Карен Ила Голдберг - американский химик, в настоящее время профессор энергетических исследований Вагелоса Пенсильванского университета . [1] Гольдберг наиболее известна своими работами в области неорганической и металлоорганической химии. Ее последние исследования сосредоточены на катализе , в частности, на разработке катализаторов окисления, а также на синтезе и активации молекулярного кислорода. [1] В 2018 году Голдберг был избран членом Национальной академии наук . [2]
Карен Ила Голдберг | |
---|---|
Альма-матер | Barnard College AB 1983 Калифорнийский университет, доктор философии в Беркли . 1988 г. |
Научная карьера | |
Поля | Металлоорганическая химия , катализ |
Учреждения | Пенсильванский университет Вашингтонский |
Тезис | Синтетические и механистические исследования образования и разрыва связей углерод-углерод и углерод-водород в системах переходных металлов (1988) |
Докторант | Роберт Дж. Бергман |
Другие научные консультанты | Роальд Хоффманн , Стивен Дж. Липпард , Брюс Э. Бурстен |
Карьера
Карен Голдберг получила степень бакалавра в области химии в 1983 году в Барнард-колледже Колумбийского университета . Ее исследования в бакалавриате включали работу с профессорами Роальдом Хоффманном , Стивеном Липпардом в Корнельском и Колумбийском университетах соответственно, а также с докторами Томом Граделом и Стивеном Берцем в лабораториях AT&T. Она получила докторскую степень. по химии в 1988 году с профессором Робертом Бергмана в Университете Калифорнии в Беркли . Она закончила постдокторантуру под руководством профессора Брюса Бурстена в Университете штата Огайо, прежде чем стать преподавателем Университета штата Иллинойс в 1989 году. В 1995 году Голдберг начала работать в Вашингтонском университете в качестве доцента химии, и она была назначена на должность и повышена до Доцент в 2000 году и до профессора в 2003 году. [3] В 2017 году Голдберг перевела свою исследовательскую группу в Пенсильванский университет , где она является профессором Вагелоса по энергетическим исследованиям на кафедре химии. [1] [4]
Исследовать
Научные интересы Голдберга включают понимание механизма и применение катализаторов в фундаментальных металлоорганических реакциях. Это приводит к цели разработки более эффективных, дешевых и экологически чистых химических продуктов и топлива из разнообразного сырья, такого как алканы. Одним из таких процессов, который помог разработать Голдберг, является дегидрирование аммиачного борана с использованием иридиевого клещевого катализатора, реакция, которая протекала в мягких условиях с высокой скоростью и эффективной регенерацией катализатора. [5]
Электрофильный окислительный катализ
Более тридцати лет назад, Шилов обнаружил селективное окисление из алканов в присутствии платины на основе металлов. Это было непрактично, потому что требовалось стехиометрического окислителя в дополнение к каталитическому металлу Pt (II), что побудило Голдберга глубже изучить вопрос об активации, окислении и образовании связи C-гетероатома связи CH, что привело к разработке более практичных продуктов. В недавних исследованиях использования алканов Голдберг исследовал функционализацию алканов посредством реакций окисления с использованием катализаторов на основе платины. [6]
Метильные комплексы Pt (II) являются ключевыми промежуточными продуктами как в системе окисления метана Шилова, так и в более современных системах каталитического окисления метана Pt. Исследования Голдберга включают образование спиртов из алканов с использованием платины или других катализаторов поздних металлов, включая рутений, иридий и родий. В результате ее исследования открыли метод использования семейства диаминовых комплексов Ru (II) в качестве предкатализатора для обеспечения селективности и высокой степени превращения альдегидов в карбоновые кислоты по сравнению с конкурирующей реакцией диспропорционирования альдегидов. [7]
Литийалюминийгидрид широко используется в качестве сильного восстанавливающего реагента. Однако трудно восстановить резонансно-стабилизированные карбонильные группы, присутствующие в сложных эфирах и лактонах, до спиртов. Именно тогда ее исследовательская группа пришла к идее гидрирования сложных эфиров и лактонов с образованием спирта с использованием неосновных комплексов, катализируемых металлами. Катализатор, который дает высокий выход формиатных эфиров, представляет собой полусэндвич-комплекс иридий-бипиридин. Те же полусэндвич-комплексы иридия и родия использовали в качестве подходящих катализаторов для гидрирования карбоновых кислот в относительно мягких условиях. Механизм этой реакции включает перенос гидрида от катализатора к муравьиной кислоте как основной части реакции. [8]
Через Центр внедрения новых технологий через катализ (CENTC) [9] Голдберг также внес свой вклад в поиск методов активации сильных связей, таких как CH, CC, CO, CN и NH. Благодаря этому исследовательская группа Голдберга обнаружила, как функционализировать эти связи после их активации посредством окислительного добавления и восстановительного удаления. Это исследование предоставило подробные механизмы, промежуточные соединения и кинетические барьеры для этих каталитических процессов. [6]
Антимарковниковское гидроаминирование алкенов.
