Nature veröffentlicht Studie zu irreversibler Metall-zu-Ligand-Ladungstransfer in Kupferkomplexen

Studiendetails

Eine Studie mit dem Titel „Carbon radical generation by irreversible metal-to-ligand charge transfer“ wurde am 04 November 2026 in Nature veröffentlicht. Die Autoren sind Zhiqiang Wei, Xiang Li, Lin Xiao, Yu He, Zhao Liu, Kaidi Zhu, Chuanfa Ni, Xiao-Song Xue und Jinbo Hu. Der Artikel ist zitierbar und trägt eine permanente DOI: Er wurde am 14 April 2026 eingereicht und am 28 Oktober 2026 akzeptiert. Die bereitgestellte Version unterliegt weiteren Bearbeitungen und wird automatisch durch die endgültige Version of Record ersetzt.

Forschungsergebnisse

Die Studie berichtet über eine Klasse isolierbarer Kupfer-Heteroaryl-Sulfon-Komplexe, die unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht einen irreversiblen, durch MLCT getriebenen Fragmentierungsprozess durch C–S-Bindungsbruch innerhalb des koordinierten Sulfonliganden durchlaufen und dabei kohlenstoffzentrierte Radikale erzeugen. Spektroskopische und computergestützte Studien stützen die Bildung von MLCT-abgeleiteten angeregten Zuständen und einen niedrigbarrierigen Pfad für den C–S-Bindungsbruch.

Die Reaktivität ist weitgehend unabhängig von den Reduktionspotentialen der entsprechenden freien Sulfone, was die Erzeugung von fluoroalkylischen und nicht-fluorierten tertiären, sekundären und primären (sogar methyl) Alkylradikalen ermöglicht.

Die Forscher demonstrieren die Nützlichkeit dieser Plattform in der kupferkatalysierten C–H-Fluoroalkylierung von Arenen und terminalen Alkinen. Durch die Nutzung dieser MLCT-generierten Trifluormethylradikale zur Initiierung eines Halogen-Atom-Transfer (XAT) von Perfluorocyclobutyliodid (I-FCB) erreichen sie zudem die radikalische Perfluorocyclobutylierung-Iodierung von Alkenen, wodurch eine langjährige Herausforderung bei der Einführung von Perfluorocyclobutyl-Motiven adressiert wird.

Hintergrund und Autoren

Der Metall-zu-Ligand-Ladungstransfer (MLCT) wird in der Studie als ein grundlegender photoinduzierter Prozess beschrieben, der einer breiten Palette von Energie- oder Elektronentransfer-Ereignissen zugrunde liegt. In Abwesenheit einer produktiven Substratbindung relaxiert der MLCT-angeregte Zustand typischerweise über photophysikalische Desaktivierung in den Grundzustand, was seinen weitgehend reversiblen Charakter widerspiegelt.

Die Autoren sind am State Key Laboratory of Fluorine and Nitrogen Chemistry and Advanced Materials, Shanghai Institute of Organic Chemistry, University of Chinese Academy of Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China, sowie an der School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai, China, affiliiert. Zhiqiang Wei, Xiang Li, Lin Xiao und Yu He haben gleichwertig beigetragen. Die Korrespondenz erfolgt an Xiao-Song Xue oder Jinbo Hu.

Warum es wichtig ist

Die Studie stellt eine Methode zur Erzeugung kohlenstoffzentrierter Radikale durch irreversiblen, durch MLCT getriebenen Fragmentierungsprozess vor, die nach Aussage der Forscher eine Radikalbildung ermöglicht, die weitgehend unabhängig von den Reduktionspotentialen freier Sulfone ist. Die Plattform wird in der kupferkatalysierten C–H-Fluoroalkylierung von Arenen und terminalen Alkinen sowie in der radikalischen Perfluorocyclobutylierung-Iodierung von Alkenen demonstriert, was die Studie als Lösung einer langjährigen Herausforderung bei der Einführung von Perfluorocyclobutyl-Motiven beschreibt.

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Quellen (auf Englisch)

• nature.com: Carbon radical generation by irreversible metal-to-ligand charge transfer | Nature

KI-Übersetzung des englischen Originalartikels, automatisch geprüft, damit sie dasselbe aussagt wie das Original. Die Quellen wurden auf Englisch geprüft.