Métathèse croisée de carbonyle « transformatrice » utilisée pour synthétiser des alcènes
Le couplage croisé sélectif de carbonyles pour former des alcènes, en particulier de manière non symétrique, est une réaction importante en synthèse organique. Cependant, seules quelques méthodes sont disponibles et aucune n’offre une sélectivité croisée efficace dans les réactions carbonyl-alcène. Aujourd’hui, une équipe internationale a introduit deux stratégies de métathèse croisée des carbonyles, permettant le transfert du carbène en ylure et la dimétallation pour produire des alcènes.
David Nagib de l’Ohio State University aux États-Unis, qui a développé ces méthodes avec Lumin Zhang de l’Institut de chimie organique de Shanghai en Chine, retrace les origines de cette idée en 2005, lorsque le prix Nobel de chimie a été décerné pour le développement de la métathèse dans synthèse organique. «Je n’étais qu’un jeune étudiant naïf», se souvient Nagib. « Je me suis dit : « Et si vous pouviez prendre deux carbonyles, les mélanger et en faire un alcène dans le même processus ? » Et évidemment, il y a de nombreuses difficultés à y parvenir. Mais cela me trotte dans la tête depuis 2005. »
La première stratégie impliquait la conversion des aldéhydes en ylures de phosphonium via un mécanisme de Wittig modifié. Cette approche a conduit à la formation de Z-alcènes à haute stéréosélectivité. Nagib et Zhang ont démontré l’efficacité de cette méthode en convertissant avec succès des alkylaldéhydes énolisables en Z-alcènes avec sélectivité croisée et stéréosélectivité.
La deuxième stratégie s’est inspirée de la réaction de Takai, qui implique l’oléfination stéréosélective d’aldéhydes à l’aide de dimétaux. Dans cette approche, le duo a utilisé des catalyseurs au chrome et des réducteurs au manganèse pour générer des intermédiaires dichromes, entraînant la formation d’alcènes et la désoxygénation du carbonyle. Cette méthode a abouti à la formation de E-alcènes à haute sélectivité.
Une propriété importante des deux mécanismes est leur sélectivité croisée efficace et économique. Dans les réactions croisées traditionnelles, les chimistes utilisent souvent un excès d’un substrat pour conduire la réaction vers le résultat souhaité. Mais ce n’est pas le cas ici. «Dans notre stratégie, nous utilisons uniquement un équivalent 1:1 (de substrats) pour obtenir une sélectivité croisée», ajoute Zhang.
En comparant les nouvelles stratégies à d’autres méthodes de pointe, Vincent Lindsay de la North Carolina State University voit clairement un favori. Il dit Monde de la chimie la stratégie de couplage McMurry développée dans les années 1970 n’est efficace que pour les processus de dimérisation formant des alcènes symétriques ou pour les couplages intramoléculaires permettant d’obtenir des dérivés cycliques. Il dit que les stratégies de Nagib et Zhang constituent un pas en avant.
«Étant donné que les alcènes les plus recherchés en synthèse organique ne sont pas symétriques, ce travail est absolument transformateur et élargit considérablement les possibilités de rétrosynthèse dont disposent les chimistes pour l’élaboration d’alcènes», dit-il.
Il ajoute également que le fait que les deux Z– et E-isomères peuvent être préparés indépendamment dans une variété catalytique à partir des mêmes substrats est « incroyablement attrayant, permettant à cette nouvelle déconnexion de rivaliser efficacement avec les transformations classiques pour la synthèse d’alcènes telles que les oléfinations de Wittig, Horner-Wadsworth-Emmons ou Julia, entre autres ».
