Kooperative NHC‐ und Photoredox‐Katalyse zur Synthese β‐trifluormethylierter Alkylarylketone

Abstract

Trotz des großen Potentials der Radikalchemie in der organischen Synthese, sind N-heterozyklische Carben (NHC)-katalysierte Reaktionen, die radikalische Intermediate durchlaufen, kaum erforscht. In dieser Verçffentlichung wird eine Dreikomponentenkupplung von Aroylfluoriden, Styrolen und dem Langlois-Reagenz (CF 3 SO 2 Na) beschrieben. Kooperative Photoredox/NHC-Katalyse führt in mäßigen bis hohen Ausbeuten zu b-trifluormethylierten Alkylarylketonen mit guter funktioneller Gruppentoleranz. Die Alkenacyltrifluormethylierung läuft über Kreuzkupplung von Ketyl-mit benzylischen Radikalen ab. Die Ketylradikale werden dabei über SET-Reduktion von in situ erzeugten Acylazoliumionen gebildet und die benzylischen Radikale resultieren aus einer CF 3-Radikaladdition an das Alken. Aufgrund ihrer einzigartigen Lewis-Basizität und Nukleophilie wurden N-heterozyklische Carbene (NHCs) in weitreichenden Gebieten der organischen Synthesechemie als Organokatalysatoren genutzt. [1] Im Allgemeinen verlaufen NHC-katalysierte Reaktionen über die Bildung von Breslow-, [2] p-erweiterten Breslow-[3] oder Azolium-Intermediaten [4] ab, welche mit Elektrophilen oder Nukleophilen in ionischen Prozessen reagieren. Im Gegensatz dazu ist die NHC-Katalyse, die über Ein-Elektronentransfer-Prozesse (single electron transfer, SET) agiert und Kupplungen von radikalischen Intermediaten involviert, kaum erforscht. Im Jahr 2008 haben wir eine NHC-katalysierte Oxidation von Aldehyden zu TEMPO-Estern (TEMPO = 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-N-oxyl) entwickelt und damit gezeigt, dass Breslow-Intermediate durch das TEMPO-Radikal effizient zum entsprechenden Radikalkation SET-oxidiert werden kçnnen. [5] Wird die SET-Oxidation p-erweiterter Breslow-Intermediate betrachtet, zeigt das daraus resultierende Radikalkation Reaktivität in b-Position, die erfolgreich für b-CO -und b-CC -Bindungsknüpfungen über Radikal/Radikal-Kreuz-und Homokupplungen genutzt werden konnte (Schema 1 a, Weg a). [6] Des Weiteren kçnnen Enale, die in g-Angewandte Chemie

NHC-Mediated Photochemical/Electrochemical Synthesis of Carbonyl Compounds

“…NHC can also participate in the reaction by forming acylazolium intermediates and attaching the trifluoromethyl groups in the reaction. In 2020, Studer and co-workers 29 reported a three-component coupling catalyzed by cooperative photoredox and NHC to obtain various β-trifluoromethylated alkyl aryl ketones with good functional group tolerance (Scheme 15 ). Alkene acyltrifluoromethylation occurs by radical-radical cross-coupling of vinyl radicals and benzyl radicals.…”

Carbotrifluoromethylations of C−C Multiple Bonds (Excluding Aryl‐ and Alkynyltrifluoromethylations)

“…The employment of Langlois’ reagent in intermolecular carbonyltrifluoromethylation reaction of alkenes was accomplished by Studer [59] and Feng [60] in 2020 and 2022. In the first protocol the desired β‐trifluoromethylated ketones were obtained via cooperative NHC and photoredox catalysis utilizing aroyl fluorides (Scheme 64a), whereas the second method was accomplished in the presence of aliphatic and (hetero)aromatic aldehydes, 4‐CzIPN photocatalyst, and Dess‐Martin periodinane (DMP) (Scheme 64b).…”

Aminoacylation of Alkenes by Cooperative NHC and Photoredox Catalysis

“…9 Our contribution involved combining NHC catalysis with photoredox catalysis to realize an alkene acyltrifluoromethylation through a three-component coupling of aroyl fluorides, styrenes and the Langlois reagent. 10 Following these seminal reports, other two- and three-component coupling reactions involving NHC-bound ketyl radicals and various radical precursors were developed. 11 Moreover, the scope of cooperative NHC and photoredox catalysis could be further broadened by combination with a third catalytic mode, thereby realizing triple catalysis.…”