Resumen de Observació directa de cicles redox de Ag(I)/Ag(III) de dos electrons en catàlisi de funcionalització d’halurs d’aril

Marc Font, Ferran Acuña Parés, Teodor Parella Coll, Jordi Serra Parareda, Josep M. Luis, Julio Lloret Fillol, Miquel Costas Salgueiro, Xavier Ribas Salamaña

• català

  La plata és avui dia àmpliament utilitzada en catàlisi homogènia per a la síntesi de compostos orgànics a causa del seu caràcter d’àcid de Lewis i el seu poder oxidant. La Ag(I) és un potent oxidant monoelectrònic que troba utilitat en un gran nombre de processos catalítics. Tanmateix, els cicles catalítics de dos electrons, molt comuns en la química organometàl·lica dels metalls nobles, no han estat mai considerats possibles per a la plata. En aquest estudi descrivim un cicle catalític Ag(I)/Ag(III) que és operatiu en una reacció model d’acoblament creuat per a la formació d’enllaços C–O. Espècies aril–Ag(III) han estat inequívocament identificades com a intermedis d’aquest cicle catalític. L’estudi de la síntesi i la reactivitat de l’esmentat complex ha permès per primera vegada la caracterització de les etapes d’addició oxidant i eliminació reductiva de formació d’enllaços carboni–nucleò-fil en centres monometàl·lics de plata. El present treball demostra que els processos d’eliminació reductiva en espècies aril–Ag(III) són efectius en reaccions d’acoblament creuat per a la formació d’enllaços C–O, C–N, C–S, C–C i C–halur, incloses les reaccions de fluoració d’arils. Aquest estudi suposa un punt de partida per a l’expansió de la química redox Ag(I)/Ag(III) a noves metodologies per a la síntesi orgànica, en analogia a la química d’acoblament creuat del coure o el pal·ladi. A més, els resultats descrits proporcionen una comprensió mecanística fonamental única en les reaccions d’acoblament creuat catalitzades per plata i refuten la concepció generalment acceptada que la química redox de la plata només pot provenir de processos d’un sol electró.Paraules clau: Acoblament creuat, alts estats d’oxidació, química redox, mecanismes de reacció, plata.

• English

  Silver is extensively used in homogeneous catalysis for organic synthesis owing to its Lewis acidity and unique high oxidation power. The high oxidation potential of Ag(I) makes it a powerful one-electron oxidant that finds utility in a large number catalytic processes. However, two-electron redox catalytic cycles, most common in noble metal organometallic reactivity, have never been considered. Herein we show that an Ag(I)/Ag(III) catalytic cycle is operative in a model C–O cross-coupling reaction. Aryl–Ag(III) species have been unequivocally identified as an intermediate in the catalytic cycle. The study of the synthesis and reactivity of this complex has enabled for the first time the direct characterization of aryl halide oxidative addition and carbon–nucleophile bond-forming reductive elimination steps at monometallic silver centers. This report demonstrates that reductive elimination processes at aryl–Ag(III) species are effective for C–O, C–N, C–S, C–C and C–halide coupling reactions, including aryl fluorination. We anticipate our study as the starting point for expanding Ag(I)/Ag(III) redox chemistry into new methodologies for organic synthesis, resembling well-known copper or palladium cross-coupling catalysis. Furthermore, findings described herein provide a unique fundamental mechanistic understanding of Ag-catalyzed cross-coupling reactions and dismiss the generally accepted conception that silver redox chemistry can only arise from one-electron processes.Keywords: Cross-coupling, high oxidation states, redox chemistry, reaction mechanisms, silver.