De nouveaux catalyseurs ouvrent la voie aux hydrogénations asymétriques
Les molécules chirales ont une importance majeure en chimie biologique comme en synthèse organique. Leur étude a conduit à l’élaboration de nombreuses représentations et schémas réactionnels, bien connus des étudiants !
Si certains composés diastéréoisomères peuvent être séparés, ceci demande beaucoup de temps et d’énergie, voire la formation de pertes importantes par rapport au matériel d’origine. Ces pertes sont un problème lors de la purification d’un énantiomère précis, en pharmaceutique par exemple, car si deux énantiomères ont les mêmes propriétés physiques et chimiques, leurs propriétés biologiques peuvent être différentes !
Travaillant sur l’hydrogénation asymétrique de composés insaturés, l’équipe de Bell cherchait à repousser les limites des catalyseurs connus utilisables lors de réactions d’hydrogénation stéréospécifiques. Il est connu qu’un méta-ligand complexe peut facilement catalyser ce genre de réactions pour des composés comme l’acide 2-(acetyl-amino)acrylique. Cependant, la présence d’un cycle va compliquer la donne. L’hydrogénation stéréosélective du méthyl-propenyl benzène présente déjà un challenge, et le méthyl-propenyl cyclohexane ne possédait pas de catalyseur pour ce genre de réaction. (voir figure 1)
Figure 1 : substrats étudiés
Durant ces dernières années, les chercheurs travaillant avec Bell avaient découvert que les catalyseurs d’irridium, associés à un groupement de Pfaltz via les phosphores et azotes donneurs d’électrons, étaient très actifs dans la réduction d’alkènes aryl-substitués, mais leur application aux composés comme le méthyl-propenyl cyclohexane n’avait pas encore été réussie.
Figure 2 : groupement de Pfaltz
Jusqu’à ce qu’une nouvelle génération de ligands de Pfaltz (voir figure 2) complexés avec l’iridium soient mis au point. Le méthyl-propenyl cyclohexane fut ainsi réduit énantiosélectivement grâce à la formule (n=1 et R= t-butyl) de ce ligand de Pfaltz. Mais l’équipe de Bell développa encore plus les possibilités des ligands de Pfaltz en utilisant la formule (n=2 et R= o-tosyl) pour produire stéréospécifiquement le RRR-γ-tocophényl acetate, un précurseur chimique de la vitamine E, avec 90% de ce stéréoisomère contenus dans les stéréoisomères finaux !
Figure 3 : la vitamine E
La vitamine E (figure 3) est un anti-oxydant, dont la production chimique pourrait ouvrir la voie à de nouvelles gammes de médicaments et compléments alimentaires. De manière générale, les découvertes effectuées sur les ligands de Pfaltz ouvrent de nouvelles voies à de nombreux domaines de l’industrie chimique.
Pour en savoir plus :
Bell S., Wüstenberg B., Kaiser S., Menges F., Netscher T., Pfaltz A. Asymmetric Hydrogenation of Unfunctionalized, Purely Alkyl-Substituted Olefins. Science, 311, 5761, pp. 642-644.
