De nouveaux catalyseurs à base d'argent pour l'industrie pharmaceutique

Publié par Isabelle le 07/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
Plus de 25% des médicaments et 40% des produits agrochimiques contiennent au moins un atome de fluor dans leur structure, principalement sous forme de groupement -CF3 - appelé trifluorométhyle -. Hélas, l'introduction de ces groupements dans ces molécules d'intérêt n'est pas aisée et nécessite l'utilisation de catalyseurs coûteux à base de palladium et de phosphines très sophistiquées. D'où l'intérêt de remplacer ces catalyseurs par des complexes à base d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...), métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) bien plus abondant.

Des scientifiques du Laboratoire hétérochimie fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et appliquée (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Paul Sabatier) sont parvenus à leur procurer une réactivité inattendue pour produire ces dérivés fluorés avec d'excellents rendements, dans des conditions douces, et en utilisant l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) comme oxydant. Ces résultats sont parus dans la revueChem. Eur. J. (Hot Article).


© Luca Demonti

Des nombreuses molécules qui contiennent un groupement trifluorométhyle sont utilisées, par exemple, pour traitercertains types de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...) (Nilutamide, Nilandron®), la polyarthrite rhumatoïde (La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la cause la plus fréquente des polyarthrites...) (Léflunomide, Arava®), ou en tant qu'antidépresseur (Les antidépresseurs sont des substances chimiques qui corrigent et relèvent l'humeur...) (Fluoxétine, Prozac®). Ces composés organofluorés aryle-CF3 résultent de la transformation directe de dérivés aryle borés (aryle-B(OR)2) (*)- précurseurs abondants, peu chers et facilement utilisables - grâce à une variante atypique de réaction dite "de couplage croisé"(**). Ce type de transformation nécessite habituellement la présence d'un catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) à base de palladium (métal précieux et peu abondant) qui rend la production industrielle très coûteuse.

Plusieurs méthodes alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié...) utilisant comme catalyseurs des complexes à base de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) (Cu), moins coûteux, pour le couplage aryle-CF3, ont été développées mais ne sont pas industriellement viables en raison de leur faible efficacité. D'où la proposition d'utiliser cette fois l'argent (Ag) pour jouer ce rôle. En effet, malgré l'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa...) chimique bien connue de ce métal, l'Ag est un bon candidat car il présente, sous sa forme oxydée Ag(III), la même structure électronique que les ions Pd(II), Cu(III) et Au(III) déjà identifiés comme intermédiaires réactionnels dans d'autres réactions du même type.

En entourant l'Ag de ligands appropriés, les auteurs ont montré sa capacité à effectuer la trifluorométhylation des dérivés aryle borés, via des intermédiaires réactionnels AgIIICF3 et aryle-AgIII que l'on pensait inaccessibles chimiquement. Mieux encore, ils ont pu remplacer les oxydants forts nécessaires à la réaction, dangereux et coûteux, par de l'air, abondant et générant des sous-produits de réactions non toxiques, et ce malgré son pouvoir oxydant modéré.

Cette nouvelle chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) pourrait conduire au développement de processus catalytiques impliquant des intermédiaires Ag(III), dans des conditions douces, pour obtenir des dérivés aryle-CF3 d'intérêt industriel.

Notes:
(*) Un aryle est un radical carboné résultant de l'arrachement d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) à un hydrocarbure aromatique (Un hydrocarbure aromatique ou arène est un hydrocarbure dont la structure moléculaire...).
(**) Le Prix Nobel 2010 a été décerné aux Profs. Akira Suzuki, Richard Heck, et Ei-ichi Negishi pour leurs travaux sur les réactions de couplage croisé permettant l'obtention des aryles fonctionnalisés.


Référence:
Luca Demonti, Nathalie Saffon-Merceron, Nicolas Mézailles & Noel (NOEL est l'acronyme qui désigne une unité de mesure utilisée en toxicologie et...) Nebra.
Cross-coupling through Ag(I)/Ag(III) redox manifold
Chem. Eur. J. 2021
doi.org/10.1002/chem.202102836

Contacts:
- Noel Nebra - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Laboratoire hétérochimie fondamentale et appliquée (CNRS / Université Paul Sabatier) - nebra-muniz at chimie.ups-tlse.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
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