Fotoredoxkatalys tillhandahåller möjligheter att utveckla nya hållbara kemiska reaktionsvägar. När fotokatalysatorn bestrålas med synligt ljus möjliggörs elektronöverföring till eller från substratet som i sin tur medför alstring av reaktiva fria radikaler. Kolradikaler, genererade med fotoredox-katalys från alkyloxalataktiverade alkoholer, har framgångsrikt kopplats till sulfinyliminer och möjliggör därigenom syntes av onaturliga α-aminosyror. Reaktionen utförs vid rumstemperatur och kräver endast extern energi i form av synligt ljus för att aktivera den iridium-baserade fotokatalysatorn. Den höga tillgängligheten av alkoholer utgör ett rimligt skäl för att använda dem som startmaterial. I detta projekt har tertiära alkoholer resulterat i framgångsrika reaktioner. / Photoredox catalysis provides opportunities to develop new sustainable chemical reaction pathways through single-electron transfer events and generation of reactive free-radical species. In this thesis carbon radicals, generated with photoredox catalysis from alkyl oxalate-activated alcohols, have successfully been coupled to sulfinyl imines and thereby enabling synthesis of unnatural α-amino acids. The reaction is performed at room temperature and only requires external energy in the form of visible light to activate the iridium-based photocatalyst. The abundance and availability of alcohols presents good reasons to use them as radical precursors. Under the developed reaction conditions, tertiary alcohols proved to be successful radical precursors, giving the desired product in good yield.

Fotoredoxkatalys har nyligen genomgått en renässans inom organisk kemi då metoden har möjliggjort framtagandet utav nya reaktionsvägar med milda reaktionsbetingelser genom att använda sig av synligt ljus. I det här arbetet undersöktes metodens bredd genom att kombinera metoden med väteatomöverföringskatalys för att funktionalisera C–H bindningar i α-position till heteroatomer och på så sätt skapa icke-naturliga α-aminosyror. Resultaten från detta arbete gav upp till 60% utbyte genom att kombinera dessa två katalysmetoder för substrat med Boc som skyddsgrupp, medan tertiära aminer inte krävde en väteatomöverföringskatalysator för kunna funktionaliseras. Den syntetiska metoden utan väteatomöverföringskatalys verkar dock inte vara applicerbara för sekundära aminer, men ser ut att fungera för C–H aktivering i α-position till svavelatomer vilket tyder på denna simplare metod utan väteatomsöverföring bör vara applicerbar för flera typer av substrat än för bara aminer / Photoredox catalysis has recently undergone a renaissance in the field of organic chemistry due the enabling of new reaction pathways under mild reaction conditions using visible light. In this work, the scope of this technology was explored by combining it with hydrogen atom transfer (HAT) to perform C–H functionalization in α-position to heteroatoms for synthesis of unnatural α-amino acids. The results showed that this is a viable method, gaining up to 60% yield using a dual catalytic system for Boc protected amines, while the functionalization of tertiary amines does not require HAT in order to work. Secondary amines proved to be non-applicable using the developed synthetic route without HAT catalyst while C–H activation in α-position to sulfur atoms gave similar response as tertiary amines – indicating that C–H activation without HAT should be applicable to a wider substrate scope than only using amines.

Natrium-kaliumpumpen spelar en väsentlig roll i en rad fysiologiska funktioner då den upprätthåller den elektrokemiska gradienten över cellmembranet. Ytterligare så är störningar i dess funktion associerade med flera neurologiska sjukdomar. Proteinet är en heterodimer av α– och β–subenheter, ibland även associerat med en tredje γ (FXYD) subenhet, vilket gör det problematiskt att studera dess högre ordningens organisation i cellmembranet med hjälp av konventionella, relativt storskaliga inmärkiningsprober såsom antikroppar. Inkorporering av icke-kanoniska aminosyror är ett nyutvecklat och växande område som erbjuder en lösning. Genom CuAAC– och SPIEDAC–klickkonjugationsreaktioner kan organiska färgämnen (fluoroforer) snabbt och specifikt fästas i sidokedjor med motsvarande reaktiva grupper på jonpumpen, vilket skapar en liten och icke-invasiv inmärkningsprob för fluorescensmikroskopi. För att specifikt studera alla tre subenheter samtidigt krävs inmärkning med tre olika fluoroforer). Syftet med detta projekt var att lyckas med trefärgsinmärkning genom inkorporering av icke-kanoniska aminosyror, och därigenom underlätta studerandet av hur natrium-kaliumpumpens subenheter ordnar sig i cellmembranet. Transient transfekterade HEK293T-celler med membraninmärkta jonpumpar studerades med hjälp av fluorescensmikroskopi, vilket kompletterades med gelfluorescensavbildning och immunoblotting. Samtidigt gjordes proteinuttryck och tvåfärgsinmärkning av alla nonsenskodonmuterade subenheter i kombination med varandra och var synlig i proteingel, där endast α och β tidigare hade samuttryckts. α/γ parinmärkning visade sig framgångsrik när de samtransfekterades med β av vildtyp. En autofluorescenseffekt i en av färgkanalerna påverkade resultaten för mikroskopin. Trefärgsinmärkning observerades inte i gelen, och uttrycket av subenheterna (varav α var ersatt för detta experiment) var i stort sett obefintligt. Otydlighet består därmed huruvida trefärgsinmärkning eller trippelsamuttryck är möjligt med de bioortogonala translationssystemen som användes i detta projekt på jonpumpen. / Na+/K+-ATPase is an essential ion pump protein in a host of physiological functions as it maintains the electrochemical gradient across cell membranes. Additionally, its dysfunction is implicated in several neurological diseases. The protein is a heterodimer of α and β subunits, occasionally associated with a third γ (FXYD) subunit, which makes studying its higher order organization in the cell membrane difficult using conventional, relatively large scale labeling probes such as antibodies. Non-canonical amino acid incorporation is an emerging field which offers a solution. Via CuAAC and SPIEDAC click conjugation reactions, organic fluorophores can be specifically attached to the side chains of residues of the ion pump with corresponding reactive moieties, creating a small and noninvasive probe for fluorescence microscopy imaging. In order to specifically image all three subunits concurrently, three color labeling is required. The objective of this project was to achieve three color labeling via non-canonical amino acid incorporation to aid in the study of the cell membrane localization of the subunits of Na+/K+-ATPase. Fluorescence microscopy of transiently transfected and live cell labeled HEK293T cells was complemented by in gel fluorescence imaging and immunoblotting. Coexpression and two color labeling of all nonsense codon subunit mutants in combination was shown in gel, of which only α and β had previously been coexpressed. α/γ dual labeling proved successful when cotransfected with wild type β. An autofluorescent effect in one of the color channels compromised the microscopy results. Three color labeling was not observed in gel, and expression of the subunits (including a substitute for α) was middling to absent. It remains unclear whether three color labeling or triple coexpression is a possibility with the bioorthogonal translation systems used in this project.