Quiconque tente de mettre sa main droite dans un gant gauche éprouve de la chiralité. Les gants ou les chaussures sont en fait des objets symétriques, images les uns des autres dans un miroir, mais non superposables. On dit qu’ils sont chiraux. Il en va de même pour de nombreuses molécules organiques qui peuvent adopter deux configurations spatiales distinctes, images l’une de l’autre, mais non superposables. Louis Pasteur fut le premier à établir l’origine moléculaire de la chiralité et son importance dans la chimie du vivant. Depuis, les chimistes n’ont cessé de rechercher des méthodes permettant d’obtenir sélectivement une seule des deux formes, voire une des deux. énantiomères », d’une molécule chirale. Les deux énantiomères peuvent en effet avoir des propriétés et des effets physiologiques complètement différents : l’un peut être une molécule odorante et l’autre nauséabonde, ou l’un peut être un médicament et l’autre un poison.
La synthèse sélective d’un énantiomère est possible par catalyse asymétrique. Cette méthode ” énantiosélectif » permet de générer une grande quantité d’une molécule chirale uniquement sous l’une de ses deux formes à partir d’une petite quantité de catalyseur, lui-même chiral. Une large gamme de produits chiraux est devenue accessible grâce à des catalyseurs synthétiques de plus en plus efficaces, souvent des complexes métalliques. Mais le développement de catalyseurs énantiosélectifs reste un défi pour l’accès à de nombreuses molécules importantes, notamment thérapeutiques.
La méthodologie qui vise à obtenir une forte sélectivité du catalyseur repose sur l’hypothèse que les espèces actives agissent individuellement sur la réaction. L’agrégation du catalyseur dans le milieu réactionnel peut cependant conduire à des comportements plus complexes que prévu. C’est ce que viennent de montrer des chercheurs de l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) en revisitant une réaction énantiosélective bien documentée dans la littérature : la réaction d’alkylation catalysée par le zinc. Ils ont étudié l’activité de trois ligands dérivés de la proline qui diffèrent par des modifications chimiques mineures sur l’efficacité et la sélectivité du catalyseur à base de zinc. Leur étude révèle des comportements complètement différents pour ces 3 systèmes, caractérisés par de multiples niveaux d’agrégation qui sont simultanément actifs au niveau catalytique. Ces observations ont été confirmées par des simulations théoriques.
Cette étude, publiée dans la revue Synthèse naturelle, démontre l’importance de prendre en compte la présence éventuelle de plusieurs espèces actives différentes dans le milieu réactionnel. Comprendre et contrôler les phénomènes d’agrégation des catalyseurs est essentiel pour développer de nouveaux systèmes de catalyse asymétrique efficaces.
