geanalyseerd met experimenteel verankerde DFT-studies om belangrijke intermediaire verbindingen van organo-nikkel te identificeren, en tevens veranderingen in oxidatietoestand en vertakkingen in het reactiepad. Dit mechanistische inzicht heeft zij vervolgens vertaald naar methodeontwikkeling voor substraten afgeleid van aminozuren, waardoor selectieve toegang tot niet-natuurlijke aminozuren en enamiden mogelijk wordt.
Wei onderzocht ook de decarboxylatieve arylering van Boc-beschermde amino-malonzuur derivaten, met aandacht voor een glycyl-radicaalroute; captodatieve effecten worden geëvalueerd met behulp van SOMO–LUMO- en radicaalpolariteitsanalyse. Verder evalueerde Wei substraten met een verminderd captodatief karakter en identificeerde een divergentie tussen arylering en eliminatie, geïllustreerd door aspartaat en ondersteund door DFT als vertakking vanuit een gemeenschappelijk Ni(III)-intermediair.
Ten slotte systematiseert Wei de eliminatieroute tot 28 enamiden en beschrijft nikkelgemedieerde β-eliminatie en fotochemische E/Z-isomerisatie. Hoofdstuk 5 zet aminoacrylaten om in cyclische aminozuren via een door EnT aangedreven [2+2]-fotocycloadditie, waarbij diradicaalintermediairen betrokken zijn. Tevens breidt zij het platform uit naar milde oxidatie van alcoholen en aminen, maakt de synthese van ketonen en iminen mogelijk en toont de toepasbaarheid aan buiten aminozuurfunctionalisering in de synthese.
Ning Wei verrichtte haar promotieonderzoek bij de afdeling Synthetische Organische Chemie van het Stratingh Instituut voor chemie. Zij werkt nu als postdoc aan de Universiteit Utrecht.