Oxepinobenzofurans controlled-copper catalyzed aerobic synthesis and reactivity as oxidants

Copper catalyzed phenolic oxidations have historically shown a lack of selectivity due to the ease of autoxidation of phenols. The resulting phenoxyl radicals provide complex mixtures of oxygenation and oxidation products, such as quinones, biphenols, oxepinobenzofurans and polymeric materials. Despite this lack of selectivity, phenolic aerobic oxidations show promise as environmentally benign, efficient and versatile means to access a wide variety of structurally different products from a single starting compound. In Chapter One, an overview of previous efforts towards the selective oxygenation of phenols via copper-catalyzed aerobic oxidation is provided, along with a detailed summary of previous syntheses of oxepinobenzofurans and a review of their reactivity.Chapter Two describes the successful development and optimization of a copper-catalyzed aerobic synthesis of both oxepinobenzofurans and biphenols. Subtle changes to the catalytic system enabled the identification of factors that govern selectivity between each product class. The scope of each of these reactions was demonstrated, and showed that subtle steric and electronic factors influence efficacy and selectivity. Chapter Three relates efforts towards the development of a catalytic aerobic dehydrogenation through the use of oxepinobenzofurans as hydrogen transfer agents. The dehydrogenation of dihydroanthracene by several oxepinobenzofurans is demonstrated, furnishing anthracene and biphenols. Proof of a potential catalytic aerobic dehydrogenation method is given by the fruitful development and optimization of copper-catalyzed aerobic oxidation of biphenols to oxepinobenzofurans. Electron spin resonance measurements of oxepinobenzofurans demonstrate an equilibrium with radical species, observed at high temperatures. Initial results thus indicate a biphenoxyl species as the reactive intermediate mediating dehydrogenation.Historiquement, les oxydations phénoliques aérobiques catalysées par le cuivre ont démontrées un manque de sélectivité, due à la facilité d’auto-oxydation des phénols, donnant des mélanges complexes de produits d’oxydation et d’oxygénation, comme les quinones, les biphénols, les oxepinobenzofuranes ainsi que certains polymères. Néanmoins, les oxydations aérobiques de phénols possèdent un énorme potentiel en tant que méthodes versatiles et efficaces permettant l’accès à de nombreux produits structurellement différents à partir d’un seul phénol. Le Chapitre Un propose un aperçu des efforts préalables en ce qui trait au développement d’oxygénations sélectives de phénols via des oxydations aérobiques catalysées par le cuivre. Un sommaire détaillé des synthèses et de la réactivité établie des oxepinobenzofuranes est aussi donné.Le Chapitre Deux décrit le développement et l’optimisation réussis des synthèses d’oxepinobenzofuranes et de biphénols par oxydations catalytiques et sélectives de phénols. Des changements subtiles au système catalytique ont permis l’identification des besoins du complexe de cuivre afin d’être sélectif. L’essai des deux réactions avec plusieurs phénols ont démontrés les facteurs électroniques et stériques subtiles qui influencent l’efficacité et la sélectivité du système.Le Chapitre Trois relate les efforts vers le développement de déshydrogénations aérobiques et catalytiques en cuivre, possible grâce à l’habilitée des oxepinobenzofuranes à agir comme agents de transfert d’atomes d’hydrogène. La déshydrogénation de dihydroanthracene par plusieurs oxepines est décrite, donnant le produit oxydé anthracène et des biphénols comme produits réduits des oxepines. Le potentiel d’une méthode catalytique aérobique de déshydrogénation est prouvé grâce au développement et à l’optimisation avec succès de l’oxydation des biphénols donnant des oxepinobenzofuranes sous l’action de l’oxygène et du cuivre. Des mesures d’oxepines par résonance paramagnétique électronique ont démontrées l’existence d’un équilibre entre les oxepines et des espèces radicalaires observées à hautes températures. Les résultats préliminaires indiquent qu’un biphénoxyl serait l’intermédiaire réactif dans les déshydrogénations par les oxepines