Les halogénures d'aryle avec un cycle benzénique directement lié à un atome d'halogène sont facilement disponibles et chimiquement stables, ils sont donc utilisés comme source de cycles benzéniques en synthèse organique. Par exemple, une réaction chimique qui génère un radical aryle hautement réactif à partir d'un halogénure d'aryle en utilisant un composé d'étain toxique est connue depuis longtemps comme méthode pour fournir un cycle benzénique. Dans les années récentes, des réactions chimiques ont été développées dans lesquelles un halogénure d'aryle est réduit à l'aide d'un catalyseur métallique ou d'un photocatalyseur suivi d'un clivage de la liaison entre le cycle benzénique et l'atome d'halogène pour générer un radical aryle. Cependant, étant donné que les méthodes précédemment rapportées nécessitent des sels métalliques et/ou des quantités excessives d'un agent oxydant ou d'un agent réducteur, des réactions chimiques ayant moins d'impact sur l'environnement sont souhaitables.

Le groupe de recherche de l'Université de Kanazawa dirigé par le professeur Ohmiya a développé de nouvelles réactions chimiques en utilisant de nouveaux catalyseurs organiques sans métal pour produire divers produits chimiques utiles d'une manière beaucoup plus facile qu'avec les méthodes conventionnelles. Dans la présente étude, le groupe a réussi à générer des radicaux aryle à partir d'iodures d'aryle, un type d'halogénure d'aryle, dans des conditions douces sans besoin de sels légers ou métalliques, utilisant un catalyseur carbène N-hétérocyclique et les radicaux aryle ainsi formés ont été utilisés pour des synthèses organiques.

Un seul transfert d'électrons d'un intermédiaire énolate constitué d'un catalyseur carbène N-hétérocyclique de type thiazolium et d'un aldéhyde à un iodure d'aryle et le clivage ultérieur de la liaison entre le cycle benzénique et l'atome d'iode génèrent un radical aryle de manière catalytique. Considérant le potentiel d'oxydation de l'énolate intermédiaire (Eox =-0,97 V) et le potentiel de réduction de l'iodure d'aryle (Ered =-2,24 V), transfert d'un seul électron de l'intermédiaire énolate à l'iodure d'aryle, c'est-à-dire la réduction d'un seul électron, est thermodynamiquement défavorable. Cependant, on considère que la réaction a eu lieu en raison de facteurs cinétiques car les deux étapes de réaction, c'est-à-dire 1) le transfert d'un seul électron de l'intermédiaire énolate à l'iodure d'aryle et 2) le clivage de la liaison entre le cycle benzénique et l'atome d'iode, procéder rapidement. Le radical aryle généré agit comme une source du cycle benzénique, la difonctionnalisation de l'alcène se déroule, et une cétone substituée à noyau benzénique est obtenue. En outre, en utilisant le radical aryle généré pour la réaction d'abstraction d'hydrogène intramoléculaire, l'acylation déshydrogénante de l'amide se déroule, et un composé α-aminocétone peut être obtenu. Des substrats avec divers groupes fonctionnels peuvent être utilisés dans ces réactions de conversion moléculaire. Des dérivés de produits pharmaceutiques peuvent également être synthétisés par acylation déshydrogénative d'amides.

Les résultats de cette étude sont le développement d'une réaction chimique qui clive la liaison entre le cycle benzénique d'un halogénure d'aryle et l'atome d'halogène en utilisant un catalyseur organique à faible impact sur l'environnement, conduisant à la génération d'un radical aryle. Étant donné que les radicaux aryle peuvent être facilement générés à partir d'halogénures d'aryle largement utilisés en synthèse organique, cela devrait être une technologie puissante pour synthétiser avec précision des médicaments médicaux et agricoles ainsi que des matériaux chimiques.