Les catalyseurs au palladium aident à synthétiser des produits chimiques clés pour de nombreuses industries. Cependant, réaction directe de deux réactifs basiques, halogénures d'aryle et composés d'alkyllithium, reste un défi. Maintenant, une équipe de scientifiques a découvert qu'un catalyseur contenant des ligands de type YPhos peut médier cette réaction même à température ambiante. Cette découverte peut contribuer au développement de procédés plus durables dans l'industrie chimique, les auteurs écrivent dans la revue Angewandte Chemie .

Les procédés chimiques catalysés par le palladium sont très utiles. Les catalyseurs au palladium aident à coupler des composés simples contenant du carbone pour former des structures chimiques plus complexes. Cependant, ils n'ont pas encore réussi à coupler deux réactifs courants en synthèse chimique :les halogénures d'aryle et les composés d'alkyllithium. Parmi les halogénures d'aryle, les chlorures d'aryle sont des réactifs de synthèse courants qui réagissent de manière variable au cours des réactions catalysées par le palladium pour produire des produits secondaires.

Pour les réactions de couplage avec des halogénures d'aryle et des composés d'alkyllithium, les chimistes font généralement des « détours » en ajoutant des étapes de synthèse intermédiaires. Malheureusement, chaque étape de synthèse supplémentaire produit des déchets chimiques et ajoute des coûts.

Ce problème a conduit Viktoria Däschlein-Gessner et son équipe de l'Université de la Ruhr à Bochum à étudier de nouveaux catalyseurs au palladium. Ils pensaient qu'un catalyseur fonctionnel faciliterait de nombreuses synthèses chimiques. "Le couplage des réactifs chlorure d'aryle et alkyllithium représente l'une des réactions les plus difficiles et, en cas de succès, promet une large applicabilité, " expliquent les auteurs.

Après avoir testé divers catalyseurs existants, les auteurs ont identifié un candidat prometteur. Ce catalyseur était basé sur une classe de phosphines à substitution ylure appelée YPhos.

Les chimistes utilisent des catalyseurs au palladium contenant du YPhos pour les réactions de couplage difficiles. Les ligands YPhos combinent un centre de carbone chargé négativement et un groupe phosphonium chargé positivement (l'ylure) avec un ligand de type phosphine - les phosphines sont des ligands typiques de la catalyse au palladium. Cette configuration de ligand ylure-phosphine entraîne des propriétés électroniques spéciales. Les scientifiques ont observé que l'électronique du ligand aidait à activer les halogénures d'aryle, qui est une étape cruciale dans la réaction entre les halogénures d'aryle et les composés d'alkyllithium.

L'un des ligands de la classe YPhos, un ligand appelé joYPhos, s'est avéré avoir l'architecture la plus favorable. Sa combinaison de propriétés électroniques et d'une architecture de remplissage d'espace a supprimé les nombreuses réactions secondaires se produisant autrement dans le couplage.

Les auteurs remarquent que les précatalyseurs contenant les ligands YPhos ont également donné de très bons résultats. Les précatalyseurs ont leurs ligands et une source de palladium pré-arrangés dans des composés séparés. Comme les colles à deux composants, ils s'assemblent dans le mélange réactionnel pour former le catalyseur efficace. Ce préarrangement rend leur manipulation conviviale et les composés sont plus stables que les ligands libres, selon les auteurs.

Dans une intensification de la réaction, les scientifiques ont synthétisé un bloc de construction de lesinurad, un médicament utilisé pour traiter la goutte. Ils ont également montré que le catalyseur fonctionnait bien pour de nombreuses variantes des réactifs à l'halogénure d'aryle et à l'alkyllithium. Ces résultats ont conduit à la conclusion que cette transformation est généralement applicable. Ce nouveau catalyseur au palladium peut ainsi permettre d'éviter des « détours » coûteux dans les futures synthèses organiques.