Dans les produits chimiques utilisés en agriculture, ainsi que dans les produits pharmaceutiques et une variété de matériaux, les pyridines se trouvent souvent en tant qu’unités dites fonctionnelles qui déterminent de manière décisive les propriétés chimiques des substances. Les pyridines appartiennent au groupe des composés carbone-hydrogène (CH) en forme d’anneau (« hétérocycles ») et contiennent un atome d’azote (N). Pour les chimistes, la fonctionnalisation directe des liaisons carbone-hydrogène (liaisons CH) des pyridines est une approche simple pour concevoir et modifier des molécules complexes, y compris dans l’étape finale de la séquence de synthèse.
Cela signifie que les ingrédients actifs peuvent être modifiés chimiquement sans avoir à les reconstruire. La fonctionnalisation de la pyridine dans une certaine position par rapport à l’atome d’azote – dans la « position méta » difficile d’accès – est extrêmement difficile et rare. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Armido Studer de l’Institut de chimie organique de l’Université de Münster a mis au point une nouvelle stratégie pour amener divers groupes fonctionnels en position méta des pyridines. Leur étude vient d’être publiée dans La science.
Les chimistes utilisent une désaromatisation temporaire de la pyridine ; ses propriétés électroniques sont inversées, produisant un produit intermédiaire stable, une diénamine. Grâce à la chimie radicalaire et polaire, les chercheurs sont capables, avec une grande sélectivité, de faire passer un grand nombre d’alcanes fluorés, ainsi qu’une série de « substituants pauvres en électrons » (électrophiles), en position méta . Ces transformations incluent également des fonctionnalités médicalement et agrochimiquement pertinentes telles que les groupes trifluorométhyle et halogène.
« L’important », explique le Dr Hui Cao, post-doctorant dans le groupe de travail Studer, « est que les produits intermédiaires de diénamine fonctionnalisés sont facilement réaromatisés en pyridines méta-fonctionnalisées dans des conditions acides. »
Son collègue, le Dr Qiang Cheng, ajoute : « Le haut degré d’efficacité, le large éventail d’applications et la métasélectivité de notre approche permettent de fonctionnaliser douze types différents de médicaments.
En outre, l’équipe a développé des procédés dans lesquels les médicaments peuvent être transformés directement en dérivés trifluorométhylés et chlorés, dans des réactions dites en un seul pot, qui impliquent peu d’efforts et se déroulent dans un seul récipient de réaction. Pour cela, les chimistes utilisent des réactifs peu coûteux et disponibles dans le commerce.
« Notre étude apporte une réponse au problème non résolu de la fonctionnalisation de la pyridine en position méta », déclare Armido Studer. « Nous pensons que cette publication donnera un coup de pouce significatif au développement de médicaments contenant des pyridines et de matériaux fonctionnels organiques. »
Plus d’information:
Hui Cao et al, Radical and ionic meta -C–H fonctionnalisation of pyridines, quinolines, and isoquinolines, La science (2022). DOI : 10.1126/science.ade6029