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Chemistry

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

Published: May 21, 2019 doi: 10.3791/59739
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2, 1, 2, 1
1Laboratoire de Chimie Organique, Service de Chimie et PhysicoChimie Organiques, Université libre de Bruxelles (ULB), 2Laboratoire de Chimie Organique et Photochimie, Service de Chimie et PhysicoChimie Organiques, Université libre de Bruxelles (ULB)

Summary

Protocolos detalhados e gerais são apresentados para a síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6, um catalisador fotoredox à base de cobre geral, e para seu uso em química sintética para a arilação direta de ligações C-H em Arenes (hetero) e radicais ciclização de halogenetos orgânicos.

Abstract

Nosso grupo relatou recentemente o uso de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 como um catalisador photoredox à base de cobre geral que provou ser eficiente para promover a ativação de uma ampla variedade de halogenetos orgânicos, incluindo os não ativados. Estes podem então participar em várias transformações radicais, tais como reações de redução e ciclização, bem como na arilação direta de vários (hetero) Arenes. Essas transformações proporcionam um acesso direto a uma variedade de pequenas moléculas de interesse em química sintética, bem como a produtos naturais biologicamente ativos. Ao todo, [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 atua como um catalisador photoredox conveniente que parece ser uma alternativa atraente, barata e complementar para o estado-da-arte de Iridium e catalisadores fotoredox baseados em rutênio. Aqui, relatamos um protocolo detalhado para a síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6, bem como as caracterizações de RMN e espectroscopia, e ilustramos seu uso em química sintética para a arilação direta de Arenes (hetero) e ciclização radical de halogenetos orgânicos. Em particular, a arilação direta de n-metilpirrol com 4-iodobenzonitrila para pagar 4-(1-metil-1H-pyrroll-2-yl) benzonitrila e a ciclização radical de n-benzoyl-n-[(2-iodoquinolina-3-yl) metil] cianamida para pagar o produto natural Luotonin a são detalhados. O escopo e as limitações deste catalisador fotororedox à base de cobre também são brevemente discutidos.

Introduction

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 visível2,3 . 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 photoredox5,6,7,8. 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 Fu12,13,14,15, Reiser16,17,18, 19 anos de , 20 e outros grupos21,22,23,24,25 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 cobre26,27, 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.

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Protocol

1. síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6

  1. Adicionar 3,73 g (10, 0 mmol) de cobre tetrakisacetonitrila (I) hexafluorophospódio e 5,39 g (10, 0 mmol) de DPEPhos a um balão de fundo redondo de 2 L equipado com uma barra de agitação magnética.
  2. Ajuste o balão de fundo redondo com um adaptador de vácuo de três pescoço conectado a uma linha de vácuo e uma linha de argônio.
  3. Evacuar o balão vácuo e aterro com argônio três vezes. Substitua o adaptador de vácuo de três pescoço por um septum de borracha.
    Nota: a reacção pode ser efectuada o ar com uma eficiência ligeiramente reduzida (ver secção de discussão para mais pormenores).
  4. Adicionar 800 mL de diclorometano seco.
    Nota: o dichloromethane é destilado recentemente de CaH2. A reação também pode ser realizada em diclorometano regular (99,8%) com eficiência semelhante (consulte a seção de discussão para obter detalhes).
  5. Misture a mistura de reacção durante 2 h no escuro (balão de reacção coberto com folha de alumínio) à temperatura ambiente (23-25 º c) uma atmosfera de argônio.
  6. Adicione 3,60 g (10, 0 mmol) de bcp a um balão de fundo redondo de 500 mL equipado com uma barra de agitação magnética.
  7. Ajuste o balão de fundo redondo com um adaptador de vácuo de três pescoço conectado a uma linha de vácuo e uma linha de argônio.
  8. Evacuar o balão vácuo e aterro com argônio três vezes. Substitua o adaptador de vácuo de três pescoço por um septum de borracha.
  9. Adicione 200 mL de diclorometano seco e mexa suavemente a suspensão até a dissolução completa do bcp.
  10. Adicione a solução de bcp no diclorometano à mistura da reação usando uma cânula.
  11. Mexa por uma hora adicional no escuro (balão de reação coberto com folha de alumínio) à temperatura ambiente (23-25 º c) uma atmosfera de argônio.
  12. Filtrar a mistura através de uma almofada de celite, lave com ca. 100 mL de diclorometano e concentrar o filtrado para ca. 50-100 mL pressão reduzida.
  13. Adicione o concentrado gota gota a 1 L de éter dietílico usando um funil de adição e com agitação vigorosa para induzir a precipitação do complexo desejado.
  14. Colete o precipitado pela filtração através de um vidro ruberoid (tamanho 3 do pore) e lave o precipitar com ca. 100 ml do éter dietílico.
  15. Seque o precipitado amarelo brilhante vácuo à temperatura ambiente (23-25 º C) por 5 h para recuperar 10,1 g (91% de rendimento) do complexo de cobre.
    Nota: um rendimento de 75% foi obtido quando a reação foi realizada o ar usando diclorometano destilado; um rendimento de 89% foi obtido quando a reação foi executada o argônio usando o dichloromethane regular; ao realizar a reação o ar com dichloromethane regular, a reação foi encontrada para ser menos eficiente e conduziu à pureza muito mais baixa (CA 70%, como estimada por 1H RMN com um padrão interno).
  16. Caracterizar [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 como relatado previamente31.

