VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Application of novel catalytic photoredox procedures with boronic acids in the synthesis of branch aliphatics amines and N-heteroarenes

Abstract

Photoredox catalysis has emerged as a powerful technique for organic synthesis. Boron chemistry has experienced a renaissance in this context, as several boron derivatives can be used as radical precursors. After exploring the conditions needed for the activation of boronic acids towards oxidation by the photocatalyst to form reactive radicals both experimentally and theoretically, we joined our efforts to demonstrate the suitability of this chemistry for ensemble complex molecular scaffolds. In our first example, we developed a visible-light promoted photoredox-cobalt catalyzed Minisci reaction to obtain substituted N-heteroarenes under mild conditions and avoid using stoichiometric (inorganic) oxidants. The protocol proved very regioselective, fast, high yielding, easy to scale up and flow-compatible. Theoretical calculations suggested that secondary interactions in reacting fragments stabilized the transition state for the attack in the C1 and C2 positions of isoquinolines and quinolines, respectively. In a second example, we further expanded the scope of this kind of photoredox chemistry and developed a four-component process for synthesizing complex aliphatic amines. Boronic acids (derivatives) were coupled with several styrenes, anilines and aldehydes in moderate to good yields using an organophotoredox-catalyst . In this process, in situ formed imines play a dual role as substrate and Lewis base activator of alkyl boronic acid derivatives.

Resumen

La catálisis fotoredox se ha convertido en una poderosa técnica para la síntesis orgánica. La química del boro ha experimentado un renacimiento en este contexto, ya que varios derivados del boro pueden utilizarse como precursores de radicales. Después de explorar las condiciones necesarias para la activación de los ácidos borónicos hacia la oxidación por el fotocatalizador para formar radicales reactivos tanto experimental como teóricamente, unimos nuestros esfuerzos para demostrar la idoneidad de esta química para ensamblar estructuras moleculares complejas. En nuestro primer ejemplo, desarrollamos una reacción fotoredox de Minisci catalizada por cobalto y promovida por luz visible para obtener N-heteroarenos sustituidos en condiciones suaves y evitar el uso de oxidantes (inorgánicos) en cantidad estequiométrica. El protocolo demostró ser muy regioselectivo, rápido, de alto rendimiento, fácil de ampliar y compatible con el flujo. Los cálculos teóricos sugirieron que las interacciones secundarias en los fragmentos que reaccionaban estabilizaron el estado de transición para el ataque en las posiciones C1 y C2 de isoquinolinas y quinolinas, respectivamente. En un segundo ejemplo, ampliamos aún más el alcance de este tipo de química fotoredox y desarrollamos un proceso de cuatro componentes para sintetizar aminas alifáticas complejas. Se acoplaron (derivados de) ácidos borónicos con varios estirenos, anilinas y aldehídos con rendimientos de moderados a buenos utilizando un catalizador organofotoredox. En este proceso, las iminas formadas in situ desempeñan un doble papel como sustrato y activador de base de Lewis de derivados del ácido alquilborónico.