Dans une étude récente publiée dans Science , quatre chimistes organiques du RIKEN ont trouvé un moyen de synthétiser sélectivement les isomères d'un groupe important de composés aromatiques. Cela promet de rendre possible la fabrication de produits chimiques pour les médicaments, les engrais et les polymères sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des procédures de séparation coûteuses.

Lors de la fabrication de composés chimiques, placer un groupe chimique à la mauvaise position d'un cycle benzénique peut avoir des conséquences désastreuses. "Les gens peuvent mourir si la position est mauvaise", affirme Laurean Ilies du RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS). "Par exemple, une forme de vanilline est le produit chimique qui donne son goût à la vanille, tandis qu'une autre est assez toxique."

Le cycle benzénique est hexagonal avec un atome de carbone à chacun de ses six sommets. Puisque tous les atomes de carbone sont identiques, cela ne fait aucune différence que l'on accepte le premier groupe chimique à ajouter au cycle.

La complexité survient lorsque vous ajoutez un deuxième groupe car il peut s'attacher à l'un des cinq atomes de carbone :les deux voisins du premier groupe (pour donner l'isomère ortho), celui qui lui est diamétralement opposé (l'isomère para) ou les deux carbones intermédiaires. ces deux (l'isomère méta; Fig. 1). Les isomères résultants ont des formules chimiques identiques, mais subissent souvent des réactions biochimiques très différentes.

Il est relativement facile de bloquer les deux sites voisins du premier groupe, mais les chimistes organiques ont eu du mal à concevoir des stratégies générales pour synthétiser sélectivement l'isomère méta.

Maintenant, Ilies, Sobi Asako et deux collègues, tous du CSRS, ont produit un catalyseur à l'iridium portant un ligand qui bloque à la fois les sites adjacents et opposés de sorte que seul l'isomère méta est produit en quantités significatives. Cette méthode peut être utilisée pour ajouter des groupes aux cycles benzéniques et produire des composés qui sont utilisés pour les engrais, les polymères et les produits chimiques fins ainsi que les médicaments.

L'équipe a démontré le potentiel de leur catalyseur en l'utilisant pour fonctionnaliser diverses molécules pharmaceutiques à des sélectivités très élevées. "Nous avons été surpris de voir à quel point cela fonctionnait", déclare Ilies. "C'est très gratifiant car il nous a fallu environ trois ans de recherche pour développer cette approche."

L'approche est très générale et peut être utilisée sur une grande variété de substrats. "Nous avons découvert qu'une assez grande variété de substrats peuvent être fonctionnalisés à l'aide de cette méthode", explique Ilies. "C'était peut-être la meilleure nouvelle."

Le ligand en forme de toit s'inspire de la nature puisqu'il imite l'action des enzymes qui ont des poches pour guider la synthèse des biomolécules du bon isomère.

L'équipe entend maintenant étendre cette stratégie à une plus grande variété de molécules et à différentes sélectivités. + Explorer plus loin

Le système "à ressort" fait apparaître le phosphore dans les anneaux moléculaires