2. arilação direto do N-methylpyrrole com 4-iodobenzonitrile

  1. Adicionar 55 mg (0, 5 mmol) de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6, 59 mg (0,25 mmol) de diciclohexylisobutilamina (CY2NiBu), 138 mg (1,0 mmol) de K2co3 e 114 mg (0,50 mmol) de 4-iodobenzonitrila a um frasco para injetáveis de 10 ml em estufa.
  2. Adicionar uma barra de agitação magnética, selar o frasco com um septo de borracha, evacuar o frasco para injetáveis vácuo e aterro com argônio três vezes.
  3. Adicionar 5 mL de acetonitrila e 890 μL (10, 0 mmol) de N-metilpirrol. Substitua o septo de borracha por uma tampa de rosca.
    Nota: o acetonitrila é recentemente destilado da CaH2 e desgaseificado utilizando ciclos de congelamento-bomba-descongelação antes da utilização para garantir rendimentos e reprodutibilidade elevados.
  4. Mexa a mistura de reação por 3 dias à temperatura ambiente (23-25 º C) em um fotorreator irradiação de comprimento de onda de 420 nm.
    Nota: como alternativa ao uso de um fotorreator, a reação também pode ser convenientemente realizada usando tiras de LEDs azuis ou um dispositivo de fotoquímica com uma lâmpada LED azul (440 nm, 34 W). Essas configurações experimentais são mostradas na Figura 3 (ver resultados representativos) e uma discussão sobre seus respectivos resultados é fornecida na seção "discussão".
  5. Filtre a mistura de reacção através de uma almofada de celite, lave com cerca de 5 mL de éter dietílico e concentre o filtrado pressão reduzida.
  6. Purificar o resíduo bruto por cromatografia em coluna Flash sobre sílica gel (sistema eluente éter de petróleo/EtOAc: 90/10).
  7. Seque o composto puro vácuo à temperatura ambiente (23-25 º C) por 3 h para recuperar 65 mg (72% de rendimento) do pirrol C2-arilado desejado.
    Nota: o uso de tiras de LEDs azuis proporcionou um rendimento de 76% (69 mg), enquanto o uso de um dispositivo de fotoquímica com uma lâmpada LED azul (440 nm, 34 W) proporcionou um rendimento de 86% (78 mg).
  8. Caracterizar o composto puro como relatado previamente32.

