Onlangs, fotoredox-katalyse is naar voren gekomen als een aantrekkelijke koppelingspartner voor overgangsmetaalkatalyse, metallafotokatalyse genoemd, om nieuwe synthetische methoden te ontwikkelen en de efficiëntie van bestaande transformaties te verbeteren. Omgekeerd, de meeste van deze duale katalytische platforms zijn gericht op het gebruik van homogene fotoredox-katalysatoren zoals op Ru- en Ir gebaseerde polypyridylcomplexen en organische kleurstoffen. De toepassingen van deze verbindingen worden beperkt door hun hoge kosten en slechte stabiliteit, herstel, en herbruikbaarheid.

Aryl-heterocycli zijn alomtegenwoordige structurele motieven in veel bioactieve natuurlijke producten en farmaceutische producten. Het ontwikkelen van effectieve en duurzame strategieën om deze hoogwaardige verbindingen te produceren is een al lang bestaand doel in de synthetische chemie. De meest eenvoudige benadering is de directe C-H-functionalisatie van heterocycli. Do en Daugulis rapporteerden door koper gekatalyseerde C-H-arylering van heterocyclische C-H-bindingen met aryljodiden. Echter, zware omstandigheden en hoge temperaturen beperken hun praktische toepassing ernstig. De groep van Ackerman ontdekte dat de aryleringsreactie kon worden uitgevoerd via foto-geïnduceerde koperkatalyse onder UV-licht in afwezigheid van een fotokatalysator, waar in het algemeen een extra ligand en een overmaat aan aryljodiden nodig waren.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Chenliang Su'-groep van de Universiteit van Shenzhen heeft met succes een semi-heterogeen foto-Cu-duaal-katalytisch systeem ontwikkeld voor multi-type kruiskoppelingsreacties. Dit unieke katalytische systeem zou milde C-H-arylering mogelijk maken onder bestraling met zichtbaar licht met een breed substraatbereik. Goede tot uitstekende opbrengsten werden verkregen met aanzienlijke plaatsselectiviteit en functionele groepstolerantie. Opmerkelijk, dit milde proces maakte het mogelijk om natuurlijke alkaloïde producten te produceren, zoals balsoxine en texamine in één stap. Indrukwekkend, dit dubbele katalytische systeem zou ook C-S en C-Se-vormende kruiskoppelingen (chalcogenering) en C-N kruiskoppelingsreacties van aromatische N -heterocycli effectief, demonstreert de veelzijdigheid van het dubbele katalytische systeem. Concurrerende opbrengsten werden verkregen in vergelijking met eerder gerapporteerde foto-geïnduceerde koperkatalyse onder UV-licht. Deze milieuvriendelijke en kosteneffectieve polymere halfgeleider vertoont een betere fotokatalytische reactiviteit dan veel dure en niet-recyclebare homogene overgangsmetaalcomplexen. Verder, de PCN-fotokatalysator zou zijn reactiviteit kunnen behouden, zelfs na zes-run experimenten. De superieure herbruikbaarheid van PCN-fotokatalysator en de eenvoudige schaalbaarheid ervan benadrukken het praktische potentieel van deze methode.

Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschapsbulletin .