(Phys.org) - Les polycétides de type II sont une classe de composés présents dans la nature sous forme de métabolites secondaires dérivés de micro-organismes. Leurs structures complexes sont caractérisées par des noyaux aromatiques polycycliques fusionnés décorés d'une profusion de cétones et de groupes hydroxyles. De nombreux antibiotiques courants, antifongique, et les médicaments anticancéreux sont des polycétides de type II ou sont des dérivés de ces composés naturels. Cependant, la "synthèse en laboratoire" des polycétides de type II est souvent difficile; comme dans les systèmes vivants, il s'agit d'un processus enzymatique multi-étapes hautement sélectif.

Des chercheurs de l'Université du Texas dirigés par le professeur Michael J. Krische ont développé une cycloaddition catalysée par le ruthénium de benzocyclobuténones et de diols qui délivrent directement des sous-structures trouvées dans divers polycétides de type II. Leurs réactions catalytiques impliquent l'insertion successive de liaisons diol saturées carbone-hydrogène (C-H) dans une liaison carbone-carbone (C-C) par l'intermédiaire d'un intermédiaire ruthénacycle. Leur rapport apparaît dans Science .

Cette recherche s'appuie sur des études antérieures de ce groupe sur les réactions de formation de liaisons C-C catalysées par des métaux d'alcools via le transfert d'hydrogène, une variante moderne de la chimie de l'addition de carbonyle. Alors que les additions classiques de carbonyle impliquent généralement la réaction de réactifs organométalliques préformés avec un aldéhyde ou une cétone (par exemple, une réaction de Grignard), dans le présent article, ces espèces réactives sont générées de manière transitoire et en double. Le catalyseur au ruthénium s'insère dans une liaison C-C colorée pour former un ruthénacycle portant DEUX liaisons carbone-ruthénium, et le catalyseur convertit le diol en une dicétone transitoire. Ces espèces s'engagent dans une double addition de carbonyle qui entraîne une cycloaddition. Le résultat net est l'insertion formelle de deux liaisons diol saturées C-H dans une liaison C-C saturée.

En guise de réaction modèle pour tester leur concept, les auteurs ont réagi de la benzocyclobuténone avec trans -cyclohexane 1, 2-diol en présence de leur catalyseur au ruthénium. Après avoir modifié les conditions de réaction, ils ont obtenu un rendement de 88 % en produit tricyclique porteur d'un diol tête de pont, qui s'est formé exclusivement en tant que syn -stéréoisomère.

Pour examiner la polyvalence de leurs conditions, ils ont fait réagir une gamme de benzocyclobuténones avec une variété de 1, 2-diols. Plusieurs des diols testés avaient des anneaux fusionnés. Cela a entraîné la formation de cycloadduits avec des substrats tétracycliques trouvés dans plusieurs polycétides de type II, y compris les produits naturels d'angucycline avec des architectures encombrées de « région de la baie ». Notamment, chacune des réactions présentait une régio- et stéréosélectivité complète. En outre, la réaction a toléré une substitution d'halogénure sur le cycle benzénique permettant une fonctionnalisation supplémentaire.

Des études visant à élucider le mécanisme de réaction ont montré que la cycloaddition peut être effectuée de manière indépendante de l'oxydoréduction. C'est-à-dire, la benzocyclobuténone peut réagir avec un diol, un cétol, ou une dione produisant le même produit qu'un seul régio- et stéréoisomère. Alors que la réaction du diol est oxydante et nécessite un léger excès de benzocyclobuténone, la réaction du cétol est redox-neutre et peut être effectuée avec des quantités égales de benzocyclobuténone et de cétol. La réaction réductrice de la dione nécessite l'ajout de 2-propanol pour agir comme réducteur

Au-delà de l'élargissement de l'accès aux polycétides de type II, la réactivité incarnée par ces études a des implications plus larges dans le domaine de la synthèse chimique.

Le Dr Michael Krische a dit PhysOrg, "Contrairement aux progrès récemment réalisés dans le domaine de l'activation C-H, le développement de catalyseurs modifiant les liaisons sigma C-C a pris du retard, et est largement limité aux réactions intramoléculaires qui insèrent des liaisons captives, nécessitant souvent des groupes de direction. Le transfert d'hydrogène offre un large, nouvelle approche de la fonctionnalisation des liaisons C-C à l'aide d'abondantes, alcools renouvelables comme partenaires de couplage.

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