Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont développé une nouvelle stratégie pour produire une large gamme de composés organostanniques, qui sont les éléments constitutifs de nombreuses méthodes de synthèse organique. Leur approche est basée sur la photoexcitation des anions stannyl, ce qui modifie leur état électronique et augmente leur sélectivité et leur réactivité pour former des composés utiles. Ce protocole sera utile pour la synthèse efficace de nombreux produits bioactifs, nouveaux médicaments, et matériaux fonctionnels.

Composés organostanniques, également connu sous le nom de stannanes, sont en étain (Sn), hydrocarbures, et parfois d'autres éléments comme l'azote et l'oxygène. Au cours des années 1970, les stannanes ont rapidement pris le devant de la scène comme briques de base dans le domaine de la synthèse organique principalement en raison de leur utilisation comme réactifs dans la réaction de Stille, qui reste indispensable aux chimistes pour combiner diverses molécules organiques.

Les techniques et les molécules sur lesquelles nous comptons pour les fabriquer sont tout aussi importantes pour les réactifs organostanniques. Les anions stannyl ont gagné leur place en tant que précurseur le plus largement utilisé pour les réactifs organostanniques. Cependant, leurs propriétés chimiques les rendent susceptibles de participer à des réactions indésirables qui entrent en compétition avec la synthèse du réactif organo-étain cible. Cela diminue le rendement et met des contraintes sur la réaction principale, restreindre les éventuels réactifs organostanniques pouvant être produits en pratique.

Étonnamment, dans une récente étude collaborative de l'Institut de technologie de Tokyo et de l'Université de Tokyo, Japon, les scientifiques ont découvert un nouveau type d'espèce de stannyle utile pour produire des réactifs organostanniques. Dans leur papier, publié dans le Journal de l'American Chemical Society , ils expliquent que cette nouvelle espèce de stannyle a d'abord été théorisée pour exister sur la base de petites anomalies observées dans des travaux antérieurs. "Au cours de nos études impliquant des anions stannyl, nous avons parfois détecté de petites quantités de composés appelés distannanes qui étaient probablement générés par l'irradiation d'anions stannyl avec la lumière. Inspiré par ces observations, nous nous sommes intéressés à l'exploration des applications de synthèse de ces espèces d'anions stannyl photoexcités théoriques, " explique le professeur adjoint Yuki Nagashima, chercheur principal de Tokyo Tech.

Grâce aux calculs de la théorie fonctionnelle de la densité, l'équipe a déterminé que l'anion triméthylétain (Me3Sn), un anion stannyle modèle, a une affinité particulière pour la lumière bleue, qui énergise la molécule à un état « unique » excité. De cet état, le système progresse naturellement vers un autre état appelé "triplet excité", " où deux électrons ne sont pas appariés. Cette progression facile à induire d'un anion stannyl à un radical stannyl dans un état "triplet" excité donne à l'espèce stannyl des propriétés chimiques très différentes, y compris une réactivité et une sélectivité accrues envers certains composés.

Les scientifiques ont exploré les réactions entre les anions stannyl photoexcités et plusieurs composés, y compris les alcynes, fluorures d'aryle, et halogénures d'aryle. Ils ont découvert que les espèces de stannyle photoexcitées avaient une sélectivité sans précédent pour la synthèse de divers réactifs utiles que les anions de stannyle conventionnels ne pouvaient pas facilement produire. De plus, ces anions photoexcités avaient une capacité remarquable pour la défluorostannylation et la déhalostannylation des molécules d'aryle. En termes plus simples, cela signifie que si vous avez un fluorure ou un halogénure d'aryle (une molécule organique avec un groupe fluor ou halogénure, respectivement), il est facile de mettre en place une réaction qui substitue le groupe fluor ou halogénure par un groupe stannyle. Cela a permis aux chercheurs de créer une grande variété de réactifs organostanniques utiles pour les réactions de Stille.

Enthousiasmé par les résultats, Le professeur Nagashima remarque :« Bien que de nombreuses méthodes et réactifs de stannylation aient été établis depuis près de deux siècles, notre protocole utilisant des espèces d'anions photoexcités fournit un outil nouveau et complémentaire pour préparer une large gamme de composés organostanniques."

Cette nouvelle méthode sera certainement utile pour synthétiser de nombreux produits bioactifs, nouveaux médicaments, et matériaux fonctionnels, et d'autres études sont déjà en cours pour voir jusqu'où cela nous mènera.