Migration d'halogène et ferrocène : une nouvelle approche vers des ferrocènes rares – Ferrodance

Découvert en 1951, le ferrocène appartient à la famille des métallocènes, composés sandwichs où deux cycles aromatiques entourent un métal de transition, ici un ion ferreux. D’une grande stabilité thermique et chimique et peu onéreux, le ferrocène a trouvé de nombreuses applications en tant que sonde rédox, en catalyse, en science des matériaux ou en chimie médicinale. Elément clé de ces développements, la propriété inhérente de chiralité planaire des ferrocènes lorsque deux substituants différents sont portés par un même cycle. Cependant, ces développements concernent majoritairement les ferrocènes monosubstitués (un seul substituant sur l’un des cycles), 1,1’-disubstitués (un substituant sur chaque cycle) et 1,2-disubstitués (deux substituants adjacents sur le même cycle). En revanche, les ferrocènes présentant des motifs de substitutions plus originaux (1,3-disubstitués ou 1,2,4-trisubstitués), tout comme les ferrocènes présentant 4 ou 5 substituants sur un même cycle n’ont été que très peu étudiés. Ils possèdent cependant des propriétés spécifiques résultantes du grand angle entre deux substituants ou de l’optimisation fine des propriétés stériques et électroniques pour des applications spécifiques.

L’absence de synthèse générale de ces composés, ainsi que les purifications de plus en plus compliquées lors de l’ajout des substituants, expliquent cette absence de développement. De plus, le faible nombre de ces dérivés actuellement connus, tout comme l’absence d’une base de données spécifique au ferrocène ne permet pas la prédiction de leurs propriétés.

L’objectif du projet Ferrodance est de combler ces vides par le développement d’une approche synthétique originale vers ces composés. Pour cela, nous allons développer des réactions de fonctionnalisation de liaisons C-H à l’aide de bases fortes pour introduire un atome d’halogène sur une position éloignée, particulièrement de façon énantiosélective. Des réactions de post-fonctionnalisation permettront ensuite l’accès à toute une gamme de ferrocènes polysubstitués comportant jusqu’à cinq fonctions chimiques différentes sur un même cycle. L’étude électrochimique des différents composés préparés nous permettra également de développer une méthode de purification facilement accessible à tout laboratoire et qui permettra de résoudre un problème de longue date : la difficile purification de ferrocènes présentant des propriétés physiques proches. Finalement, nous profiterons de la diversité structurale accessible à travers Ferrodance pour engager le développement de la toute première base de données dédiée aux ferrocènes. Son exploration permettra à terme la prédiction de relations structure-activité et guidera le choix rationnel d’un dérivé ferrocénique pour une application spécifique.