Fosforilação C-H regiosseletiva conduzida eletroquimicamente de metalocenos do grupo 8

Nature Communications volume 13, número do artigo: 3496 (2022) Citar este artigo

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Os metalocenos são estruturas privilegiadas para síntese e catálise. No entanto, a funcionalização C-H desidrogenativa direta de metalocenos assimétricos sofre de problemas de reatividade e seletividade. Aqui, relatamos uma fosforilação C-H regiosseletiva conduzida eletroquimicamente de metalocenos do grupo 8. Investigações mecanísticas indicam que este acoplamento cruzado desidrogenativo ocorre através de uma substituição radical eletrofílica do metaloceno por um radical fosforil, facilitada pelo próprio metaloceno. Este trabalho não só oferece uma síntese eficiente e divergente de metalocenos fosforilados, mas também fornece um guia para interpretar a reatividade e regiosseletividade para a funcionalização C-H de metalocenos assimétricos.

Desde a sua descoberta no início da década de 19501,2,3,4,5, o ferroceno e seus derivados metalocenos têm recebido ampla atenção devido às suas amplas aplicações na física6, na ciência dos polímeros7 e na medicina8, 9. No que diz respeito à síntese orgânica e catálise, o metaloceno fosfinas à base de fosfinas provaram ser ligantes ou catalisadores privilegiados (Fig. 1a) . Embora existam métodos bem estabelecidos para a síntese de metalocenos simples e não substituídos, a construção de derivados de metalocenos substituídos continua a ser um desafio. Duas abordagens gerais foram utilizadas para a síntese de metalocenos substituídos. A primeira estratégia é a coordenação dos precursores da ciclopentadienila substituída com o complexo metálico correspondente (Fig. 1b)21,22,23. Embora confiável, esta abordagem geralmente requer a síntese em várias etapas de precursores de ciclopentadienil substituídos e quantidades estequiométricas de bases fortes. A segunda estratégia envolve a funcionalização C-H do metaloceno. Este último apresenta uma melhor economia de passos, mas depende de bases fortes ou de grupos diretores pré-instalados24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38. Portanto, é de grande importância enfrentar os desafios no desenvolvimento de um protocolo eficiente e conciso para a construção de metalocenos substituídos.

a Metalocenos representativos e seus derivados. b Estratégias gerais de síntese de metalocenos substituídos e seus derivados. c Desafios de regiosseletividade na funcionalização desidrogenativa direta de metalocenos assimétricos. d Este trabalho: Fosforilação regiosseletiva de C-H conduzida eletroquimicamente de metalocenos do grupo 8.

Comparado com o complexo bisciclopentadienil, a funcionalização direta C-H dos indenil metalocenos representa um desafio adicional no regiocontrol. Apresentando seis ligações sp2 C-H semelhantes na porção indenila, o indenil metaloceno substituído em 4 é um substrato assimétrico representativo para a funcionalização C-H (Fig. 1c). Teoricamente, seria de esperar que se formassem seis possíveis regioisómeros. Propomos desenvolver um sistema para controlar a regiosseletividade através da diferenciação site-seletiva das seis ligações sp2 C − H semelhantes. Com base no princípio da conservação de massa, esta funcionalização direta C − H irá gerar um equivalente molar de gás hidrogênio ou um subproduto associado. Normalmente, um oxidante externo é necessário como eliminador de hidrogênio. Enquanto isso, a síntese eletroquímica39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51 é um método poderoso para facilitar reações oxidativas de acoplamento cruzado52,53,54,55,56,57, 58 sob condições livres de oxidantes externos através de oxidação anódica. Especialmente, a fosforilação eletroquímica surgiu como uma abordagem complementar aos métodos convencionais para a formação de ligações CP.

Aqui, relatamos uma eficiente fosforilação regiosseletiva de C-H de metalocenos do grupo 8 (Fig. 1d). Este protocolo de acoplamento cruzado oxidativo apresenta amplo escopo de substrato e condições suaves, evitando o uso de grupos direcionadores e oxidantes externos.