Couple zinc-cuivre

Un couple zinc-cuivre peut être préparé par différentes méthodes, en fonction essentiellement de la source de cuivre, du taux de cuivre par rapport au zinc, de l'état physique du zinc (par exemple, pulvérulent ou granulés), de l'utilisation d'acides protiques et d'autres additifs, ou encore de la température de préparation. Dans la plupart des cas, l'alliage est préparé et isolé avant utilisation, mais il existe également des procédés aboutissant à des formes stockables pour utilisation ultérieure. La plupart de ces méthodes de préparation mettent en œuvre la réduction d'une forme oxydée de cuivre avec du zinc, qui est ajouté en excès.

L'une des premières méthodes de préparation du couple zinc-cuivre consistait à traiter un mélange de poussières de zinc et d'oxyde de cuivre(II) CuO avec de l'hydrogène H₂ à 500 °C^[3]. Une méthode plus pratique et moins chère consiste à traiter de la poudre de zinc avec de l'acide chlorhydrique et du sulfate de cuivre CuSO₄^[5]. Le traitement d'une poudre de zinc avec du monohydrate d'acétate de cuivre(II) (CH₃COO)₂Cu·H₂O dans de l'acide acétique CH₃COOH chaud est réputé être très reproductible^[6]. Il est également possible de produire du couple zinc-cuivre par une réaction in situ d'un équivalent de poussière de zinc avec un équivalent de chlorure de cuivre(I) CuCl ou de poudre de cuivre dans un reflux d'éther^[7]. Le choix d'une méthode est dicté avant tout par l'effet attendu du couple zinc-cuivre. Le développement de nouvelles méthodes de préparation est né de l'intérêt de disposer d'alliages aux propriétés bien caractérisées.

Le couple zinc-cuivre a été largement utilisé en synthèse organique, essentiellement dans la réaction de Simmons-Smith de cyclopropanation des alcènes. Dans ce procédé, le couple — généralement en suspension dans un solvant à base d'éther — réagit avec du diiodométhane CH₂I₂ pour produire de l'iodure d'iodométhylzinc IZnCH₂I, intermédiaire responsable de la cyclopropanation :

Zn_n(Cu) + CH₂I₂ ⟶ IZnCH₂I + Zn_n–1(Cu).

La réaction de cyclopropanation elle-même peut-être écrite de la manière suivante :

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  Cyclopropanation d'un alcène par l'iodure d'iodométhylzinc, libérant de l'iodure de zinc ZnI₂.

Le couple zinc-cuivre est également utilisé pour produire des réactifs alkylzinc pour additions nucléophiles conjuguées comme agent de déshalogénation, pour le couplage réducteur de composés carbonylés et pour réduire des alcènes et alcynes déficitaires en électrons. La vitesse de la cycloaddition des α,α’-dibromocétones sur des 1,3-diènes sous l'action du couple zinc-cuivre peut être accrue par sonication^[8].

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  Exemple d'accélération par sonication d'une addition nucléophile conjuguée par couple zinc-cuivre.

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