Les trois réactifs et leur liaison :radical de type cétyle à gauche, 1,3-diène au centre et le sulfinate nucléophile à droite. Les atomes réactifs et la liaison qui se forment sont surlignés en jaune (carbone cétyle et première liaison C―C) et en orange (atome nucléophile du soufre et deuxième liaison C―S). Le complexe de palladium catalytiquement actif, avec le centre du palladium surligné en orange, est visible en arrière-plan. Crédit :WWU – Peter Bellotti
Une utilisation plus durable des ressources chimiques fait partie de l'Agenda 2030 des Nations Unies. Les chimistes de synthèse travaillent donc à concevoir et réaliser des synthèses efficaces. Dans l'arsenal de la chimie organique de synthèse, les processus qui lient plusieurs molécules (partenaires de couplage) en une seule étape - les réactions dites à composants multiples (MCR) - jouent un rôle central. Celles-ci sont considérées comme des technologies durables et respectueuses de l'environnement pour la production rapide de structures complexes et de médicaments en une seule étape de réaction. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur de chimie Frank Glorius (Université de Münster) et le Dr Huan-Ming Huang (Université de Münster et ShanghaiTech University) a maintenant réussi pour la première fois à utiliser des radicaux dits cétyles pour un nouveau MCR. Cette étude a été publiée dans la revue récemment fondée Nature Synthesis .
"Les radicaux cétyle sont des espèces très importantes en chimie de synthèse. Ils sont souvent utilisés dans la synthèse de produits complexes d'origine naturelle. Cependant, les transformations chimiques catalytiques qui utilisent des radicaux cétyle restent difficiles. Leur formation nécessite souvent des conditions de réaction "difficiles" avec une température élevée. . Les radicaux peuvent également être non sélectifs dans leurs voies de réaction, ce qui signifie qu'ils sont difficiles à contrôler », explique Huan-Ming Huang.
L'équipe de recherche a utilisé des radicaux cétyles et une catalyse au palladium excités par la lumière visible pour créer un MCR entre plusieurs partenaires de couplage. Lors de la sélection des partenaires de couplage (aldéhydes, 1,3-diènes et divers nucléophiles), les chercheurs ont pris en compte différents aspects :quelles substances sont nécessaires pour que la réaction ait lieu, lesquelles sont facilement disponibles et quels produits sont utiles ?
"Nous avons réussi à apprivoiser les radicaux de type cétyle en combinant la lumière visible avec de petites quantités d'un catalyseur au palladium disponible dans le commerce", explique le co-auteur Peter Bellotti. "Cette approche opérationnellement simple, redox-neutre et donc respectueuse de l'environnement pourrait devenir une plate-forme générale pour la construction de motifs d'alcools homoallyliques complexes, un motif structurel fréquemment utilisé en chimie de synthèse. La synthèse en une étape d'intermédiaires clés qui peuvent être davantage convertis en produits de valeur est la preuve de la polyvalence de cette approche."
En plus des capacités synthétiques de cette méthode, l'équipe a étudié les subtilités mécanistes à l'aide d'une analyse mécaniste expérimentale combinée et de calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). "Nous prévoyons que la combinaison de la lumière visible avec des métaux de transition tels que le palladium pourrait inspirer d'autres transformations synthétiques imprévues au-delà des réactions catalysées établies", déclare Frank Glorius. Une nouvelle façon de créer des molécules pour le développement de médicaments