Признавая важность линейных антимарковниковских продуктов, исследования Голдберга сосредоточены на открытии катализаторов на основе переходных металлов, которые помогают в катализе антимарковниковского гидроаминирования алкенов. В одной из своих публикаций она представляет метод катализатора гидроарилирования неактивированных алкенов с использованием комплексов Pt (II) с несимметричными пирролидными лигандами. Селективность обеспечивали за счет использования бензола и 1-гексена и оптимизированного катализатора. Результатом было получение олефинов с высокой концентрацией с использованием пропилена в качестве субстрата. [10]
Большая часть ее исследований по этой теме включала экспериментальные исследования реакций восстановительного элиминирования и окислительного присоединения с участием углеродсодержащих молекул с целью получения информации о координатах реакций таких процессов. Ее дальнейшие исследования по использованию катализаторов на основе платины для восстановительного удаления алкановых продуктов также включали кристаллографические характеристики комплексов платины и выбранных промежуточных продуктов для определения механизма таких реакций. [11]
Молекулярный кислородный катализ
Исследовательские интересы Голдберга также включают использование молекулярного кислорода в качестве селективного окислителя в катализе. Поскольку молекулярный кислород легко доступен и экологически безопасен, группа Голдберга вместе с другими исследовательскими группами, участвующими в CENTC, попытались лучше понять реакционную способность кислорода и активировать его, чтобы использовать его в полной мере. Текущие исследования направлены на то, чтобы понять, как происходят реакции между комплексами переходных металлов и кислородом. Голдберг недавно исследовал внедрение молекулярного кислорода в связи гидрида палладия , и результаты предполагают, что эта реакция внедрения не включает радикально-цепные механизмы . [12] Это исследование способности кислорода вставляться в связи гидрида палладия было расширено за счет изучения общей реакционной способности молекулярного кислорода с металлами со средним и поздним переходом, такими как платина. [13] Этот вклад в понимание метода реакции молекулярного кислорода с палладием и другими переходными металлами может привести к дальнейшему развитию и совершенствованию молекулярного кислорода как селективного окислителя.
Гем-диалкильные лиганды
Дальнейшие исследования Goldberg на изучении переходных металлов , катализируемых реакций помещает дополнительный акцент на металлокомплексных лигандов . В недавних публикациях сообщалось, что гем- диалкильные заместители в комплексах металлов на основе платины можно использовать для определения механизма пути реакции и того, включает ли этот механизм раскрытие хелата . [14] The GEM -dialkyl заместителей использовались в прошлом для признания термодинамических свойств химических систем, хотя недавние исследования подтолкнули эти открытия для понимания кинетических систем. Исследования Голдберга о влиянии этих типов заместителей на бидентатные лиганды и о том, как эти эффекты изменяют механизмы и скорости реакций восстановительного элиминирования, помогли улучшить неорганический и органический катализ на основе переходных металлов.
Награды и почести
Ее похвалы включают:
- 1995–96 Премия программы признания инноваций Union Carbide [15]
- 2006 AWIS, Нью-Йорк Метро, выдающийся ученый-женщина
- 2007 г. - настоящее время Директор Центра внедрения новых технологий посредством катализа (CENTC), Фаза II Центра химического связывания NSF [9]
- 2011 Избран в Американскую ассоциацию развития науки [16]
- Премия Кэрол Тайлер 2015 года, Международный институт драгоценных металлов [17]
- Премия ACS 2016 в области металлоорганической химии [18]
- 2017 Избран в Американскую академию искусств и наук [19]
- 2018 Избран в Национальную академию наук [2]
Рекомендации
- ^ a b c «Химический факультет» . www.chem.upenn.edu . Проверено 2 мая 2017 .
- ^ а б «Избраны члены и зарубежные сотрудники Национальной академии наук» . Национальная академия наук. 1 мая 2018 . Проверено 12 мая 2018 .
- ^ "Карен И. Голдберг - химический факультет Университета штата Вашингтон" . depts.washington.edu . Проверено 21 апреля 2017 .
