Transfert d'atomes de carbone

Recherche fondamentale spectaculaire en chimie organique

23.07.2024

Les auteurs de la publication : (de gauche à droite) Dr. Taichi Koike, Dr. Jhen-Kuei Yu et Prof. Max M. Hansmann.

Ralf Maserski, TU Dortmund

Le professeur Max Martin Hansmann du département de chimie et de biologie chimique et son équipe ont mis au point un nouveau réactif permettant d'ajouter sélectivement des atomes de carbone à des molécules. Ce développement est tellement spectaculaire pour la recherche fondamentale en chimie organique qu'il a été publié dans la prestigieuse revue Science. Les travaux de recherche ont été menés dans le cadre de la bourse ERC Starting Grant attribuée au professeur Hansmann en 2022. Taichi Koike, chercheur postdoctoral et premier auteur de l'article, travaille en tant que boursier de recherche 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 pourrait permettre d'accéder à des produits pharmaceutiques complexes en raccourcissant la séquence de synthèse. 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 maintenant réussi à synthétiser un réactif qui peut servir non seulement de source d'atomes de carbone, mais aussi de réactif de transfert polyvalent. "Nous sommes convaincus que la poursuite de l'exploration 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 l'accès aux cumulènes supérieurs ou dans la fonctionnalisation tardive de structures moléculaires complexes", déclare le professeur Hansmann.

Pour mettre au point le réactif, l'équipe a utilisé une approche simple pour stabiliser un atome de carbone : la coordination avec deux groupes neutres donneurs d'électrons. Les espèces résultantes, connues sous le nom de carbones (L1→C←L2), n'avaient guère été explorées jusqu'à présent en tant que sources d'atomes de carbone. Les défis posés par 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 Science, ils décrivent la synthèse du réactif cristallin et isolable Ph3P=C=N2 par une réaction formelle d'échange PPh3/N2 utilisant le carbodiphosphorane Ph3P=C=PPh3 et l'oxyde nitreux (N2O). Cette approche synthétique est élégante et très simple car elle ne nécessite pas d'azides, ce qui est généralement le cas avec les composés diazoïques et constitue un risque pour la sécurité 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'autres additifs. Les transferts de Ph3PC vers des ambiphiles aboutissent à des hétérocumulènes terminés par un ylure de phosphore, les transferts de CN2 vers des alcènes à des pyrazoles multisubstitués. Enfin, dans la réaction avec les composés carbonylés, un transfert d'atome de carbone a lieu, ce qui conduit à divers alcynes ou butatriènes.

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