Également connu sous le nom de « migration de substituants », le fait de faire sauter un groupe fonctionnel sur un cycle aromatique (comme dans les arènes) vers une position différente dans le cycle est un processus attrayant. Les chimistes ont mis au point quelques stratégies pour faire migrer les groupes fonctionnels, mais le processus de synthèse devient beaucoup plus difficile lorsqu'il s'agit d'arènes comportant un nombre élevé de groupes fonctionnels. En particulier, il est difficile de réorganiser les groupes fonctionnels positionnés à côté du groupe –OH dans les phénols, un type basique de noyau aromatique.

Heureusement, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Suguru Yoshida de l'Université des sciences de Tokyo (TUS), au Japon, a récemment trouvé une solution innovante à ce problème. Dans leur article, publié dans Chemical Communications , les chercheurs présentent une nouvelle technique pour synthétiser divers benzofuranes grâce à un réarrangement moléculaire précis et à une migration de substituants. Parmi les autres membres de l'équipe figuraient le Dr Akihiro Kobayashi et M. Shinya Tabata, tous deux de TUS.

Les chercheurs ont découvert, à leur grande surprise, qu'une migration inhabituelle de substituants s'est produite lors du traitement d'un composé aromatique simple appelé o-crésol avec du sulfoxyde d'alcynyle (AS) et de l'anhydride trifluoroacétique (TFAA). Ils ont découvert que cette réaction donnait partiellement un composé dans lequel le groupe fonctionnel qui serait généralement à côté de la position du groupe –OH (ou position « ortho ») se trouvait plutôt à la position voisine du cycle aromatique par formation de cycle benzofurane. Cela les a immédiatement incités à commencer à approfondir les réactions médiées par l'AS/TFAA.

L'équipe a finalement compris que lorsqu'un phénol substitué réagit avec l'AS et le TFFA, le TFAA active d'abord l'AS, ce qui conduit à la fermeture d'un cycle à cinq chaînons partageant l'un de ses côtés avec le phénol. Ce type de molécule résultante est appelé un benzofurane.

Ensuite, les charges déséquilibrées sur le benzofurane déclenchent ce que l’on appelle un « réarrangement sigmatropique accéléré par la charge ». En termes simples, la formation de composés intermédiaires chargés positivement permet au groupe orthofonctionnel de migrer vers la position voisine du côté phénol.

Les chercheurs ont démontré la polyvalence de leur stratégie en synthétisant une grande variété de benzofuranes, dont certains étaient hautement fonctionnalisés, voire entièrement fonctionnalisés. Notamment, les rendements de certains de ces composés étaient exceptionnellement bons et dans tous les cas, la composition des groupes fonctionnels n'a pas été endommagée ou altérée par le processus.

"Notre méthode de synthèse modulaire nous a permis de produire divers benzofurannes hautement substitués à partir de matières premières facilement disponibles grâce à la migration des substituants", souligne le Dr Yoshida. "Étant donné que divers benzofuranes ont déjà été utilisés comme composés bioactifs importants, les benzofuranes nouvellement accessibles pourraient revêtir une grande importance dans les sciences pharmaceutiques et l'agrochimie."

Dans l’ensemble, cette étude a mis au point un moyen innovant de synthétiser simplement des benzofuranes complexes. Les chercheurs espèrent que leurs efforts ouvriront la voie à de meilleurs médicaments anticancéreux, antibiotiques, fongicides, herbicides et bien plus encore.

Il convient de mentionner que les applications potentielles des nouveaux benzofuranes hautement fonctionnalisés s’étendent bien au-delà de la pharmacie et de l’agrochimie. Ils pourraient également être utilisés comme outils dans la recherche biologique, comme colorants et pigments pour les textiles, comme parfums et même comme matériaux organiques-électroniques ou fluorescents.

Il ne reste plus qu’à perfectionner cette technique de synthèse prometteuse et à continuer de chercher de nouveaux moyens de contrôler la migration des substituants. "Des applications au développement de benzofurannes bioactifs, à la synthèse de divers hétéroaromatiques par des mécanismes de réaction similaires et à des études théoriques avec des calculs de théorie fonctionnelle de la densité sont en cours dans notre laboratoire", explique le Dr Yoshida.