Elektrochemische Synthese von borzentrumigen Carboranyl-Radikalen für modulare Carboranyl-N-Heterocyclen

Carborane, dreidimensionale, borreiche Bioisostere von Phenylringen, haben sich aufgrund ihrer einzigartigen 3D-Architektur, exzellenten metabolischen Stabilität und zahlreicher Wasserstoffbrücken-Erkennungsstellen als vielversprechende Gerüste in der Wirkstoffforschung für Kleinmoleküle etabliert. Die Methoden zur effizienten Synthese carboranhaltiger heterocyclischer Gerüste sind jedoch begrenzt. Um diese Herausforderung zu adressieren, berichten wir hier über eine modulare Syntheseplattform für die systematische Herstellung einer Serie carboranyl-N-Heterocyclen. Diese Plattform basiert auf der metallfreien elektrochemischen Erzeugung von borzentrierten Radikalen durch reduktive Aktivierung von B-N-Bindungen, gefolgt von einer radikalischen Kaskadencyclisierung mit ortho-Akzeptor-substituierten arylischen Isocyaniden bei Raumtemperatur. Das Protokoll verwendet eine ungeteilte Elektrolysezelle mit kostengünstigen kohlenstoffbasierten Elektroden und zeigt eine hohe Reaktionseffizienz. Darüber hinaus ist eine Spätstufenfunktionalisierung der resultierenden carborano-heterocyclischen Verbindungen durch Derivatisierung der Käfig-CH-Vertex-Stellen sowie Suzuki-Miyaura-Kupplungsreaktionen möglich. Charakterisiert durch milde Reaktionsbedingungen, schnelle Umsetzungsraten, ein breites Substratspektrum und exzellente Verträglichkeit gegenüber funktionellen Gruppen, besitzt diese Transformation wesentliche Merkmale, die die Methode potenziell für die Entwicklung bor-cluster-modifizierter pharmazeutischer Wirkstoffe anwendbar machen. Radikalfang-Experimente bestätigen die Beteiligung borzentrierter Radikale am Reaktionsmechanismus. Diese Methode liefert außerdem eine wertvolle Referenz für die Erzeugung von bor- oder anderen Hauptgruppenelement-zentrierten Radikalen mittels elektrochemischer Strategien.