Le professeur Max Martin Hansmann du département de chimie et de biologie chimique et son équipe ont développé un nouveau réactif permettant d’ajouter sélectivement des atomes de carbone aux molécules. Ce développement prometteur pour la recherche fondamentale en chimie organique a été publié dans Science.
Les travaux de recherche ont été menés dans le cadre de la bourse ERC Starting Grant accordée au professeur Hansmann en 2022. Le Dr Taichi Koike, chercheur postdoctoral et premier auteur de l’article, travaille en tant que chercheur Alexander von Humboldt à la chaire de chimie organique dirigée par le professeur Hansmann.
« La modification précise des molécules au niveau d’un seul atome est l’une des transformations les plus élégantes de la chimie organique », explique le professeur Hansmann. Elle est intéressante pour les chercheurs car elle a le potentiel de permettre l’accès à des produits pharmaceutiques complexes dans une séquence de synthèse plus courte. Cependant, le développement de réactifs capables d’introduire sélectivement un atome de carbone est une tâche difficile.
Le professeur Max Hansmann et son équipe ont désormais réussi à synthétiser un réactif qui peut servir non seulement de source d’atomes de carbone mais également de réactif de transfert polyvalent.
« Nous sommes convaincus qu’une exploration plus poussée de la réactivité de ce type de réactif facilitera de nouvelles applications dans le transfert d’atomes de carbone, par exemple en tant que nouveau réactif pour accéder à des cumulènes supérieurs ou dans la fonctionnalisation tardive de structures moléculaires complexes », déclare le professeur Hansmann.
Pour développer le réactif, l’équipe a utilisé une approche simple pour stabiliser un atome de carbone : la coordination avec deux groupes donneurs d’électrons neutres. Les espèces résultantes, connues sous le nom de carbones (L1→C←L2), n’avaient jusqu’à présent pratiquement pas été explorées comme sources d’atomes de carbone.
Les défis liés à l’utilisation des carbones comme sources d’atomes de carbone ont conduit les chercheurs à développer un réactif dans lequel un atome de carbone est flanqué de deux groupes simples et labiles (PPh3 et N2).
Dans leur article, ils décrivent la synthèse du réactif cristallin et isolable Ph3P=C=N2 par une réaction d’échange formelle PPh3/N2 utilisant du carbodiphosphorane Ph3P=C=PPh3 et du protoxyde d’azote (N2O).
Cette approche de synthèse est élégante et très simple car aucun azoture n’est nécessaire, ce qui est généralement le cas des composés diazo et constitue un risque de sécurité lors de la synthèse. Le professeur Hansmann et son équipe ont pu démontrer que ce réactif sert de réactif de transfert hautement sélectif pour les fragments de l’atome de carbone sans nécessiter d’additifs supplémentaires.
Les transferts de Ph3PC vers les composés ambiphiles conduisent à des hétérocumulènes à terminaison ylure de phosphore, les transferts de CN2 vers les alcènes dans les pyrazoles multisubstitués. Enfin, dans la réaction avec les composés carbonylés, un transfert d’atome de carbone a lieu, ce qui conduit soit à divers alcynes, soit à des butatriènes.
Plus d’information:
Taichi Koike et al, Ph 3 PCN 2 : Un réactif stable pour le transfert d’atomes de carbone, Science (2024). DOI: 10.1126/science.ado4564