Inspirado na Natureza, o projeto basear-se-á nos princípios de processos naturais da desintoxicação da metilamina via formaldeído em dióxido de carbono. Na natureza, um grupo de microorganismos, os metilotrofos, são capazes de utilizar pequenas moléculas orgânicas, como por exemplo a metilamina, para conversão de energia e para processos de desintoxicação. A metilamina aquosa tem, consequentemente, o potencial de ser uma fonte de energia e também de viabilizar a conversão da metilamina proveniente, por exemplo, de fluxos de águas residuais, para desintoxicação. O desafio principal deste projeto é imitar as reacções enzimáticas da Natureza que possibilitam a conversão da metilamina em formaldeído e amoníaco. A abordagem proposta é a utilização de complexos de cobre miméticos para transformar a metilamina em formaldeído e amoníaco. E na presença de um mimético da enzima desidrogenase do formaldeído, o formaldeído formado em situ é decomposto em hidrogénio molecular e dióxido de carbono. O cobre é um componente crítico das enzimas naturais que permite a conversão da metilamina, e a ideia é imitar esta capacidade catalítica através do desenvolvimento de catalizadores sintéticos. Neste projeto queremos focar-nos na metilamina como um sistema modelo para deaminação. Além disso, iremos testar os métodos para alquilaminas em geral para a conversão de aminas em aldeídos. Adicionalmente vamos aplicar esta reactividade em aplicações sintéticas mais complexas, em reacções em tandem onde o formaldeído formado in situ atua como fonte de hidrogénio que é utilizado em reacções de transferência de hidrogénio. Além disso reacções de acopolamento cruzado desidrogenativo serão realizadas utilizando aminas comosubstratos sob condições de acopolamento oxidativo e redutor. Os resultados serão divulgados à comunidade científica em periódicos e conferências, e resultados de interesse público em geral serão transmitidos através de comunicados de imprensa e nas redes sociais. Em resumo, a nossa equipa multidisciplinar, com experiência comprovada nas diversas áreas de especialização utilizadas, visa com este projeto produzir soluções inovadoras em síntese que sejam ecologicamente amigáveis e contribuam para o bem-estar da sociedade. Os objectivos da investigação proposta estão alinhados com as áreas temáticas do CQE-IST-UL, o Roteiro de Ciência e Tecnologia da EU em Catálise e a agenda de sustentabilidade da ONU. Adicionalmente, o projeto tem benefícios para a sociedade em termos educacionais, pelo facto de que estudantes num nível avançado serão treinados em investigação para o avanço e sustentabilidade da nossa sociedade.

Inspired by Nature the project will build on the principles of natural processes for detoxification of methylamine via formaldehyde to carbon dioxide. In Nature, a group of microorganisms, methylotrophs, have the capacity to use simple organic molecules, e.g. methylamine, for energy conversion and for detoxification processes. Aqueous methylamine consequently has the potential to provide an energy source and also of enabling conversion of methylamine from e.g. wastewater streams for detoxification. The primary challenge in this project is to mimic Nature's enzymatic reactions to enable methylamine conversion to formaldehyde and ammonia. The proposed approach is to use copper complex mimics to transform methylamine into formaldehyde and ammonia. And in presence of a formaldehyde dehydrogenase mimic the in situ formed formaldehyde decomposes into dihydrogen and carbon dioxide. Copper forms a critical component of the natural enzymes enabling conversion of methylamine, and the idea is to mimic this catalytic capacity through development of synthetic catalysts. In this project we want to focus on methylamine as model system for deamination. Moreover, we will test the methods for alkylamines in general for the conversion of amines into aldehydes. In addition we will apply this reactivity for more complex synthetic applications in tandem reactions where the in situ formed formaldehyde acts as hydrogen source which is used in transfer-hydrogenation reactions. Furthermore dehydrogenative cross-coupling reactions will be performed based on amines as substrates under oxidative and reductive coupling conditions. The results will be disseminated in journals and conferences to the scientific community and results of certain interest for the public, will be communicated through press releases and social media channels. In summary, our multidisciplinary team, with proven experience in the various specialty fields utilized, aims withthis project to produce novel solutions in synthesis which are environmentally friendly and contribute to the well-being of society. The objectives of the research focus are in line with the thematic areas of CQE-IST-UL, the EU Science and Technology Roadmap on Catalysis and the UN sustainability agenda. And in addition, society will benefit from the educational aspects of this research project, since advanced students will be trained in research to further advance and sustain our modern society.

