La réduction du bouleau traditionnellement lourde mais largement utilisée peut désormais être effectuée en une minute à peine dans l’air en utilisant une approche mécanochimique optimisée.
La réduction de Birch est une réaction couramment utilisée pour fabriquer des médicaments et des composés bioactifs, mais le processus laborieux nécessite généralement que les chimistes manipulent de l’ammoniac liquide, utilisent des températures cryogéniques et effectuent des étapes chronophages.
Des chercheurs de l’Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) de l’Université d’Hokkaido ont mis au point une méthode simplifiée pour effectuer la réduction de Birch qui évite l’utilisation d’ammoniac, peut être effectuée à température ambiante et dans l’air ambiant, et est de 20– 150 fois plus rapide que les méthodes conventionnelles. Leurs conclusions sont publiées dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Un certain nombre de méthodes à base de lithium pour effectuer la réduction de Birch en solution ont déjà été développées, mais comme le lithium réagit à la fois avec l’air et l’eau, ces processus nécessitaient encore des configurations de réaction compliquées avec une atmosphère inerte ou des conditions déshydratées. Les chercheurs de cette étude ont vu une opportunité d’éviter ces problèmes en passant d’une méthode basée sur une solution à une méthode sans solvant utilisant un broyeur à billes, dans lequel les réactifs sont secoués rapidement dans un petit pot en métal avec une bille en métal qui écrase le solide. réactifs ensemble.
« Dans des études précédentes, nous avons constaté que l’utilisation d’un broyeur à boulets pour les réactions de métaux tels que le magnésium et le calcium avec des composés organiques améliorait la vitesse de réaction et simplifiait considérablement le processus », a déclaré le co-auteur, le professeur agrégé Koji Kubota. « Sur cette base, nous nous sommes demandé si nous pouvions développer un processus de réduction de Birch plus simple en effectuant des réactions de lithium métal avec des composés aromatiques dans un broyeur à boulets. »
La clé de cette stratégie est que l’impact mécanique de la balle traverse la couche de surface sur le lithium qui a réagi avec l’air, exposant le lithium pur en dessous aux autres réactifs et permettant à la réduction de Birch de se poursuivre. Cette approche peut être réalisée à l’air ambiant et à température ambiante, ce qui facilite grandement le processus.
Les chercheurs ont démontré la polyvalence du processus, en le testant avec succès avec une grande variété de composés organiques, y compris des intermédiaires pharmaceutiques et d’autres molécules bioactives. Dans la plupart des cas, la réduction de Birch a été achevée en une minute étonnamment rapide.
Le processus a été étendu avec succès à des lots plus importants à l’échelle du gramme, et l’équipe pense que cette technique pourrait permettre la synthèse simplifiée d’une grande variété de molécules, tout en marquant une avancée importante en mécanochimie.
« La réduction du bouleau est largement utilisée dans la découverte de médicaments et diverses industries chimiques, et nos recherches ont fait des progrès significatifs, résultant en un processus de réduction du bouleau beaucoup plus simple et plus écologique », a commenté le professeur Hajime Ito, qui a dirigé l’étude. « Nous nous attendons à ce que cette percée accélère la découverte de médicaments et divers autres domaines de la recherche chimique. »
Plus d’information:
Yunpeng Gao et al, Approche mécanochimique pour des réductions de bouleaux à base de lithium tolérantes à l’air et extrêmement rapides en quelques minutes, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI : 10.1002/anie.202217723