[(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆: um catalisador Photoredox cobre-baseado geral e amplamente aplicável

Transformações radicais têm sido conhecidas há décadas para fornecer caminhos notavelmente eficientes em química sintética, que muitas vezes são complementares a transformações baseadas em processos catiônicos, aniônicos ou pericílicos¹. Embora particularmente promissor para vários tipos de transformações, a química baseada em radicais tem, no entanto, sido subexplorada, principalmente devido à necessidade de reagentes altamente tóxicos, o que limita consideravelmente a sua atratividade. Além disso, processos radicais têm sido considerados como transformações associadas a níveis precárias de controle em termos de Regio-e/ou estereseletividade, ou levando a extensas questões de dimerização e/ou polimerização.

As estratégias alternativas foram desenvolvidas recentemente a fim facilitar a geração e controlar melhor a reactividade de espécies radicais. Entre eles, a catalólise fotoredox tornou-se um dos métodos mais poderosos, pois permite a geração conveniente de espécies radicais usando um composto sensível à luz, ou seja, o catalisador fotoredox, e irradiação de luz visível^2,3 . Luz visível em si é realmente capaz de promover a população do estado animado do catalisador fotoredox que se torna, consequentemente, tanto um redutant mais forte e oxidante do que em seu estado de solo correspondente. Estas propriedades redox realçadas fazem processos de transferência do único-elétron, nao praticável no estado à terra, possível circunstâncias suaves do estado excited. Ao longo da última década, a catálise photoredox luz visível tornou-se uma técnica atrativa e poderosa na síntese orgânica e permitiu o desenvolvimento de inúmeras transformações notavelmente eficientes e seletivas baseadas em intermediários radicais gerados em condições sustentáveis, leves e de fácil utilização.

Enquanto a maioria dos processos fotoredox relatados até à data são dominados pelo uso de Iridium-e catalisadores fotorredox baseados em rutênio, bem como por alguns corantes orgânicos, como de e acridinium derivados⁴, alternativas mais baratas ainda são altamente exigidos para o desenvolvimento de processos complementares de interesse para aplicações industriais. A este respeito, o uso de catalisadores fotoredox à base de cobre parece particularmente atraente, pois eles não são apenas mais baratos, mas também proporcionam oportunidades para ativar uma gama mais ampla e/ou diferente de substratos, o que, portanto, abre novas perspectivas em catálise photoredox^5,6,7,8. Apesar de alguns trabalhos adiantados prometedores relatados pelos grupos de Kutal⁹, de Mitani¹⁰ e de Sauvage¹¹ , os complexos de cobre photoactivatable têm, entretanto, somente sido usados mal na catálise photoredox, o mais provavelmente por causa de seus Estados excitados de curta duração em comparação com seus congêgrafos baseados em rutênio e irídio. Mais recentemente, recentes contribuições notáveis por Peters e Fu^12,13,14,15, Reiser^{16,17,18, 19} anos de ^{, 20} e outros grupos^{21,22,23,24,25} têm trazido claramente a atenção de volta para catalisadores fotoredox à base de cobre e demonstraram sua um potencial único.

Como parte de nosso recente interesse em processos radicais catalisados por cobre^26,27, recentemente, nós reportamos um catalisador photoredox em cobre geral e amplamente aplicável, [(dpephos) (BCP) UC] PF₆ (dpephos: bis [(2- difenilfoshino) fenil] éter; BCP: bathocuproine), que se tornou particularmente eficiente para a ativação de halogenetos orgânicos irradiação de luz visível (Figura 1a)^28,29,30. Em cima da irradiação com luz visível e na presença de um Amine como o reductant sacrificial, uma escala larga dos halogenetos unactivated do aril e do alquil foi mostrada para ser ativada fàcilmente por quantidades catalíticas de [(dpephos) (BCP) o picofarad] PF₆ e conseqüentemente para participar em várias transformações radicais, incluindo reduções, ciczações e arilação direta de diversos Arenes (hetero) ricos em elétrons. Além disso, [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ também provou ser bem-sucedido na promoção de ciczações de dominó radicais fotoinduzidos de ynamides e cianamidas, proporcionando um acesso eficiente e direto ao complexo Tri-, Tetra-e nitrogênio pentacídrico heterociclos nas estruturas centrais de vários produtos naturais. Esta estratégia permitiu a síntese eficiente de rosettacin, Luotonin A, e deoxyvasicinone, produtos naturais que exibem atividades anticâncer, antimicrobial, anti-inflammatory e do antidepressivo. Essas transformações são ilustradas na Figura 1C. Do ponto de vista mecanicista, a ativação fotoinduzida de halogenetos orgânicos com [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ prossegue através de um ciclo catalítico raro de UC (i)/UC (i) */UC (0), que foi confirmado por extensos estudos mecanísticos e fotofísicos. Em particular, a excitação do estado de aterramento [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ [UC (i)] após a irradiação por luz visível leva à formação do complexo animado correspondente [(dpephos) (BCP) UC] PF₆* [UC (i) *] que é então reduzida pelo Amina sacrificial para gerar o correspondente [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ [UC (0)] espécies. Este (0) intermediário do UC é redutora bastante reduzir o carbono-ligação do halogênio de vários halogenetos orgânicos para gerar os radicais correspondentes, que podem então participar nas transformações acima mencionadas, junto com a regeneração do começo catalisador (Figura 1b).

Na seção a seguir, primeiro descrevemos o protocolo para sintetizar o photoactivatable [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ (cujas caracterizações de RMN e espectroscopia são apresentadas na seção de resultados representativos). A síntese é simples e particularmente conveniente, e simplesmente requer adição de 1 equivalente de dpephos e 1 equivalente de bcp a uma solução de cobre tetrakisacetonitrila (I) hexafluorfosfato em diclorometano. O desejado [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ é então isolado por precipitação do éter dietílico e pode ser facilmente Obtido em uma escala multigram (Figura 2a). Importante, o complexo de cobre isolado não é particular sensível ao oxigênio e à umidade e pode conseqüentemente ser segurado convenientemente sem as precauções específicas à excepção de ser armazenada longe da luz.

Em segundo lugar, descrevemos os protocolos para ativar os halogenetos orgânicos usando [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ irradiação de luz visível, concentrando-se em duas transformações diferentes. A primeira reação é a arilação direta de N-metilpirrol com 4-iodobenzonitrila usando quantidades catalíticas de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF₆ como catalisador fotoredox, dicyclohexylisobutylamine como o redutant sacrificial e potássio carbonato como a base irradiação a 420 nm (Figura 2b). A segunda reação é a ciclização radical da cianamida n-benzoil-n-[(2-iodoquinolina-3-yl) metil], utilizando o mesmo catalisador e redutant sacrificial, cuja ciclização conduz diretamente à luotonina a, um produto natural exibindo atividades anticâncer interessantes (Figura 2C). Protocolos detalhados são fornecidos para ambas as transformações.