En ciblant sélectivement une liaison C-H spécifique, ils ouvrent la porte à des voies de synthèse auparavant fermées, avec des applications potentielles en médecine. L'étude est publiée dans Science .

Les organismes vivants, y compris les humains, doivent principalement leur complexité à des molécules constituées principalement de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène. Ces éléments constitutifs constituent la base d’innombrables substances essentielles à la vie quotidienne, y compris les médicaments. Lorsque les chimistes se lancent dans la synthèse d'un nouveau médicament, ils manipulent les molécules à travers une série de réactions chimiques pour créer des composés dotés de propriétés et de structures uniques.

Ce processus implique la rupture et la formation de liaisons entre les atomes. Certaines liaisons, comme celles entre le carbone et l’hydrogène (liaisons C – H), sont particulièrement fortes et nécessitent une énergie considérable pour être rompues, tandis que d’autres peuvent être plus facilement modifiées. Alors qu’un composé organique contient généralement des dizaines de liaisons C – H, les chimistes devaient traditionnellement recourir à la manipulation d’autres liaisons plus faibles. De telles liaisons sont beaucoup moins courantes et doivent souvent être introduites dans des étapes de synthèse supplémentaires, ce qui rend ces approches coûteuses. Des méthodes de synthèse plus efficaces et plus durables sont donc recherchées.

L'activation C-H comme nouvelle approche

Le concept d’activation C-H est une approche révolutionnaire permettant la manipulation directe de liaisons C-H fortes. Cette percée améliore non seulement l'efficacité des processus de synthèse, mais peut aussi souvent réduire leur impact environnemental et ouvrir des voies plus durables pour la découverte de médicaments.

Un défi majeur est la manipulation précise d’une liaison C-H spécifique au sein d’une molécule contenant de nombreuses liaisons C-H différentes. Cet obstacle, connu sous le nom de « problème de sélectivité », entrave souvent l'application plus large des réactions d'activation C-H établies.

Cibler une liaison C-H spécifique

Des chercheurs de l’Université de Vienne dirigés par Maulide ont développé une nouvelle réaction d’activation C – H qui résout le problème de sélectivité et permet la synthèse de molécules complexes à base de carbone. En ciblant sélectivement une liaison C-H spécifique avec une précision remarquable, ils ouvrent les portes à des voies de synthèse qui étaient auparavant fermées.

Le groupe Maulide se concentre sur ce que l'on appelle les « carbocations » (c'est-à-dire les molécules contenant un atome de carbone chargé positivement) comme intermédiaires clés. "Traditionnellement, les carbocations réagissent en éliminant un atome d'hydrogène adjacent à l'atome de carbone, formant ainsi une double liaison carbone-carbone dans le produit", explique Maulide.

"Les produits avec des doubles liaisons, appelés alcènes, peuvent être extrêmement utiles. Cependant, parfois, une simple liaison au lieu d'une double liaison est souhaitée."

"Nous avons découvert que dans certains cas, la réactivité peut prendre une nouvelle direction. Cela conduit à un phénomène appelé "téléélimination", entraînant la formation d'une nouvelle liaison simple carbone-carbone, un phénomène qui n'a jamais été étudié auparavant." explique Phillip Grant et Milos Vavrík, premiers auteurs de l'étude.

Les chercheurs ont démontré cette nouvelle réactivité en synthétisant des décalines, un élément constitutif de nombreux produits pharmaceutiques.

"Les décalines sont une classe de molécules cycliques à base de carbone présentes dans de nombreux composés biologiquement actifs. Nous pouvons désormais produire ces molécules de manière beaucoup plus efficace, contribuant potentiellement au développement de nouveaux médicaments plus efficaces", conclut Maulide.