3. ciclização de n-benzoil-n-[(2-iodoquinolina-3-yl) metil] cianamida a luotonina a

  1. Adicionar 37 mg (0, 9 mmol) de n-benzoyl-n-[(2-iodoquinolin-3-yl) metil] cianamida, 9 mg (9,0 μmol) de [(dpephos) (BCP) UC] PF6, 11 mg (0, 4 mmol) de CY2NiBu e 25 mg (0,18 mmol) de K2co3 para um frasco de 7 mL de forno seco equipado com uma barra de agitação magnética.
  2. Selar o frasco com um septo de borracha, evacuar o frasco para injetáveis vácuo e voltar a encher com argônio três vezes.
  3. Adicionar 2 mL de acetonitrila. Substitua o septo de borracha por uma tampa de rosca.
    Nota: o acetonitrila é destilado de CaH2 e desgaseificado utilizando ciclos de congelamento-bomba-descongelação antes da utilização para garantir rendimentos e reprodutibilidade elevados.
  4. Mexa a mistura de reação por 5 dias à temperatura ambiente (23-25 º C) em um fotorreator irradiação de comprimento de onda de 420 nm.
  5. Filtre a mistura de reacção através de uma almofada de celite, lave com cerca de 2 mL de diclorometano e concentre o filtrado pressão reduzida.
  6. Purificar o resíduo bruto por cromatografia em coluna Flash sobre sílica gel (sistema eluente: éter de petróleo/EtOAc 60:40).
  7. Seque o composto puro vácuo à temperatura ambiente (23-25 º C) durante 3 h para recuperar 20 mg (79% de rendimento) da luotonina a desejada.
  8. Caracterizar o Luotonin a desejado como relatado previamente29.

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Representative Results

Síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6
Como mostrado pelo protocolo descrito na seção acima, a síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 é particularmente conveniente e pode ser facilmente realizada em uma escala de multigrama. Os espectros de RMN de 1H e 13C indicam a formação do complexo puro (Figura 4A, B). Os dados espectroscópicos correspondem àqueles previamente relatados31.

1. º H NMR (400 MHz, CDCl3) δ (ppm): 7,83 (s, 2h), 7.47 (m, 12h), 7.40-7.32 (m, 2h), 7.29-7.17 (m, 8h), 6.94 (m, 18h), 2,52 (s, 6h). 13 anos de C NMR (100 MHz, CDCl3) δ (ppm): 158,5, 150,3, 144,0, 136,5, 133,9, 133,1, 133,0, 132,9, 132,5, 132,2, 132,0, 131,7, 130,1, 129,6, 129,5, 129,2, 128,7, 128,7, 128,6, 125,8, 125,8, 125,5, 125,4, 120,4, 27,5.

Os espectros de absorção e emissão de UV/VIS também foram gravados e são mostrados na Figura 4C, D. O espectro de absorção UV/VIS (acetonitrila, 10-4 M) apresenta duas bandas de absorção principais com dois máximos a 385 nm e 485 nm. O espectro de emissão (acetonitrila, 10-4 M), obtido por excitação a 445 nm, apresenta um máximo de 535 nm.

Arilação direta fotoredox catalisada por cobre de Arenes (hetero) com halogenetos de arilo
A arilação direta de N-metilpirrol com 4-iodobenzonitrila é representativa do uso de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 para promover a arilação direta de vários Arenes (hetero) ricos em elétrons irradiação de luz visível. O escopo da transformação é representado na Figura 5. Esses resultados são brevemente discutidos na próxima seção.

Quanto à caracterização de 4-(1-metil-1h-pirrol-2-yl) benzonitrila, os espectros de RMN de 1h e 13C indicam a formação do composto puro (Figura 6a, B). Os dados espectroscópicos correspondem àqueles relatados previamente32.

1. º H NMR (400 MHz, CDCl3) δ (ppm): 7,66 (d, j = 8,6 Hz, 2h), 7,50 (d, j = 8,6 Hz, 2h), 6,78 (app. t, j = 2,1 Hz, 1h), 6,35 (DD, j = 3,7 e 1,8 Hz, 1h), 6,23 (DD, j = 3,7 e 2,7 Hz, 1h), 3,71 (s, 3h). 13 anos de C NMR (100 MHz, CDCl3) δ (ppm): 137,8, 132,7, 132,3, 128,4, 125,9, 119,1, 110,8, 109,8, 108,7, 35,6.