Inspirado na Natureza, o projecto BioSMARTValor irá basear-se nos princípios dos processos naturais para a ativação do metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), dois gases com importante efeito de estufa. Estes gases tem um impacto significativamente superior ao do CO2 para o efeito de estufa. A conversão do CH4 assistida por N2O, a baixa temperatura, em moléculas C1 de valor acrescentado (e.g. metanol ou formaldeído), terá o potencial de abrandar as alterações climáticas e terá um impacto positivo para uma economia circular baseada em pequenas moléculas. Na Natureza, um grupo de microrganismos, os metilotrofos, têm a capacidade de utilizar moléculas orgânicas simples, como é o caso do CH4 e do N2O, em processos de conversão de energia e de despoluição. O metano, cuja transformação se encontra largamente explorada para processos a temperaturas elevadas, poderá potencialmente ser convertido a baixas temperaturas, na presença de N2O, recorrendo a vias biomiméticas, permitindo inclusive a decomposição do próprio poluente N2O. O principal desafio deste projeto será mimetizar as reações enzimáticas que ocorrem na natureza a baixa temperatura permitindo a conversão de CH4 em metanol e simultaneamente a decomposição de N2O, em meio aquoso. A abordagem a explorar envolverá a preparação de complexos de cobre capazes de transformar metano em metanol e formaldeído, a uma temperatura próxima da temperatura ambiente. E mimetizando a desidrogenase formaldeído, o formaldeído formado decompõe-se in situ em H2 e CO2. O cobre é um centro metálico fundamental em enzimas naturais, como a redutase de óxido nitroso (N2OR) e a monooxigenase do metano (MMO), permitindo a conversão do N2O e do CH4, respetivamente. Nesse sentido, pretende-se preparar novos complexos metálicos de cobre que possam mimetizar esta capacidade catalítica. Neste projeto, a equipa de investigação irá concentrar-se nos gases CH4 e N2O como sistemas modelo para a valorização, desenvolvendo processos que possam ocorrer preferencialmente a temperaturas amenas. Posteriormente, e após otimização dos processos catalíticos, estes serão igualmente testados na funcionalização de alcanos, com vista à produção dos respetivos álcoois. Além disso, tentaremos explorar reatividade em síntese mais complexas, nomeadamente nas reações tandem, nas quais o formaldeído formado in situ, irá atuar como fonte de hidrogénio, e ser utilizado, por exemplo, em reações de transferência-hidrogenação. Na busca das condições reacionais mais suaves, iremos igualmente testar os sistemas mais promissores em células eletroquímicas. Os resultados da investigação serão disseminados e divulgados à comunidade científica em revistas científicas e conferências internacionais, enquanto os resultados de interesse público, serão comunicados através dos diferentes meios de comunicação social. Em resumo, a nossa equipa multidisciplinar, com experiência comprovada nos vários campos de especialidade a explorar, propõe-se, com este projeto, produzir soluções inovadoras em síntese que sejam ambientalmente sustentáveis e que contribuam para o bem-estar da sociedade. A investigação a realizar está alinhada com as áreas temáticas do CQE-IST-UL, o programa da Ciência e Tecnologia da UE sobre a catálise e a agenda de sustentabilidade da ONU. Além disso, a sociedade beneficiará do carácter educacional deste projeto de investigação, uma vez que os estudantes em formação serão integrados em investigação avançada com vista a um crescimento sustentado da sociedade moderna.

