Chimie en flux continu

 

La chimie en flux continu fait partie des améliorations apportés depuis quelques années au chimiste de synthèse.

La façon classique d’envisager la chimie consiste à mélanger les produits dans un ballon, à chauffer (ou refroidir) pendant un temps donné jusqu’à ce que tous les produits de départ soient consommés. Suivent alors diverses traitement permettant d’éliminer certains sous-produits et enfin la purification pour obtenir le produit attendu pur.

La chimie en flux continue à une vision quelque peu différente : les produits sont injectés en permanence dans un circuit (chauffé ou refroidi) où ils vont réagir. Le flux va alors passer à travers différentes résines (conditionnées dans des colonnes) chargées d’enlever tous les sous-produits de la réaction. Une simple évaporation du solvant permet ensuite de récupérer le produit pur.

On imagine dès lors le gain de temps pour le chimiste. Une fois le système au point, il suffit d’appuyer sur un bouton pour lancer la machine, rentrer tranquillement à la maison et revenir le lendemain matin pour trouver des grammes et des grammes du produit pur…

 

Si les premiers essais dans le domaine se limitaient à des réactions simples, nous assistons désormais à de véritables synthèses totales, plusieurs étapes s’enchaînant sans problème pour arriver à des produits complexes.

 

Steven Ley est un habitué de ce nouveau type de chimie et s’illustre régulièrement par la mise au point de nouvelle synthèse en flux continu.

Son équipe rapporte aujourd’hui la transformation pallado-catalysée d’alcynes terminales conduisant à des yne-ones ainsi que leur transformation en divers produits hétérocycliques.

 

Tout commence avec la réaction d’un chlorure d’acyle avec un alcyne terminal sous l’action de sels de palladium en présence d’une base. Les réactifs sont pompés à travers un circuit où ils résident 30 minutes à 100°C permettant la réaction.

Le passage à travers une première résine d’un polyol permet d’absorber l’excès de chlorure d’acide. Le flux passe ensuite à travers une colonne de carbonate de calcium (basique) permet de déprotoner le sel d’ammonium et de piéger HCl formé lors de la réaction. Le passage à travers une résine acide permet de piéger l’amine libérée précédemment et le passage à travers une colonne d’urée permet de piéger les sels de palladium.

Il ne reste plus qu’à évaporer le solvant pour obtenir le produit pur.

 

 

Ces yne-ones sont capables de réagir avec de nombreux électrophiles pour donner des composés aromatiques. Et c’est la seconde étape de cette synthèse : le flux de solvant contenant l’yne-one est divisé en quatre parts égales et dans chaque voie on injecte un réactif différent qui va former un hétérocycle…

 

 

Appareillage utilisé pour la synthèse parallèle des hétérocycles. On distingue bien les quatre réacteurs cylindriques.

 

De cette façon, il a été possible de synthétiser une petite librairie de molécules de structures variées avec de bons rendements et un minium de travail de purification…

 

 

Source : Baxendale, I.R.; Schou, S.C.; Sedekleier, J.; Ley, S.V. Chem. Eur. J., 2009,

DOI : 10.1002/chem.200902906