Le développement continu des produits pharmaceutiques dépend de la capacité à former une large gamme de liaisons chimiques. Les éthers diaryliques, caractérisés par la présence d’un atome d’oxygène relié à deux groupements aryle, sont une classe de composés organiques avec une large gamme d’applications, notamment comme réfrigérant et antiseptique pour la prévention des infections. En particulier, les éthers diaryliques ont fait l’objet d’un intérêt de recherche car leur synthèse organique s’est avérée difficile. Ils peuvent être formés à partir d’aryl-alcools, ou de phénols, lorsqu’un second groupe aryle remplace l’hydrogène alcoolique. Mais les méthodes actuelles d’O-arylation du phénol sont inefficaces et utilisent de rares catalyseurs de métaux de transition (notamment la réaction de couplage croisé catalysée au palladium a remporté le prix Nobel de chimie 2010). De plus, ils ne sont pas sélectifs, ce qui signifie que de nombreux produits secondaires différents sont générés, ce qui réduit l’efficacité et le rendement final du composé organique souhaité.
Maintenant, une alternative plus durable aux catalyseurs de métaux de transition a été proposée par une équipe de chercheurs de l’Université Ritsumeikan, au Japon. Dans ce travail, le métal de transition est remplacé par un matériau de départ facilement disponible et facilement synthétisé, l’acétate de triméthoxyphényle (TMP)-iodonium(III). « Ce sel d’iodonium contient deux structures clés, à savoir le ligand TMP et le contre-ion acétate, qui travaillent ensemble pour augmenter la réactivité de la réaction de O-arylation et, à leur tour, améliorent la formation de liaisons éther, conduisant à des rendements significativement plus élevés d’éthers diaryliques. que ce qui a été rapporté dans le passé. C’est un travail d’équipe parfait », explique le professeur adjoint Kotaro Kikushima, l’auteur principal de l’étude. Cet article a été mis en ligne le 7 mars 2022 et a été publié dans le Volume 24 Numéro 10 de la revue Lettres organiques le 18 mars 2022.
Sur la base des caractéristiques structurelles de l’acétate de phényl(TMP)iodonium, les chercheurs ont prédit que le sel de diaryliodonium aurait une réactivité élevée. En conséquence, la combinaison du groupe triméthoxyphényle et de l’anion acétate travaillant ensemble pour améliorer la réactivité de l’atome d’oxygène du phénol a été déterminée pour la première fois dans leur étude.
La variété et la diversité des composés sont un facteur important lors de la conception de méthodes pour un avenir de chimie verte et durable. Pour tester la nature générale de cette méthode, l’équipe a testé et utilisé divers groupes fonctionnels organiques pour la O-arylation. À leur grande joie, ils ont découvert que la méthode était extrêmement robuste et tolérante à une variété de groupes fonctionnels, conduisant à une large gamme d’éthers synthétisés avec des rendements significativement plus élevés que les autres techniques rapportées, une considération importante pour les applications industrielles. Le potentiel d’adaptation de ce procédé aux besoins industriels a également été démontré en effectuant la réaction à l’échelle du gramme, en conservant un rendement élevé. Outre des rendements élevés et des matières premières durables, la méthode présentait un autre avantage par rapport aux techniques actuelles : une sélectivité accrue. Le groupe TMP a guidé l’arylation sélective de l’autre groupe fonctionnel, permettant un meilleur contrôle et aucun produit secondaire indésirable.
« La méthode actuelle fournirait un accès rentable et robuste à une large gamme de molécules organiques utiles dans des conditions vertes durables sans avoir besoin de catalyseurs de métaux de transition. Notre prochain objectif est de recycler et de réutiliser les déchets contenant de l’iode, qui se forme comme produit secondaire lors de l’arylation. Des méthodes électrochimiques ou photochimiques pourraient alors être utilisées pour restaurer durablement l’iode (III) hypervalent qui pourrait ensuite être utilisé dans une autre arylation », explique le professeur Toshifumi Dohi, co-auteur de l’étude.
L’ajout de ces stratégies de recyclage vertes à la réaction d’arylation présentée fournirait la méthodologie de synthèse durable idéale pour les formations de liaisons sans métaux de transition sans déchets chimiques dangereux, un changement sismique dans la durabilité de la synthèse organique. Avec un travail d’équipe impressionnant entre les ligands et les contre-ions démontré, l’avenir de la chimie organique n’a jamais semblé aussi vert.
Kotaro Kikushima et al, O-arylation du phénol assistée par ligand et contre-ion avec des acétates de TMP-iodonium (III), Lettres organiques (2022). DOI : 10.1021/acs.orglett.2c00294
Fourni par l’Université Ritsumeikan