Vers la synthèse durable et efficace de molécules fluorées à haute valeur ajoutée

Les caractéristiques uniques de l’atome de fluor – sa très petite taille combinée à une des plus fortes électronégativités – permettent de moduler de nombreuses propriétés comme la stabilité métabolique ou la lipophilie des molécules organiques qui le contiennent. Pour ne citer qu’un exemple, les molécules trifluorométhylées qui contiennent un groupement CF₃, entrent dans la composition de l’antidépresseur le plus prescrit au monde avec des ventes annuelles qui se chiffrent en milliards de dollars. Les méthodes existantes de synthèse de ces molécules fluorées nécessitent de partir d’une molécule de base, appelée substrat, qui doit être fonctionnalisée au préalable pour ensuite pouvoir la modifier et obtenir un composé comportant le groupement fonctionnel CF₃ souhaité. Ces procédés nécessitent souvent plusieurs étapes et/ou des réactifs coûteux. Pas étonnant que l’industrie chimique cherche constamment de nouvelles méthodes efficaces, pratiques et sélectives comme alternatives durables aux voies existantes pour introduire ces groupements fluorés sur des briques moléculaires de base.

Une équipe du laboratoire Chimie Organique Bioorganique : Réactivité et Analyse (COBRA, CNRS/INSA Rouen/Université de Rouen Normandie) s’est intéressée à une voie alternative qui partirait d’une molécule de base peu coûteuse et largement abondante car elle-même déchet d’une autre réaction de chimie organique : le 2-bromo-3,3,3-trifluoropropène (BTP). De ce déchet de l’industrie, ils ont pu générer in situ le partenaire de réaction clé à partir duquel les produits fluorés recherchés, les ß-trifluorométhylstyrènes, ont pu être obtenus par activation de liaisons C-H catalysée au Ruthénium. Ce processus s’est avéré robuste, tolérant à l’air et à l’humidité ainsi qu’à la présence d’autres groupements fonctionnels sur les molécules présentes durant la réaction. Des études mécanistiques poussées associées à des calculs théoriques par DFT^* leur ont par ailleurs permis de mettre directement en évidence la réactivité unique d’un complexe intermédiaire de ruthénium cyclométallé (cycle de carbone où le ruthénium remplace un atome de carbone). Cette nouvelle preuve de l’efficacité de ces métallacycles comme espèce catalytiquement active dans des processus d’activation de liaisons C-H vient confirmer leur potentiel catalytique récemment mis en avant par d’autres groupes. Ces travaux sont à retrouver dans la revue Chemistry A European Journal.

Rédacteur: AVR

* La théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT, sigle pour Density Functional Theory) est une méthode de calcul quantique qui permet l'étude de la structure électronique, en principe de manière « exacte ». Applicable à des systèmes de tailles très variées, allant de quelques atomes à plusieurs centaines d’atomes, c’est l’une des méthodes les plus utilisées dans les calculs de chimie quantique.