Selon des scientifiques de l’Université Rice, les sels de fer bon marché sont essentiels pour simplifier la fabrication de précurseurs essentiels pour les médicaments et autres produits chimiques.
Ils ont affiné le processus de production de diazides, des molécules de base dans la production de médicaments et de produits chimiques agricoles. Les sels de fer ainsi que les processus appelés transfert de ligand radical et transfert de charge ligand-métal (LMCT) le rendent abordable et respectueux de l’environnement.
Le chimiste synthétique du riz Julian West et les co-auteurs principaux Kang-Jie (Harry) Bian et Shih-Chieh Kao, tous deux étudiants diplômés de son laboratoire, rapportent dans Communication Nature que l’illumination de leurs réactifs avec de la lumière visible leur permet de former des diazides dans des conditions beaucoup plus douces que les procédés industriels actuels qui impliquent généralement une chaleur élevée et des acides corrosifs.
Les diazides sont des molécules à deux groupes amine qui peuvent être fonctionnalisées, ce qui signifie qu’elles peuvent facilement réagir avec d’autres molécules. Selon la façon dont ils sont construits, ils peuvent être à la base de nombreux composés utiles.
Dans une étude récente, West et son groupe ont utilisé le transfert de ligand radicalaire (ou « rebond radical ») pour ajouter deux groupes fonctionnels à un seul alcène, des molécules organiques tirées de la pétrochimie qui contiennent au moins une double liaison carbone-carbone.
La technique, ainsi que le transfert de charge ligand-métal médié par le fer, s’est avéré utile car ils ont construit des précurseurs similaires appelés diazides vicinaux à partir de matières premières courantes.
« Il n’utilise que deux réactifs, le nitrate de fer et l’azoture de TMS, que chaque laboratoire de synthèse aura », a déclaré West, professeur adjoint de chimie dont le laboratoire s’efforce de simplifier la fabrication de médicaments. « Fondamentalement, vous les mélangez dans un solvant commun et éclairez dessus. La plupart des laboratoires pharmaceutiques auront des lumières LED. Donc, en gros, ils retireront simplement les choses de l’étagère.
West a déclaré que le transfert de ligand radical était inspiré par la biologie, « y compris les enzymes de notre propre foie. Il existe des enzymes dans la nature qui transfèrent des atomes ou des fragments de molécules à un radical pour créer une nouvelle liaison qui peut aider à construire des molécules plus grosses. Nous étions ravis pour explorer le potentiel de cette étape dans la dernière étude.
« Dans ce projet, maintenant que nous avons établi comment cela fonctionne, nous pouvons commencer à le combiner avec de nouvelles étapes pour créer quelque chose de différent », a-t-il déclaré. « Le plus drôle, c’est que, comme pour tout ce qui concerne la chimie organique, la nature a compris depuis longtemps que cela peut être vraiment utile. »
Le LMCT et le transfert de ligand radical se produisent, l’un après l’autre, lorsque les réactifs et la solution sont illuminés dans des conditions ambiantes. Le laboratoire a appris à optimiser le processus grâce à la chimie en flux, en faisant passer la solution dans un tube en boucle et en allumant uniquement ce tube.
« La réaction se produit dans la partie où vous faites briller la lumière », a déclaré West. « De cette façon, nous pouvons traiter plus d’un lot et avoir beaucoup plus de contrôle sur la quantité de lumière qu’il reçoit en accélérant ou en ralentissant le flux.
« C’est très facile de vider les sels dans la fiole et d’y mettre la lumière, mais si vous voulez en faire beaucoup ou l’améliorer, le flux fonctionne très bien », a-t-il déclaré.
« Nous pensons que cela sera utile pour les laboratoires qui veulent un moyen simple de fabriquer ce type de produit, surtout s’ils n’ont pas le temps de peaufiner et de lutter pour que ces autres méthodes fonctionnent bien », a déclaré West.
Les co-auteurs de l’étude incluent les étudiants de premier cycle de Rice, David Nemoto Jr. et Xiaowei Chen.
Plus d’information:
Kang-Jie Bian et al, Diazidation photochimique d’alcènes activée par transfert de charge ligand-métal et transfert de ligand radical, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-35560-3