Inspired by Nature the project will build on the principles of natural processes for the activation of the greenhouse gases methane (CH4) and nitrous oxide (N2O). These gases are both more than 300 times potent than CO2 in terms of greenhouse effect. The N2O-assisted conversion of CH4 at low-temperature into more valuable C1-molecules (like methanol or formaldehyde for example) will have the potential to slow down the climate change and would have a positive impact for a circular economy based on small molecules. In Nature, a group of microorganisms, methylotrophs, have the capacity to use simple organic molecules, e.g. CH4 together with N2O, for energy conversion and for detoxification processes. Methane, well established for high-temperature reforming processes, has also the potential for low-temperature valorisation in presence of N2O via biomimetic pathways enabling also the decomposition of the pollutant N2O from e.g. waste streams. The primary challenge in this project is to mimic Nature's enzymatic reactions at low-temperature to enable CH4 conversion to methanol and simultaneously the decomposition of N2O to water. The proposed approach is to use copper complex mimics to transform methane into methanol and formaldehyde at near-ambient temperature. And in presence of a formaldehyde dehydrogenase mimic the in situ formed formaldehyde decomposes into dihydrogen and carbon dioxide. Copper forms a critical component of the natural enzymes, nitrous oxid reductase (N2OR) and methane monooxygenase (MMO), enabling the conversion of both CH4 and N2O, and the idea is to mimic this catalytic capacity through development of synthetic catalysts. In this project we want to focus on CH4 and N2O as model systems for low-temperature valorisation of greenhouse gases. Moreover, we will test the methods for other alkanes in general for the synthesis of alcohols, aldehydes and ketones. In addition we will apply this reactivity for more complex synthetic applications in tandem reactions where the in situ formed formaldehyde acts as hydrogen source which is used in transfer-hydrogenation reactions for example. In search of the mildest conditions we will test the most promising systems also in electrochemical cells. The results will be disseminated in journals and conferences to the scientific community and results of certain interest for the public, will be communicated through press releases and social media channels. In summary, our multidisciplinary team, with proven experience in the various specialty fields utilized, aims with this project to produce novel solutions in synthesis which are environmentally friendly and contribute to the well-being of society. The objectives of the research focus are in line with the thematic areas of CQE-IST-UL, the EU Science and Technology Roadmap on Catalysis and the UN sustainability agenda. And in addition, society will benefit from the educational aspects of this research project, since advanced students will be trained in research to further advance and sustain our modern society.

B. A. L. Sacchelli,  S M. P. Onguene, R.S. M. Almeida, A. M.M. Antunes, D. S. Nesterov, L. H. Andrade, E. C. B. A. Alegria,* M. H. G. Prechtl,* Catal. Sci. Technol. 2024, 14, 6503-6512.  "Bioinspired copper-catalysed nitrous oxide reduction with simultaneous N–H or O–H bond oxidation". DOI:  https://doi.org/10.1039/D4CY00760C  (Full paper, Front Cover article)

A. M. M. Faisca Phillips, M. N. Kopylovich, L. H. Andrade, M. G. Prechtl,* "Paraformaldehyde: Opportunities as C1-Building Block and H2 Source towards Sustainable Organic Synthesis". In Catalysis for a Sustainable Environment: Reactions, Processes and Applied Technologies, 2024, Ch. 36,785-818, Wiley-VCH, Weinheim. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/9781119870647.ch36 (book chapter)

B. A. L. Sacchelli, R.S. M. Almeida, A. G. Mahmoud, D. S. Nesterov, L. H. Andrade, A. M. M. Faisca Phillips,* E. C. B. A. Alegria,* M. H. G. Prechtl,* Catal. Sci. and Technol. 2024, 14, 1512-1523.  "Mild and selective transformations of amines and alcohols through bioinspired oxidation with nitrous oxide or oxygen". . DOI: http://dx.doi.org/10.1039/d3cy01635h. (Full paper, Back Cover article)