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[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst
Published on: May 21, 2019
Exploraciones computacionales de los mecanismos y las selectividades dirigidas por ligandos de las reacciones de tipo
Gavin O Jones1, Peng Liu, K N Houk
1Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.
Los estudios computacionales revelan que la elección del ligando dicta la selectividad en las reacciones de acoplamiento de tipo Ullmann catalizadas por cobre. El ligando específico influye en si se produce la arilación N- u O, principalmente durante el paso de activación del haluro de arilo.
Área de la Ciencia:
- Química organometálica Química orgánica de los metales.
- Química computacional es la química computacional.
- La catálisis por catálisis.
Sus antecedentes:
- Las reacciones de acoplamiento tipo Ullmann son cruciales para la formación de enlaces C-N y C-O.
- La selección de ligandos tiene un impacto significativo en la selectividad y la eficiencia de las reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por cobre.
- Trabajos experimentales anteriores destacaron selectividades dirigidas por ligandos en la N- versus O-arilación utilizando complejos específicos de cobre (I).
Objetivo del estudio:
- Para investigar computacionalmente el origen de las selectividades dirigidas por ligandos en las reacciones de acoplamiento de tipo Ullmann.
- Esclarecer los mecanismos que rigen la N- versus O-arilación por complejos beta-diketona- y 1,10-fenantrolina-ligados Cu (I).
- Determinar los factores que controlan la selectividad en las reacciones que involucran metanol, metilamina e iodobenzeno.
Principales métodos:
- Los cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) se emplearon para estudiar las vías de reacción.
- Los cálculos se centraron tanto en la formación de nucleófilos como en los pasos de activación del haluro de arilo.
- Se utilizaron múltiples funciones DFT para garantizar la solidez de los hallazgos.
Principales resultados:
- La selectividad dirigida por ligandos surge de la etapa de activación del haluro de arilo, no de la formación inicial del complejo.
- El mecanismo de reacción (transferencia de un solo electrón [SET] o transferencia de átomo de yodo [IAT]) depende de las propiedades del ligando y del nucleófilo.
- Los ligandos beta-dicatona favorecen la N-arilación a través de los mecanismos SET, mientras que los ligandos fenantrolina favorecen la O-arilación a través de los mecanismos IAT.
Conclusiones:
- Los estudios computacionales de DFT explican con precisión las selectividades de N- versus O-arilación experimentalmente observadas en acoplamientos de tipo Ullmann.
- Las propiedades electrónicas del ligando y el nucleófilo dictan la vía de reacción dominante (SET o IAT).
- La comprensión de estos detalles mecánicos permite el diseño racional de catalizadores para la formación selectiva de enlaces C-N y C-O.
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