Recentemente, la catalisi fotoredox è emersa come un interessante partner di accoppiamento per la catalisi dei metalli di transizione, denominata metallafotocatalisi, sviluppare nuove metodologie sintetiche e migliorare l'efficienza delle trasformazioni consolidate. Al contrario, la maggior parte di queste piattaforme catalitiche doppie si è concentrata sull'uso di catalizzatori fotoredox omogenei come complessi polipiridilici a base di Ru e Ir e coloranti organici. Le applicazioni di questi composti sono limitate dal loro costo elevato e dalla scarsa stabilità, recupero, e riutilizzabilità.

Gli eterocicli arilici sono motivi strutturali onnipresenti in molti prodotti naturali e farmaceutici bioattivi. Lo sviluppo di strategie efficaci e sostenibili per produrre questi composti di alto valore è un obiettivo di vecchia data nella chimica di sintesi. L'approccio più diretto è la funzionalizzazione diretta C–H degli eterocicli. Do e Daugulis hanno riportato un'arilazione C–H catalizzata da rame di legami C–H eterociclici con ioduri arilici. Però, condizioni gravose e temperature elevate limitano fortemente la loro applicazione pratica. Il gruppo di Ackerman ha scoperto che la reazione di arilazione potrebbe essere eseguita tramite catalisi di rame fotoindotta sotto luce UV in assenza di un fotocatalizzatore, dove erano generalmente richiesti un ligando extra e una quantità eccessiva di ioduri arilici.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal gruppo del Prof. Chenliang Su' dell'Università di Shenzhen ha sviluppato con successo un sistema foto-Cu-dual-catalitico semieterogeneo per reazioni di cross-coupling multi-tipo. Questo esclusivo sistema catalitico potrebbe consentire una leggera arilazione C–H sotto irraggiamento di luce visibile con un ampio ambito di substrato. Sono state ottenute rese da buone a eccellenti con un'apprezzabile selettività del sito e tolleranza ai gruppi funzionali. In particolare, questo delicato processo ha permesso di produrre prodotti naturali alcaloidi, come balsoxin e texamina in un unico passaggio. Impressionante, questo doppio sistema catalitico potrebbe anche consentire a C–S e C–Se di formare accoppiamenti incrociati (calcogenazione) e reazioni di accoppiamento incrociato C–N di aromatici n -eterocicli in modo efficace, dimostrando la versatilità del doppio sistema catalitico. Sono state ottenute rese competitive rispetto alla catalisi di rame fotoindotta precedentemente riportata sotto luce UV. Questo semiconduttore polimerico ecologico ed economico mostra una migliore reattività fotocatalitica rispetto a molti complessi di metalli di transizione omogenei costosi e non riciclabili. Ulteriore, il fotocatalizzatore PCN potrebbe mantenere la sua reattività anche dopo sei esperimenti. La superiore riutilizzabilità del fotocatalizzatore PCN e la sua facile scalabilità evidenziano ulteriormente il potenziale pratico di questo metodo.

La ricerca è stata pubblicata su Bollettino Scientifico .