A Figura 3 ilustra as três configurações experimentais que foram usadas com sucesso para realizar a arilação direta de Arenes (hetero) com halogenetos de arilo condições fotoredox. A reação pode ser realizada em um fotorreator com irradiação a 420 nm de comprimento de onda (Figura 3a), usando tiras de LEDs azuis disponíveis comercialmente (Figura 3B), ou usando um dispositivo de fotoquímica com uma lâmpada LED azul (440 nm, 34 W) (Figura 3C). Uma breve discussão sobre a diferença de eficiência entre as três configurações experimentais é dada na próxima seção.

Ciclização de dominó radical fotoinduzida de ynamides e cianamidas
A ciclização da cianamida de n-benzoil-n-[(2-iodoquinolina-3-yl) metil] para luotonina a é representativa do uso de [(dpephos) (BCP) UC] PF6 para promover a ciclização de dominó radical de ynamides e cianamidas contendo uma subunidade de iodoarilo convenientemente colocada. Estas ciczações, que proporcionam um acesso eficiente e direto aos heterociclos de nitrogênio Tri, Tetra e pentacídrico nas estruturas centrais de vários produtos naturais, são mostradas na Figura 7. Esses resultados são brevemente discutidos na próxima seção.

Os espectros de RMN de 1H e 13C indicam a formação do produto natural puro luotonina a (Figura 8a, B). Os dados espectroscópicos correspondem àqueles relatados previamente33.

1. º H NMR (300 MHz, CDCl3) δ (ppm): 8.49-8.41 (m, 3 h), 8,12 (d, j = 7,8 Hz, 1h), 7,95 (d, j = 7,5 Hz, 1 h), 7.89-7.82 (m, 2 h), 7.71-7.66 (m, 1 h), 7,58 (t, J = 8,1 Hz, 1 H), 5,34 (s, 2 h). 13 anos de C NMR (75 MHz, CDCl3) δ (ppm): 160,8, 152,7, 151,3, 149,5 (2 c), 134,7, 131,6, 130,8 (2 c), 129,5, 128,9 (2 c), 128,6, 128,0, 127,5, 126,5, 121,4, 47,4.

Figure 1
Figura 1 . [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 como um catalisador photoredox de cobre-base geral. (A). Propriedades gerais de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6. (B). mecanismo geral para a ativação de halogenetos orgânicos. (C). transformações representativas, incluindo redução, arilação direta e reações de ciclização. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 . Síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 e aplicação em síntese de produtos orgânicos/naturais. (A). Síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6. (B). arilação direto de N-methylpyrrole. (C). radical ciclização para Luotonin a. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 . Configurações experimentais utilizadas para a arilação direta de (hetero) Arenes condições fotoredox. (A). Solar. (B). tiras de LEDs azuis. (C). Photochemistry dispositivo e lâmpada LED azul. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4 . Caracterização de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6. (A). 1H NMR Spectrum (cdcl3, 400 MHz, 23 ° c). (B). 13c NMR Spectrum (cdcl3, 100 MHz, 23 ° c). (C). espectro de absorção de UV/VIS (acetonitrila, Argon, 23 ° c). D). espectro de emissões (acetonitrila, Argon, 23 ° c). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5 . Arilação direto photoredox cobre-catalisada de Arenes (hetero) com Halides do aril. Âmbito do substrato. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6 . Caracterização de 4-(1-methyl-1H-Pyrrol-2-yl) benzonitrile. (A). 1H NMR Spectrum (cdcl3, 400 MHz, 23 ° c). (B). 13c NMR Spectrum (cdcl3, 100 MHz, 23 ° c). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7 . Ciclização radical fotoinduzida do dominó de ynamides e de cyanamides. Âmbito do substrato. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8 . Caracterização de luotonina A. (A). 1H NMR Spectrum (cdcl3, 300 MHz, 23 ° c). (B). espectro de RMN de 13c (CDCl3, 75 MHz, 23 ° c). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6
A síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 é tipicamente realizada usando diclorometano seco (destilado antes do uso) e argônio para garantir o maior rendimento, pureza e boa reprodutibilidade. Como mencionado no protocolo, a síntese de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 pode ser realizada com diclorometano regular (99,8%) e/ou o ar com eficiências variáveis. Na verdade, enquanto o uso de diclorometano regular argônio proporcionou a mesma eficiência (89% de rendimento), realizando a reação com diclorometano destilado o ar só fornece o complexo desejado em um rendimento de 75%. Por fim, realizar a reação com diclorometano não-destilado o ar proporciona o complexo desejado com uma pureza visivelmente mais baixa (CA 70% como estimado por 1H RMN usando um padrão interno). Como consequência, pode-se concluir que a qualidade do diclorometano utilizado não tem um forte impacto na eficiência da reação (alto rendimento e pureza), desde que a reação seja conduzida argônio. Por outro lado, não é recomendável realizar a reação o ar, pois proporciona o complexo desejado com eficiência reduzida e, ainda mais importante, com menor pureza quando combinado com diclorometano não destilado.

