斯塔尔

香农斯塔尔

电子邮件地址: 斯塔尔@chem.wisc.edu

房间号: 
6132a
电话号码: 
608-265-6288
组关系: 
斯塔尔组
职位名称: 
教授
路径: 
无机
有机
教育: 

理学士1992年,伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校
博士1997年,加州理工学院
在麻省理工学院,1997 - 1999年美国国家科学基金会博士后研究员

化学科学steenbock教授

斯塔尔's picture

研究说明

我们的研究主要集中在催化领域,我们的工作借鉴和影响了许多化学,包括合成和机械方面的领域:

  • 金属有机化学
  • 有机化学
  • 无机化学

许多在有机合成中的令人兴奋的新方法包括催化反应。此外,在催化研究的进步是关键,以解决许多重大挑战面对我们的国家和世界各地,包括(i)减少人类活动对全球变暖的贡献,()鉴定可持续能源和()最小化化学合成(即,绿色化学)对环境的影响。

我们在催化领域的利益包括许多的这些主题,并在从用于有机化学有用的合成方法(合成有机化学)至机械原理阐明背后各种催化转换(物理有机,无机开发实验室范围项目和有机金属化学)。机理研究通常包括关键催化中间体通过使用动力学研究,同位素效应,光谱方法,高层次的DFT运算和其他机械工具的准备(合成的无机和有机金属化学)和基本反应的调查。电化学方法在相关新能源转换技术的发展催化剂和金属配合物的研究中普遍采用。在我们的实验室研究中有两个突出的领域如下调查。

有氧氧化催化
有在制药,化工等行业对环境无害的氧化化学戏剧性的需要。分子氧表示理想替代常用的化学计量的氧化剂如CRO42- 和MnO4-;然而,分子氧耦合氧化反应的范围目前非常有限。我们的研究一直专注于开发和“有机金属氧化酶”反应机理的表征。在过去的十年里,此类氧化反应已成为有机分子的选择性有氧氧化的最通用的方法。这种类型的反应使选择性脱氢(例如,醇氧化),氧化羰基,和C-H官能化,包括C-C,C-O和C-N键形成反应。

该“氧化”一词反映了一个事实,这些反应通过类似于生物氧化酶(见图表)机制的两级催化循环。催化机理特征通过过渡金属中心的有机分子(1)的氧化,如PD的两个阶段 或Cu通过有机金属通路(阶段i)和由分子氧(阶段二)的还原的催化剂(2)的氧化。有机金属化学的机械的多功能性使得能够用分子氧作为氧化剂的化学计量来实现宽范围的氧化转化。

有机金属氧化酶反应代表精湛的“运动场”化学家与合成的兴趣和/或有机金属机械,有机和无机化学,并为那些谁寻求对环境负责的化学合成产生影响。在这些反应中的合成应用的进展密切相关的化学反应活性的新的基本原则,例如,有机金属新变换和与过渡金属中心的分子氧反应中的澄清。我们集团在这方面的一些活动项目:

  1. 用于烯烃和C-H键的有氧氧化官能PD-和Cu催化的合成方法的开发
  2. 的PD-和Cu催化的有机金属氧化酶的反应的催化机制阐明
  3. 涉及PD和Cu新颖的有机反应是相关的有氧氧化方法的研究
  4. 分子氧和过渡金属配合物之间的基本反应的调查

催化用于太阳能转换
斯塔尔组处于“行星供电” NSF中心化学创新(CCI太阳能的积极参与者: http://www.ccisolar.caltech.edu)。这种协作的团队正在探索underlies 21世纪最深刻的挑战之一的基础化学:太阳能高效转化成化学燃料,如H2 或CH3哦。所述CCI调查最终预想的太阳能水分解系统,其具有三个组成部分:(i)捕获太阳光并有效的膜支持的组件分离的电子和具有足够的化学势来驱动水分解反应孔; ()一个两电子催化剂促进还原的水至h2 在阴极;和(),用于水氧化邻四电子催化剂2 在阳极(参见图)。

我们的团队正在调查金属基催化剂和参与水的阳极氧化邻基本机制2。这种化学转化为正式邻微观反向2 涉及上述有机金属氧化酶反应还原反应。

奖项和荣誉

三井化学催化科学奖,日本化学协会 2016
奇力职业生涯中期的教师研究员奖,美国威斯康星大学麦迪逊分校 2015
总统绿色化学挑战奖,EPA 2014
阿瑟。应付学者奖,美国化学学会 2013
研究员,美国科学促进会 2010