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Cobalt-catalyzed late-stage functionalization of arenes through metal-ligand cooperation

Descrizione del progetto

Un catalizzatore più sostenibile al servizio di determinate funzionalizzazioni impegnative in fase avanzata

I complessi a tenaglia sono catalizzatori consolidati costituiti da un nucleo metallico e un cosiddetto ligando tipo tenaglia che hanno fatto progredire notevolmente il settore della sintesi organica grazie alla loro stabilità e versatilità. I complessi di cobalto legati a tenaglia rappresentano alternative promettenti ai catalizzatori che utilizzano il metallo prezioso iridio. Tuttavia, fino ad ora non sono stati in grado di eseguire funzionalizzazioni in fase avanzata più impegnative. Grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto CobaltLSF sta spianando la strada all’impiego del cobalto per la catalizzazione di una tale funzionalizzazione, ovvero di un tipo di idrocarburo ciclico (arene) con l’aiuto di un ligando a tenaglia inedito.

Obiettivo

The depleting reserves of precious metals within the Earth’s crust has made their replacement with more abundant first-row transition metals of paramount importance. Pincer-ligated cobalt complexes have shown a unique ability to recapitulate the reactivity of commonly employed iridium catalysts for arene C–H borylation but, notably, with complementary ortho-to-fluorine site selectivity. However, the lower activity and functional group tolerance of cobalt catalysts has precluded their use in more demanding late-stage applications, depriving chemists of the possibility to selectively functionalize fluoroarenes within complex molecules. “CobaltLSF” aims to unlock the full potential of Co-catalyzed arene C–H functionalization with the use of a novel carbene-containing NCN-pincer ligand that is designed to promote metal-ligand cooperation to address three main challenges: (1) chemoselectivity, by facilitating key steps such as C–H bond cleavage and bond-forming reductive elimination, improving the efficiency of desired catalytic processes over competing side-reactions; (2) site selectivity, through ligand-assisted C–H activation which is predicted to result in a rapidly reversible process that would reinforce ortho-to-fluorine selectivity; (3) direct C–H alkylation using olefin coupling partners, with the aim of expanding the bond-forming capabilities of cobalt catalysis beyond C–H borylation in the context of a green, waste-free method for installing alkyl chains. Alongside the development of (NCN)Co catalysts, their application to the late-stage functionalization (LSF) of fluoroarene-containing drugs will be examined and their chemo- and site selectivity benchmarked against known LSF methods, providing useful comparative data for end-users, such as medicinal chemists. Overall, the successful realization of the proposal is expected to have far-reaching implications for the use of carbene-containing pincer ligands in C–H functionalization with earth-abundant metals.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinatore

MAX PLANCK INSTITUT FUER KOHLENFORSCHUNG
Contributo netto dell'UE
€ 246 669,12
Indirizzo
KAISER WILHELM PLATZ 1
45470 Muelheim An Der Ruhr
Germania
Regione
Nordrhein-Westfalen Düsseldorf Mülheim an der Ruhr
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 246 669,12

Partner (1)