La chimie organique présente un large éventail de réactions pour créer des molécules complexes, parmi lesquelles la réaction Diels-Alder se distingue par sa polyvalence et sa précision. Cette réaction permet la construction de composés polycycliques complexes – les structures souvent trouvées dans les produits naturels et les produits pharmaceutiques – en rejoignant des diènes et des diéophiles à haute régio et stéréosélectivité.
Un diène particulièrement précieux à cet effet est l'ortho-quinodiméthane (OQDM), connu pour sa capacité à former des systèmes de roulement fusionnés. Cependant, la synthèse de cet intermédiaire réactif a traditionnellement nécessité des conditions difficiles et une préparation précurseur élaborée, limitant son utilisation pratique. Ce défi persiste depuis plus de 70 ans dans le domaine de la synthèse organique.
S'adressant à cette question de longue date, une équipe de recherche dirigée par le professeur Junichiro Yamaguchi à l'Université Waseda, en collaboration avec le Dr Kei Muto à l'Institut de bio – molécules transformatrices, Université Nagoya, Japon, a développé une nouvelle réaction multi-composants au palladium (PD).
Leur méthode utilise des produits chimiques facilement disponibles – 2-vinylbromoarénes, des espèces de diazo et des nucléophiles de carbone, contenant un groupe de diéophiles – pour générer un OQDM et finalement former efficacement une gamme de composés polycycliques.
Leurs résultats sont publiés dans la revue Chem.
« La molécule OQDM a fasciné les chimistes depuis des décennies en raison de son potentiel à construire des structures complexes, mais son instabilité l'a rendue insaisissable », explique Yamaguchi.
« Nous avons été motivés par l'idée de transformer cet intermédiaire éphémère en un outil synthétique pratique. Inspiré par la façon dont la nature construit des molécules complexes à partir de composants simples, nous avons cherché à reproduire cette élégance dans le laboratoire en utilisant le contrôle catalytique et les matériaux accessibles. »
Dans cette étude, les chercheurs ont développé une méthode qui permet la formation de liaisons carbone-carbone via un intermédiaire benzyle – PD hautement réactif. Cette réactivité permet la construction efficace des structures polycycliques avec un groupe vinyle. L'équipe a démontré la large applicabilité de la réaction en synthétisant une variété de composés complexes, notamment l'équilénine, une molécule liée à l'hormone naturelle.
Leur méthode réduit considérablement le nombre d'étapes et les conditions difficiles généralement nécessaires pour accéder à ces composés. En conséquence, cette approche pourrait rendre les structures moléculaires complexes plus accessibles pour la découverte de médicaments et d'autres applications. Les chercheurs suggèrent que leur plate-forme de réaction pourrait être utile pour construire des bibliothèques chimiques pour le dépistage des médicaments et pour développer de nouveaux matériaux aux propriétés fonctionnelles.
« Notre méthode permet d'accéder aux squelettes moléculaires trouvés dans les composés bioactifs, y compris des médicaments à base d'hormones et des structures de plomb pour les agents anticancéreux et antiviraux », explique Yamaguchi. « Il permet également la construction rapide des bibliothèques composées, qui peuvent soutenir à la fois la recherche pharmaceutique et sur les matériaux. »
Cette stratégie offre une solution pratique pour synthétiser les composés polycycliques difficiles tout en élargissant les outils disponibles pour les chimistes synthétiques travaillant sur des applications en science de la santé et des matériaux.
