Vers une meilleure combinaison des briques élémentaires en chimie organique

Les molécules d’intérêt pharmaceutique sont généralement synthétisées en assemblant de plus petits composés, qui servent de briques élémentaires à la chimie. Il n’est cependant pas toujours évident de contrôler précisément leur agencement, et donc d’aller vers une sélectivité fine pour obtenir uniquement le produit souhaité. Des chercheurs du Laboratoire d’innovation moléculaire et applications (LIMA, CNRS/Université de Haute-Alsace/Université de Strasbourg) et de l’université de Californie (Los Angeles, États-Unis) ont mis au point une méthode catalytique qui combine sélectivement des briques, appelés ynamides, avec des dérivés du germanium. Ces travaux, publiés dans le Journal of the American Chemical Society, ouvrent la voie au contrôle d’autres briques élémentaires en fonction du catalyseur utilisé.

La chimie organique combine des briques élémentaires, des molécules simples qui peuvent s’assembler en un nombre considérable de combinaisons tridimensionnelles. Le choix et la diversité de ces briques permettent d’aboutir à des architectures moléculaires uniques, dont les propriétés sont définies à l’avance : solubilité, stabilité métabolique, magnétisme, propriétés optiques, etc. Ces molécules sont ensuite utilisées pour la synthèse de médicaments et de produits cosmétiques. Les ynamides, des petits hydrocarbures contenant un atome d’azote, peuvent ainsi être agencés avec d’autres éléments pour obtenir jusqu’à quatre composés différents. Sans contrôle, ces quatre composés sont formés en mélange alors qu’il serait nécessaire de n’obtenir que les combinaisons utiles aux applications visées. Des chercheurs du Laboratoire d’innovation moléculaire et applications (LIMA, CNRS/Université de Haute-Alsace/Université de Strasbourg) et de l’université de Californie (Los Angeles, États-Unis) ont inséré des éléments de la famille des cristallogènes (germanium, étain) sur les ynamides et ont réussi le premier exemple de contrôle de la sélectivité : grâce à la catalyse au palladium, deux combinaisons parmi les quatre possibles sont priorisées.

Le choix d’un ligand particulier du palladium permet de former sélectivement l’une ou l’autre de ces deux combinaisons, qui se distinguent surtout par la position finale de l’atome de germanium dans la molécule. Plus efficace que d’assembler les matériaux en vrac et de les trier ensuite, cette stratégie complémentaire entre dans le cadre de la chimie verte et n’entraîne aucune perte de matière. Ce phénomène a ensuite été confirmé sur de nombreux exemples et expliqué par des études de modélisation moléculaire. L’ynamide augmentée d’un atome de germanium n’a pas encore d’application connue, mais ces travaux représentent une étape vers d’autres formes d’hydrométalation, c’est-à-dire insérer sélectivement un métalloïde dans des briques moléculaires. Cette méthode et les nouvelles briques moléculaires ainsi formées permettraient d’avancer vers davantage d’applications, en particulier dans le domaine pharmaceutique.

Modélisation moléculaire d'une brique élémentaire. © Nicolas Blanchard

Référence

Vincent Debrauwer, Aneta Turlik, Lénaic Rummler, Alessandro Prescimone, Nicolas Blanchard, K. N. Houk, and Vincent Bizet. Ligand-Controlled Regiodivergent Palladium-Catalyzed Hydrogermylation of Ynamides. JACS – Juin 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c03556

Contact

Nicolas Blanchard
Chercheur en chimie organique (LIMA UMR7042)
Vincent Bizet
Chargé de recherche (LIMA UMR7042)
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS