Les molécules dotées d'un système d'anneaux centraux jouent un rôle important dans la recherche d'ingrédients actifs pour de nouveaux produits pharmaceutiques. Il est important que les anneaux aient la bonne taille si l'on veut que le produit souhaité soit fabriqué aussi efficacement que possible.
À cette fin, une équipe internationale de chimistes dirigée par le professeur Frank Glorius (Université de Münster) et le professeur Osvaldo Gutierrez (Texas A&M University, États-Unis) a développé un outil précis et efficace utilisant « l’édition du squelette d’un seul atome ». Leur nouvelle approche consiste à insérer un seul atome de carbone dans le squelette carboné des composés cycliques, permettant ainsi d'ajuster la taille des cycles de cinq à six chaînons. La méthode est publiée dans la revue Nature Catalysis .
Selon les chercheurs, les résultats de l'étude ouvrent la voie à la conception et à la modification de structures moléculaires complexes. Non seulement la recherche mais aussi les applications industrielles dans les synthèses pharmaceutiques et en science des matériaux pourraient bénéficier des résultats.
L'édition squelettique est une méthode utilisée par les chimistes pour remplacer des atomes dans un système d'anneaux. "Dans les approches antérieures", explique le Dr Fu-Peng Wu de l'Université de Münster, "l'accent était mis sur l'insertion d'atomes d'azote. En revanche, insérer un seul atome de carbone dans un anneau entièrement carboné constitue un énorme défi. Le réactif carboné doit être compatible avec divers groupes fonctionnels qui déterminent les propriétés chimiques de la molécule. De plus, le composé doit être stable, facile à manipuler et susceptible d'être activé sans complication. Au cours des dernières décennies, seul un petit nombre de ces réactifs ont été développés.
Le groupe dirigé par Glorius a utilisé la catalyse dite photorédox, utilisant l'énergie lumineuse pour piloter la réaction. À l’aide de fragments de carbone réactifs spéciaux (carbynes radicaux), les chercheurs ont inséré des atomes de carbone uniques dotés de divers groupes fonctionnels dans l’indène. L'indène est une matière première fréquemment utilisée dans la production de composés organiques, tout comme le produit naphtalène.
Gutierrez et son groupe ont effectué des calculs mécanistiques afin de détecter le mécanisme de réaction sous-jacent dans la chaîne radicale. Comme le dit le postdoctorant Rémy Lalisse :"Nos calculs semblent suggérer que la réaction a lieu via une addition initiale d'un radical diazométhyle à l'indène."
Plus d'informations : Fu-Peng Wu et al, Expansion d'anneau de l'indène par insertion d'atomes de carbone fonctionnalisés photorédox, Nature Catalysis (2024). DOI :10.1038/s41929-023-01089-x
Informations sur le journal : Catalyse naturelle
Fourni par l'Université de Münster