Arilação direta fotoredox catalisada por cobre de Arenes (hetero) com halogenetos de arilo
Como ilustrado na Figura 5, a reação foi encontrada para ser bastante geral com uma série de Pirroles 2-arilated que estão sendo obtidos em rendimentos justos a bons. Notável, os iodedes do aril substituídos com um brometo ou um da são materiais começando convenientes e oferecem conseqüentemente um ponto começar para um funcionalização e uma valorização mais adicionais dos biaryls correspondentes. Os pirróis protegidos pelo BOC também mostraram-se prontamente arilados com uma variedade de iodedes de arilo, enquanto a reação também pode ser estendida à arilação de alguns anéis de benzeno ricos em elétrons, como 2, 4, 6-mesitylene, 2, 4, 6-trimetoxibenzeno e 1,3- dimetoxibenzeno. Finalmente, os brometos de arilo de elétrons mais desafiadores também podem ser usados para a arilação direta de N-metilpirrol enquanto os brometos de arilo não ativados e os cloretos de arilo não são reativos as condições de reação, o que provavelmente representa o principal limitação deste procedimento. Ao todo, esses resultados mostram que [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 ativa eficientemente a ligação carbono-halogênio de vários haletos de arilo para promover a arilação direta de alguns (hetero) Arenes que têm de ser utilizados em grande excesso para alcançar uma boa eficiência. Esta limitação é, no entanto, comum à maioria dos procedimentos relatados até à data promovendo a mesma transformação.

Como mencionado na seção de protocolo, a arilação direta fotoredox catalisada por cobre de Arenes (hetero) com halogenetos de arilo é realizada principalmente usando um fotorreator com irradiação a 420 nm. Alternativamente, o uso de configurações experimentais mais simples e prontamente disponíveis também foi demonstrado, com o uso de tiras de LEDs azuis disponíveis comercialmente, bem como de um dispositivo de fotoquímica com uma lâmpada LED azul (440 nm, 34W). Curiosamente, pequenas mas perceptíveis diferenças na eficiência são observadas usando esses três dispositivos. Enquanto o fotorreator e as tiras de LEDs azuis oferecem o produto arilado desejado em rendimentos comparáveis (72% e 76%, respectivamente), o dispositivo de fotoquímica com uma lâmpada LED azul proporciona o maior rendimento no produto desejado (86%). Isto é provavelmente devido à quantidade de luz que realmente penetra na mistura de reação, pois é bem sabido que a penetração de luz visível em solução contendo espécies fotoativas é bastante baixa. Como consequência, a quantidade de catalisador fotoredox que é realmente ativada em solução, e que é responsável pela catálise, também pode ser de alguma forma limitada e se tornar o fator limitante. Entre as três configurações experimentais utilizadas para a arilação direta de N-metilpirrol com 4-iodobenzonitrila, o aparelho fotoquímico com lâmpada LED azul certamente é o mais intenso, o que leva à maior quantidade de complexo animado e, portanto, a um maior eficiência. Tais considerações são igualmente críticas para escalar acima tais processos fotoinduzida que são executados provavelmente mais convenientemente condições contínuas do fluxo em escalas maiores34,35.

