Des chercheurs de l'université de Hokkaido ont développé une nouvelle méthode catalytique pour générer des radicaux cétyle à partir de cétones alkyles, résolvant un défi de longue date en chimie organique. En utilisant un outil de criblage computationnel, l'équipe a identifié un ligand efficace qui empêche le transfert d'électrons indésirable, permettant des réactions plus propres et plus fiables. Cette avancée aide à la synthèse de produits naturels et au développement pharmaceutique.
Les chimistes cherchent depuis longtemps des moyens d'exploiter les cétones pour former des liaisons chimiques, compte tenu de leur prévalence dans les molécules organiques. Un obstacle particulièrement tenace a été la réduction monoélectronique des cétones pour produire des radicaux cétyle, qui servent d'intermédiaires clés dans la synthèse de produits naturels et la recherche pharmaceutique. Bien que des méthodes existent pour les cétones aryles, les cétones alkyles —plus courantes mais plus difficiles à réduire— ont résisté à un succès similaire.
Une équipe de chimistes organiques et computationnels de l'institut WPI-ICReDD à l'université de Hokkaido a abordé cette question avec une stratégie de catalyse au palladium photoexcitée. Leur travail, publié dans le Journal of the American Chemical Society, démontre comment les catalyseurs au palladium activés par la lumière, associés à des ligands phosphines spécifiques, peuvent désormais piloter les transformations de cétones alkyles.
Dans des études antérieures, le même système au palladium fonctionnait pour les cétones aryles mais échouait pour les alkyles. Les données montraient que les radicaux cétyle alkyles se formaient brièvement, pour subir ensuite un transfert d'électrons inverse (BET) vers le palladium, ramenant le matériau inchangé. Pour trouver une solution, les chercheurs ont utilisé la méthode Virtual Ligand-Assisted Screening (VLAS), développée par l'associé professeur Wataru Matsuoka et le professeur Satoshi Maeda.
VLAS a analysé 38 ligands phosphines, générant une carte thermique de leurs propriétés électroniques et stériques pour prédire la réactivité. Cela a guidé des tests en laboratoire sur trois candidats, le tris(4-méthoxyphényl)phosphine (P(p-OMe-C6H4)3), étiqueté L4, s'avérant le plus efficace. Il a supprimé le BET, permettant une formation stable de radicaux cétyle et des réactions à haut rendement.
Les auteurs, dont Kosaku Tanaka, Ren Yamada et Tsuyoshi Mita, notent que cette approche fournit un outil accessible aux chimistes et met en lumière le rôle de VLAS dans l'accélération de l'optimisation des réactions. L'étude paraît dans le volume 147, numéro 43, avec le DOI : 10.1021/jacs.5c13115.