Organocatalyse asymétrique : un outil pour la chimie verte

Classé dans : Le Princeps : Journal de Pharm&Cie | 0

Le 6 octobre 2021, a été attribué le prix Nobel de chimie, à Benjamin List et David MacMillan pour le développement de l’organocatalyse asymétrique.

 

Afin d’appréhender ce que signifie l’organocatalyse asymétrique, commençons tout d’abord par rappeler ce qui définit la catalyse. Les réactifs n’étant pas les seuls intervenants lors d’un mécanisme réactionnel, la catalyse est un processus permettant d’accélérer ou de ralentir une réaction chimique par l’action d’une substance qui ne sera pas consommée lors de cette dernière, le catalyseur. Ce dernier est utilisé dans de nombreux domaines industriels : pharmaceutiques, agrochimie, parfumerie…

À noter que la part des procédés de catalyse chimique interviennent dans plus d’un tiers du PIB à l’échelle mondiale, ce qui attribue une importance qui n’est pas négligeable au domaine de l’industrie chimique. Jusqu’alors, on ne connaissait que les catalyseurs métalliques, permettant l’échange d’un électron avec un autre composé chimique, et les catalyseurs enzymatiques biologiques.

Néanmoins, des limites s’interposent. En effet, les enzymes sont majoritairement difficiles à synthétiser de par leur grande taille. De leur côté, les métaux, malgré leur efficacité, sont sensibles à l’oxygène et l’humidité et nécessitent des conditions particulières d’utilisation. De plus, ces métaux sont généralement des métaux lourds, qui engendrent des contrecoups délétères sur l’environnement.

 

Durant les années 70, des recherches avaient été menées autour de l’efficacité d’un acide aminé, la proline, en tant que catalyseur. Recherches non abouties, que Benjamin List a repris tout en s’inspirant du fonctionnement des enzymes. Il s’est penché sur la réaction de l’aldolisation, qui consiste à lier deux atomes de carbones entre eux. Cette réaction est fondamentale en chimie organique, car elle donne des produits possédant deux nouveaux centres de chiralité, ce qui est relativement incontournable dans la synthèse des médicaments. Effectivement, la chiralité, définie par l’impossibilité de superposer une molécule à son image symétrique dans un miroir, entraîne la création d’énantiomères. Ces molécules de même structure, mais de stéréochimie différente, ont couramment des propriétés chimiques et biologiques différentes. Contrôler cette chiralité est capitale lors de la fabrication des médicaments par exemple, car l’un des deux énantiomères peut avoir une action thérapeutique et l’autre inactif, toxique ou autre.

Souvenons-nous du scandale du Thalidomide dans les années 1960, qui était prescrit aux femmes enceintes pour son effet antiémétique ; l’un des deux énantiomères avait un effet tératogène.

 

Ainsi, si l’organocatalyse élaborée par Benjamin List et David MacMillan est dite asymétrique, puisqu’elle permet de produire ces différentes formes de manière sélective en s’appuyant sur de petites molécules organiques plus simples que les enzymes.

Afin qu’une molécule organique catalyse les réactions souhaitées par David MacMillan, elle devait être capable de former un ion iminium. Cet ion iminium présente une affinité inhérente pour les électrons de par la présence de son atome d’azote.

 

Ce nouveau processus de constitution moléculaire a un impact considérable dans la recherche pharmaceutique. En effet, l’organocatalyse asymétrique est plus facile d’utilisation et moins coûteuse que les autres méthodes citées précédemment. A cela se rajoute un point essentiel : son respect pour l’environnement, ce qui nous amène un grand pas vers la chimie verte !

 

Laure KPAKPO

 

Sources :