Ciclização de dominó radical fotoinduzida de ynamides e cianamidas
Como ilustrado na Figura 7, [(Dpephos) (BCP) UC] PF6 mostrou-se um promotor efetivo irradiação de luz visível para a ciclização radical de dominó de vários ynamides e cianamidas, proporcionando nitrogênio Tri-, Tetra ou pentacídrico heterociclos, em rendimentos justos a bons dos precursores prontamente disponíveis, nas estruturas do núcleo de vários produtos naturais. Esta estratégia permitiu a síntese de rosettacin, Luotonin A, e deoxyvasicinone, produtos naturais do grande interesse que possuem atividades anticâncer, antimicrobial, anti-inflammatory e do antidepressivo. Notável, a ciclização de ynamides e cianamidas já tinha sido descrita por malacria usando mais clássicas condições baseadas em estanho33,36, ou condições fotoredox por Yu usando o altamente reduzindo fac-ir (ppy) 3 como o catalisador photoredox37. Quando comparado com os métodos previamente relatados, o novo sistema fotoredox à base de cobre que nós relatado parece ser uma alternativa atrativa porque fornece o espaço e rendimentos similares da carcaça ao evitar o uso de altamente tóxico Bu3SNH (Malacria) ou caro fac-ir (ppy)3 (Yu). Globalmente, este sistema provou sua eficiência para a ativação de várias ligações de arilo-carbono-halogéneo não ativadas, levando a estruturas-chave na síntese orgânica, bem como na descoberta de drogas e síntese de produtos naturais.

Ao todo, os resultados discutidos acima destacam a eficiência de [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 como uma alternativa aos fotocatalisadores baseados em Iridium e rutênio. Níveis semelhantes de eficiência podem ser obtidos com um catalisador à base de cobre que é muito mais fácil de preparar e muito menos caro. A síntese do fotocatalisador à base de cobre é, além disso, altamente modular, que abre caminho para o projeto e desenvolvimento de catalisadores de segunda geração abordando as principais limitações atendidas com [(DPEPhos) (BCP) UC] PF6 (i.e., o bastante alto o carregamento do catalizador ainda exigiu em a maioria de casos e de sua unability para ativar alguns brometos do aril e cloretos do aril).

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado pela Université Libre de Bruxelles (ULB), a Fédération Wallonie-Bruxelles (ARC Consolidator 2014-2019), Innoviris (projeto PhotoCop), e a ação COST CM1202. M.P. reconhece o Fonds pour la Formation à la Recherche dans l' industrie et dans l' Agriculture (F.R.I.A.) para a bolsa de pós-graduação. A TC reconhece o Fonds de la Recherche Scientifique (FNRS) para a bolsa de pesquisa.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Material
Bathocuproine (bcp) Acros 161340010
Acetonitrile, 99.9+ Acros 326811000
Celite 545 Acros 349670025
Bis[(2-diphenylphosphino)phenyl] ether (DPEphos) Acros 383370050
Calcium hydride Acros C/1620/48
Dichloromethane, 99.8% Fisher Chemical D/1852/25
Dietyl ether, >= 99% Fisher Chemical D/2400/MS21
Ethyl acetate Fisher Chemical E/0900/25
N-Methylpyrrole, 99% Sigma Aldrich M78801
4-Iodobenzonitrile, 98% Combi-Blocks OR-3151
Petroleum ether (40-60 °) Fisher Chemical P/1760/25
Potassium carbonate, anhydrous Fisher Chemical P/4120/60
Tetrakisacetonitrile copper(I) hexafluorophosphate, 97% Sigma Aldrich 346276
Equipment
1H and 13C NMR spectrometer Bruker Avance 300 Spectrometer
1H and 13C NMR spectrometer Varian VNMRS 400 Spectrometer
420 nm light tubes Luzchem LZC-420
Blue LEDs lamp Kessil H150-Blue
Blue LEDs strips Eglo 92065
Photochemistry Device PhotoRedOx Box Hepatochem HCK1006-01-016
Photoreactor Luzchem CCP-4V
Spectrofluorimeter Shimadzu RF-5301PC
UV/Vis spectrometer Perkin Elmer Lambda 40

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[(DPEPhos) (BCP) UC] PF<sub>6</sub>: um catalisador Photoredox cobre-baseado geral e amplamente aplicável
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Baguia, H., Deldaele, C., Michelet, B., Beaudelot, J., Theunissen, C., Moucheron, C., Evano, G. [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst. J. Vis. Exp. (147), e59739, doi:10.3791/59739 (2019).

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