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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la version actualisée de l’article K1260 intitulé « Chimie supportée sur phase solide» rédigé par Max MALACRIA Jean-Philippe GODDARD, Cyril OLLIVIER et Géraldine GOUHIER, paru en 2008.
RÉSUMÉ
La chimie supportée permet d’effectuer une réaction chimique au cours de laquelle le substrat, le réactif ou le catalyseur est greffé sur un polymère solide insoluble. L’utilisation de solvants est limitée car les étapes de purification se résument à de simples filtrations solide/liquide. Le polymère étant recyclable, cette technique a donc toute sa place dans le concept de la chimie verte. Cet article décrit les avantages et inconvénients de la chimie sur phase solide, il aidera le lecteur à choisir le support, sélectionner la méthode et identifier les analyses possibles pour un meilleur suivi réactionnel en fonction de ses objectifs de synthèse à travers de nombreux exemples sélectionnés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Max Malacria
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Jean-Philippe Goddard
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Cyril Ollivier : UPMC, université de Paris VI, Laboratoire de Chimie organique (UMR CNRS 7611), Institut de chimie moléculaire (FR 2769).
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Géraldine GOUHIER : Professeur à l'université de Rouen - IRCOF, UMR 6014, EFAOC université de Rouen
INTRODUCTION
Depuis le travail pionnier de Merrifield en synthèse peptidique sur phase solide, qui lui a valu le Prix Nobel en 1963, la synthèse organique supportée a connu une popularité et un développement constants. La phase solide a tout d'abord été appliquée à la synthèse oligomérique de produits naturels tels que les polypeptides, polysaccharides et oligonucléotides. Ce sont les travaux de Fréchet et Leznoff, à la fin des années 1970, qui ont initié son utilisation à la synthèse de petites molécules en effectuant des réactions organiques dans lesquelles un substrat, un réactif ou un catalyseur étaient greffés sur un polymère solide insoluble. Une autre application est la purification de mélanges réactionnels par des agents piégeants attachés sur supports solides : les « scavengers ». Un nombre important et une grande diversité de réactions organiques ont été transposés, avec succès, à la phase solide et ont été à l'origine, dans les années 1990, du développement de la synthèse combinatoire puis de la synthèse parallèle.
La chimie sur phase solide limite l'utilisation de solvants toxiques, inflammables, réduisant ainsi leurs productions et leurs éliminations, puisqu'elle résume les étapes de purification à de simples filtrations solide/liquide. Le polymère est recyclable, ce qui réduit les déchets. Les synthèses chimiques sont moins dangereuses et moins nocives, du fait de la grande stabilité chimique et physique des supports. Les activations micro-ondes, ultrasons, haute pression et l'influence positive de solvant verts tels que les liquides ioniques ont été démontrées. Enfin, la toxicité ou la volatilité des composés greffés sont minimales, ce qui permet de prévenir les accidents, les maladies, les explosions et les incendies. Pour toutes ces raisons, la chimie sur phase solide a toute sa place dans le concept de la chimie verte.
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- Version courante de sept. 2018 par Géraldine GOUHIER
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Synthèses sur phase solide
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5. Méthodes d'analyses et suivis réactionnels
Les méthodes d'analyses et de suivi réactionnel de la chimie organique sur support ont pendant longtemps été insuffisantes, notamment pour les polymères tridimensionnels insolubles. Quelques techniques classiques s'adaptent à la phase solide (analyse élémentaire, spectroscopie infrarouge, dosages, tests colorimétriques). Cependant, ces méthodes ne sont pas toutes quantitatives et n'apportent, en général, que peu d'informations structurales. L'essor de la synthèse sur phase solide a donc nécessité la mise au point de nouvelles technologies adaptées à l'analyse directe des polymères insolubles. L'apparition et le développement d'appareillages spécialisés rendent aujourd'hui possible l'analyse structurale directe des résines. Ces appareils de haute technologie donnent accès au suivi réactionnel direct sur support, aux rendements des étapes effectuées sur phase solide, ainsi qu'à une meilleure compréhension des réactions secondaires ou parasites pouvant avoir lieu au sein du polymère. D'autres techniques, comme la microspectroscopie infrarouge, la spectrométrie de RMN à angle magique (RMN-MAS) ou la spectrométrie de masse MALDI-TOF permettent d'analyser rapidement et efficacement les supports solides, mais ces appareils sont peu disponibles.
5.1 Analyses centésimales
Compte tenu de l'importance massique du squelette polymérique, les pourcentages de carbone ou d'hydrogène n'apportent aucune information. D'autre part, le dosage de l'oxygène est très sensible à la présence d'eau et d'air, rendant sa précision parfois critiquable. C'est donc grâce à la présence d'hétéroatomes que l'analyse centésimale permet de calculer des rendements. Par exemple, dans le cas où un groupement A contenant l'hétéroatome a (ou bien l'hétéroatome a, lui-même) est substitué par une molécule B possédant un hétéroatome b selon la réaction :
le taux de conversion (τ ) est évalué grâce aux équations suivantes :
avec
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Méthodes d'analyses et suivis réactionnels
BIBLIOGRAPHIE
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(4) - FERROUD (C.), GUY (A.) - Liquides ioniques à température ambiante. - [K 313], Base documentaire « Constantes physico-chimiques » (2007).
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ANNEXES
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Références
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