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Photochemical generation of radicals from alkyl electrophiles using a nucleophilic organic catalyst

DOI:10.1038/s41557-018-0173-x 期刊:Nature Chemistry 出版年份:2018 更新时间:2025-09-10 09:29:36
摘要: Chemists extensively use free radical reactivity for applications in organic synthesis, materials science, and life science. Traditionally, generating radicals requires strategies that exploit the bond dissociation energy or the redox properties of the precursors. Here, we disclose a photochemical catalytic approach that harnesses different physical properties of the substrate to form carbon radicals. We use a nucleophilic dithiocarbamate anion catalyst, adorned with a well-tailored chromophoric unit, to activate alkyl electrophiles via an SN2 pathway. The resulting photon-absorbing intermediate affords radicals upon homolytic cleavage induced by visible light. This catalytic SN2-based strategy, which exploits a fundamental mechanistic process of ionic chemistry, grants access to open-shell intermediates from a variety of substrates that would be incompatible with or inert to classical radical-generating strategies. We also describe how the method’s mild reaction conditions and high functional group tolerance could be advantageous for developing C–C bond-forming reactions, for streamlining the preparation of a marketed drug, for the late-stage elaboration of biorelevant compounds and for enantioselective radical catalysis.
作者: Bertrand Schweitzer-Chaput,Matthew A. Horwitz,Eduardo de Pedro Beato,Paolo Melchiorre
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To develop a photochemical catalytic approach for generating carbon radicals from alkyl electrophiles using a nucleophilic organic catalyst, enabling applications in organic synthesis, materials science, and life science.

The study presents a novel photochemical strategy for generating carbon radicals from alkyl electrophiles using a nucleophilic organic catalyst under mild conditions. This method expands the scope of radical generation to substrates incompatible with traditional strategies, offering potential applications in complex molecule synthesis and drug discovery.

The strategy is limited to substrates with leaving groups suitable for SN2 displacement. Substrates with poor leaving groups or those not prone to SN2 processes remain unreacted.

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