- ^ «Карен Голдберг присоединяется к Penn Chemistry» . Химический факультет Пенсильванского университета . Проверено 12 мая 2018 .
- ^ Денни, Мелани С.; Понс, Винсент; Хебден, Трэвис Дж .; Хейнки, Д. Майкл; Гольдберг, Карен И. (2006). «Эффективный катализ дегидрирования борана аммиака». Журнал Американского химического общества . 128 (37): 12048–12049. DOI : 10.1021 / ja062419g . PMID 16967937 .
- ^ а б Смотри, Дженнифер Л .; Фекл, Ульрих; Гольдберг, Карен И. (2004). Активация и функционализация C — H-связей . Серия симпозиумов ACS. 885 . С. 283–302. CiteSeerX 10.1.1.610.3949 . DOI : 10.1021 / Б.К.-2004-0885.ch017 . ISBN 978-0-8412-3849-7.
- ^ Прантнер, Дж. Д; Гольдберг, Карен. Я (2014). «Метилплатина (II) и молекулярный кислород: окисление до метилплатины (IV) в конкуренции с переносом метиловой группы в форму диметилплатины (IV)». Металлоорганические соединения . 33 (13): 3227–3230. DOI : 10.1021 / om500243n .
- ^ Брюстер, Т. П.; Гольдберг, Карен. Я (2016). "Неосновное гидрирование сложных эфиров и лактонов, катализируемое иридием". ACS Catal . 6 (5): 3113–3117. DOI : 10.1021 / acscatal.6b00263 .
- ^ а б Катализ, CENTC, Центр поддержки новых технологий. «CENTC - Центр внедрения новых технологий посредством катализа» . depts.washington.edu . Проверено 10 мая 2017 .
- ^ Clement, M. L; Гольдберг, К. I (2014). "Катализаторы гидроарилирования олефинов платины (II): настройка селективности для антимарковниковского продукта". Химия: Европейский журнал . 20 (52): 17287–91. DOI : 10.1002 / chem.201405174 . PMID 25377546 .
- ^ Crumpton-Bregel, Dawn M .; Гольдберг, Карен И. (2003). "Механизмы восстановительного удаления C-C и C-H алкана из октаэдрической Pt (IV): реакция через пятикоординатные промежуточные соединения или прямое удаление?". Журнал Американского химического общества . 125 (31): 9442–9456. DOI : 10.1021 / ja029140u . PMID 12889975 .
- ^ Денни, Мелани С.; Смайт, Николь А .; Cetto, Kara L .; Кемп, Ричард А .; Гольдберг, Карен И. (2006). «Введение молекулярного кислорода в гидридную связь палладия (II)». Журнал Американского химического общества . 128 (8): 2508–2509. DOI : 10.1021 / ja0562292 . PMID 16492014 .
- ^ Schuermann, ML; Гольдберг, К.И. (10 октября 2014 г.). «Реакции комплексов Pd и Pt с молекулярным кислородом» . Химия: Европейский журнал . 20 (45): 14556–14568. DOI : 10.1002 / chem.201402599 . PMID 25303084 .
- ^ Артур, Кэтрин Л .; Ван, Ци Л .; Bregel, Dawn M .; Смайт, Николь А .; О'Нил, Бриджит А .; Гольдберг, Карен I .; Молой, Кеннет Г. (2005). «Эффект гемодиалкила как тест на предварительное раскрытие хелата дифосфина в реакции восстановительного элиминирования †». Металлоорганические соединения . 24 (19): 4624–4628. DOI : 10.1021 / om0500467 .
- ^ РУХИ, МОРИН (1995). "ОБРАЗОВАНИЕ". Новости химии и машиностроения . 73 (15): 39–40. DOI : 10.1021 / СЕН-v073n015.p039 .
- ^ «Гольдберг, Карен» . Американская ассоциация развития науки . Проверено 12 мая 2018 .
- ^ «Три видеоролика, выпущенные на церемонии вручения награды IPMI Premier Professional Awards 2015» (PDF) . Международный институт драгоценных металлов . 15 сентября 2015 года.
- ^ «Лауреаты Национальной премии 2016 года - Американское химическое общество» . Американское химическое общество . Проверено 9 мая 2017 .
- ^ Лэнгстон, Дженнифер (19 апреля 2017 г.). «Два факультета UW названы Американской академией искусств и наук» . UW News . Проверено 12 мая 2018 .
Внешние ссылки
- Список публикаций Гольдберга