De nouvelles molécules pour les matériaux organiques
© J. Waser/EPFL
Des scientifiques de l’EPFL ont développé une méthode simple pour synthétiser les composants de divers matériaux organiques et biologiques.
Les indoles, des composés organiques, sont des éléments structurels essentiels aux médicaments et aux matériaux conducteurs. Leur synthèse et modification (« fonctionnalisation ») se révèlent donc cruciales pour la chimie organique et la science des matériaux. Ces modifications chimiques sont toutefois limitées dans leur diversité. Or, un article de Angewandte Chemie annonce que des chercheurs de l’EPFL ont généré une réaction de type « domino » qui installe facilement les alcynes sur les indoles, et ce avec une efficacité et une sélectivité sans précédent.
Les indoles sont omniprésents dans les produits naturels, molécules bioactives et matériaux organiques. Ils se composent d’un cycle benzénique à six chaînons accolé à un cycle pyrrole à cinq chaînons qui contient de l’azote. La chimie qui implique des indoles s’intéresse habituellement à installer ou changer le cycle pyrrole précité. Modifier le cycle benzénique est en effet bien plus compliqué, ce qui est regrettable, car les indoles aux cycles benzéniques modifiés sont utilisés dans une foule de médicaments, capteurs chimiques et matériaux organiques.
Une réaction « domino »
Or, Jérôme Waser et Yifan Li de l’EPFL ont développé une nouvelle technique pour synthétiser les indoles qui portent les groupes alcynes avec des matériaux de départ facilement disponibles. Cette approche offre un chemin à basse consommation énergétique pour introduire un alcyne dans le cycle benzénique non-réactif d’un indole. Les alcynes sont un groupe fonctionnel qui contiennent deux atomes de carbones liés par une triple liaison, et constituent actuellement l’un des points de départ les plus versatiles pour générer une diversité chimique dans la chimie de synthèse, la biologie chimique et la science des matériaux.
Cette réaction novatrice est décrite comme « domino », car elle est faite de trois étapes qui se déclenchent l’une l’autre vers l’avant. Développer un tel processus est un réel challenge, car il implique une orchestration parfaite des différentes étapes: chaque intermédiaire doit faire preuve de la réactivité requise et être généré à la bonne vitesse, ou l’entier de la réaction en chaîne s’interrompt.
Les chercheurs ont créé le domino parfait en concevant avec soin la façon dont le catalyseur et les réactifs sont utilisés au fil de la réaction. Ils ont remplacé les catalyseurs en or traditionnels par du platine, et employé des réactifs d’iode hypervalent – une classe de composés iodés ultra réactifs développés par le laboratoire de Waser, qui sont désormais disponibles dans le commerce.
Cette étude phare ouvre la voie à la synthétisation d’idoles porteurs de groupes alcynes, donnant pour la toute première fois accès à cette importante classe de composés. Grâce à l’exceptionnelle versatilité chimique des alcynes, les indoles alcynylés peuvent servir à construire des blocs pour la synthèse de composés bioactifs et de matériaux organiques, sur lesquels l’équipe de Waser travaille.
Il reste cependant beaucoup à faire. « A l’échelle industrielle, il faudrait améliorer très fortement le chargement du catalyseur et le recyclage du réactif afin que le processus soit plus rentable », déclare Waser, qui s’applique désormais à étendre sa stratégie « domino » pour créer d’autres blocs de construction nécessaires à la chimie synthétique et médicale, ainsi qu’à la science des matériaux.
Source
Li Y, Waser J. Platinum-Catalyzed Domino Reaction with Benziodoxole Reagents for Accessing Benzene-Alkynylated Indoles.Angewandte Chemie 10 March 2015. DOI: 10.1002/anie.201412321