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Métathèse

La métathèse des oléfines est une réaction organique qui consiste en un réarrangement de doubles liaisons carbone-carbone par redistribution de fragments d'alcènes. Elle a permis aux scientifiques de découvrir de nouvelles coupures en synthèse organique, ouvrant la voie à de nouvelles avancées dans les domaines de la chimie des polymères, de la découverte de médicaments et de la synthèse de produits naturels. Il existe trois classes principales de réactions de métathèse : la métathèse par fermeture de cycle et la métathèse croisée sont régulièrement utilisées pour la synthèse de petites molécules organiques, alors que la métathèse par ouverture de cycle est souvent employée en polymérisation.

L'application la plus courante et la plus reconnue de la métathèse d'oléfines en synthèse organique est la métathèse par fermeture de cycle (RCM, ring-closing metathesis), une réaction intramoléculaire sur un diène acyclique pour former une molécule cyclique. Cette méthodologie permet de construire des cycles contenant uniquement des atomes de carbone et des cycles à hétéroatomes riches en centres sp3, un thème d'importance croissante en chimie thérapeutique moderne1.

La métathèse croisée rassemble deux oléfines dans une réaction intermoléculaire pour donner un produit oléfinique portant les substituants de chacune des oléfines de départ. L'adoption généralisée de la macrocyclisation catalysée par le ruthénium comme méthode générale pour la préparation de cycles de grande taille (≥ 12 atomes) a été facilitée par une excellente compatibilité des groupes fonctionnels ainsi qu'une tolérance à l'humidité et l'oxygène résiduels2.

La polymérisation par ouverture de cycle par métathèse (ROMP, ring opening metathesis polymerization) permet de former des polymères aux propriétés modifiables ; elle constitue une avancée technologique importante dans le domaine de la synthèse assistée. En raison du faible coût et de la disponibilité des matières de départ, cette méthodologie de polymérisation robuste peut être employée pour produire des polymères à grande échelle3.

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La métathèse par fermeture de cycle (RCM, ring-closing metathesis) est une réaction intramoléculaire sur un diène acyclique pour former un cycle.

Figure 1.Métathèse de fermeture de cycle (RCM)

La métathèse croisée rassemble deux oléfines dans une réaction intermoléculaire pour donner un produit oléfinique portant les substituants de chacune des oléfines de départ.

Figure 2.Métathèse croisée (MC)

La métathèse par ouverture de cycle repose sur la force poussant à soulager la tension du cycle. En l'absence d'un deuxième partenaire de réaction en excès, une polymérisation se produit et on parle alors de ROMP.

Figure 3.Métathèse par ouverture de cycle (ROM[P])

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Bibliographie

1.
Lovering F, Bikker J, Humblet C. 2009. Escape from Flatland: Increasing Saturation as an Approach to Improving Clinical Success. J. Med. Chem.. 52(21):6752-6756. https://doi.org/10.1021/jm901241e
2.
Blackwell HE, Sadowsky JD, Howard RJ, Sampson JN, Chao JA, Steinmetz WE, O'Leary DJ, Grubbs RH. 2001. Ring-Closing Metathesis of Olefinic Peptides: Design, Synthesis, and Structural Characterization of Macrocyclic Helical Peptides. J. Org. Chem.. 66(16):5291-5302. https://doi.org/10.1021/jo015533k
3.
Harned A, Zhang M, Vedantham P, Mukherjee S, Herpel R, Flynn D, Hanson P. 2005. ROM Polymerization in Facilitated Synthesis. Aldrichimica Acta. 38,3-16. https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/Acta/al_acta_38_1.pdf
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