An unprecedented radical difluoromethylarylation reaction of alkynes has been developed by discovering a new difluoromethylation reagent, CF2HSO2NHNHBoc. This air-stable and solid reagent can be prepared in one step from commercially available reagents CF2HSO2Cl and NH2NHBoc. The CF2H radical, generated through ferrocene-mediated electrochemical oxidation, participates in an unexplored alkyne addition reaction followed by a challenging 7-membered ring-forming homolytic aromatic substitution step to afford fluorinated dibenzazepines.

Indoles and azaindoles are among the most important heterocycles because of their prevalence in nature and their broad utility in pharmaceutical industry. Reported herein is an unprecedented noble-metal- and oxidant-free electrochemical method for the coupling of (hetero)arylamines with tethered alkynes to synthesize highly functionalized indoles, as well as the more challenging azaindoles.

Abstract Decarboxylative C−H functionalization reactions are highly attractive methods for forging carbon–carbon bonds considering their inherent step‐ and atom‐economical features and the pervasiveness of carboxylic acids and C−H bonds. An ideal approach to achieve these dehydrogenative transformations is through hydrogen evolution without using any chemical oxidants. However, effective couplings by decarboxylative carbon–carbon bond formation with proton reduction remain an unsolved challenge. Herein, we report an electrophotocatalytic approach that merges organic electrochemistry with photocatalysis to achieve the efficient direct decarboxylative C−H alkylation and carbamoylation of heteroaromatic compounds through hydrogen evolution. This electrophotocatalytic method, which combines the high efficiency and selectivity of photocatalysis in promoting decarboxylation with the superiority of electrochemistry in effecting proton reduction, enables the efficient coupling of a wide range of heteroaromatic bases with a variety of carboxylic acids and oxamic acids. Advantageously, this method is scalable to decagram amounts, and applicable to the late‐stage functionalization of drug molecules.

Abstract We report herein an atom‐economical and sustainable approach to access amidinyl radical intermediates through the anodic cleavage of N−H bonds. The resulting nitrogen‐centered radicals undergo cyclizations with (hetero)arenes, followed by rearomatization, to afford functionalized tetracyclic benzimidazoles in a highly straightforward and efficient manner. This metal‐ and reagent‐free C−H/N−H cross‐coupling reaction exhibits a broad substrate scope and proceeds with high chemoselectivity.

Benzothiazoles and thiazolopyridines are widely prevalent in pharmaceuticals and organic materials. Herein, we report a metal- and reagent-free method for the uniform synthesis of benzothiazoles and thiazolopyridines through 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl radical (TEMPO)-catalyzed electrolytic C–H thiolation. This dehydrogenative coupling process provides access to a host of benzothiazoles and thiazolopyridines from N-(hetero)arylthioamides. Mechanistic studies suggested that the thioamide substrate was oxidized with the electrochemically generated TEMPO+ through an inner-sphere electron transfer to afford a thioamidyl radical, which undergoes homolytic aromatic substitution to form the key C–S bond.

Abstract Reforming sustainable 3d-metal-based visible light catalytic platforms for inert bulk chemical activation is highly desirable. Herein, we demonstrate the use of a Brønsted acid to unlock robust and practical iron ligand-to-metal charge transfer (LMCT) photocatalysis for the activation of multifarious inert haloalkylcarboxylates (C n X m COO − , X = F or Cl) to produce C n X m radicals. This process enables the fluoro-polyhaloalkylation of non-activated alkenes by combining easily available Selectfluor as a fluorine source. Valuable alkyl fluorides including potential drug molecules can be easily obtained through this protocol. Mechanistic studies indicate that the real light-harvesting species may derive from the in situ-assembly of Fe 3+ , C n X m COO − , H + , and acetonitrile solvent, in which the Brønsted acid indeed increases the efficiency of LMCT between the iron center and C n X m COO − via hydrogen-bond interactions. We anticipate that this Brønsted acid-unlocked iron LMCT platform would be an intriguing sustainable option to execute the activation of inert compounds.

By performing molecular dynamics (MD), quantum mechanical/molecular mechanical (QM/MM) calculations, and QM cluster calculations, the origin of chemoselectivity of halohydrin dehalogenase (HHDH)-catalyzed ring-opening reactions of epoxide with the nucleophilic reagent NO2− has been explored. Four possible chemoselective pathways were considered, and the computed results indicate that the pathway associated with the nucleophilic attack on the Cα position of epoxide by NO2− is most energetically favorable and has an energy barrier of 12.9 kcal/mol, which is close to 14.1 kcal/mol derived from experimental kinetic data. A hydrogen bonding network formed by residues Ser140, Tyr153, and Arg157 can strengthen the electrophilicity of the active site of the epoxide substrate to affect chemoselectivity. To predict the energy barrier trends of the chemoselective transition states, multiple analyses including distortion analysis and electrophilic Parr function (Pk+) analysis were carried out with or without an enzyme environment. The obtained insights should be valuable for the rational design of enzyme-catalyzed and biomimetic organocatalytic epoxide ring-opening reactions with special chemoselectivity.