Un intermédiaire rarissime dévoile les secrets de la catalyse à base de bore

La catalyse d’hydroboration par des complexes de métaux de transition, tels que l’iridium, permet de créer des liaisons recherchées en chimie organique, comme les liaisons carbone-carbone, grâce à l’activation d’une liaison bore-hydrogène. Cette méthode est notamment prisée par l’industrie pharmaceutique, car elle se substitue à des catalyseurs plus difficiles à manipuler et à stocker. L’hydroboration a d’ailleurs valu à son inventeur, Herbert C. Brown, de recevoir le prix Nobel de chimie en 1979. Le déroulé de la catalyse d’hydroboration reste cependant mal compris. Il est généralement admis qu’elle passe par une addition oxydante, où une liaison hydrogène-bore se rompt en deux fragments conservant chacun un électron. Des chercheurs de l’Institut de chimie de Strasbourg (IC, CNRS/Université de Strasbourg), des universités chinoises du Zhejiang et de Westlake et de l’université de Zurich (Suisse) ont prouvé que la catalyse d’hydroboration pouvait également se dérouler grâce à un transfert d’hydrure. Cela ne change pas la composition chimique des produits obtenus, mais montre que leurs structures électroniques sont plus variées que ce qui était accepté jusque-là.

Pour y parvenir, les chimistes ont mis en évidence la formation, lors d’une réaction en présence d’un complexe d’iridium et d’un cation de bore appelé borénium, d’un intermédiaire réactionnel qui n’est pas détectable par les méthodes cristallographiques typiquement utilisées dans ce genre de travaux. À la place, les chercheurs ont combiné des études théoriques avec des techniques de résonnance magnétique nucléaire, de diffraction des rayons X et de spectrométrie photoélectronique X. Ils ont ainsi également montré l’existence d’une liaison entre le borénium et un métal de transition, ici de l’iridium, ce qui n’avait encore jamais été isolé et formellement caractérisé. Cette meilleure compréhension de la catalyse d’hydroboration pourrait aboutir à la synthèse de catalyseurs plus stables et performants. Ces travaux ont aussi permis d’établir une méthodologie efficace pour étudier ces questions.