A Proton-Coupled Electron Transfer Strategy to the Redox-Neutral Photocatalytic CO2 Fixation

质子耦合电子转移 氧化还原 电子转移 化学 密度泛函理论 光催化 质子 循环伏安法 光化学 催化作用 电化学 组合化学 计算化学 物理化学 有机化学 电极 物理 量子力学
作者
Pietro Franceschi,Elena Rossin,Giulio Goti,Angelo Scopano,Alberto Vega‐Peñaloza,Mirco Natali,Deepak Singh,Andrea Sartorel,Luca Dell’Amico
出处
期刊:Journal of Organic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:88 (10): 6454-6464 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.joc.2c02952
摘要

Herein, we report our study on the design and development of a novel photocarboxylation method. We have used an organic photoredox catalyst (PC, 4CzIPN) and differently substituted dihydropyridines (DHPs) in combination with an organic base (1,5,7-triazabicyclodec-5-ene, TBD) to access a proton-coupled electron transfer (PCET) based manifold. In depth mechanistic investigations merging experimental analysis (NMR, IR, cyclic voltammetry) and density-functional theory (DFT) calculations reveal the key activity of a H-bonding complex between the DHP and the base. The thermodynamic and kinetic benefits of the PCET mechanism allowed the implementation of a redox-neutral fixation process leading to synthetically relevant carboxylic acids (18 examples with isolated yields up to 75%) under very mild reaction conditions. Finally, diverse product manipulations were performed to demonstrate the synthetic versatility of the obtained products.

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