Un catalyseur d'or qui accouche de molécules jumelles
De nombreuses substances dans notre environnement sont dites chirales de même formule chimique, elles peuvent présenter deux configurations spatiales différentes (les énantiomères R ou S). Leur utilisation massive dans la pharmacie, la parfumerie ou l’agro-alimentaire nécessite d’importantes productions par synthèse. Une opération qui exige une grande sélectivité : en effet ces deux molécules jumelles ne possèdent souvent pas les mêmes propriétés chimiques - l’une peut être toxique tandis que l’autre peut avoir des propriétés thérapeutiques !-, d’où la nécessité de pouvoir produire l’une ou l’autre exclusivement.
Parmi les méthodes de synthèses les plus utilisées il y a la catalyse asymétrique. En ajoutant dans une réaction un complexe métallique modifié par des molécules chirales (ligands R ou S), on obtient un produit de réaction également chiral R ou S selon le ligand choisi. Or, des chercheurs de l’Unité de catalyse et de chimie du solide (CNRS/Université de Lille/ENSCL) ont montré qu’il était possible de produire les deux énantiomères (R) et (S) avec un seul catalyseur métallique chiral par… un simple changement de solvant !
Comment ? Les travaux se sont focalisés sur la réaction d’hydroamination produisant des amines chirales à partir d'un catalyseur d’or. Ainsi, au cours de l’étude, un phénomène singulier a été observé : alors qu'une réaction donne un produit sous forme de l’énantiomère (S) dans du toluène, l'utilisation du méthanol a conduit à un produit de configuration (R). Autrement dit, le solvant parvient à inverser la configuration moléculaire du produit formé. Cet effet inédit provient en fait du sel d’argent, lui aussi nécessaire à l’activation du catalyseur d’or. Car en présence de méthanol, les deux métaux or et argent interagissent entre eux et avec le produit de réaction, créant un nouvel énantiomère R.
Cette étude, publiée dans la revue Chemistry A European Journal est importante à deux titres. D’une part elle révèle le rôle clé du solvant et de l’argent dans la réaction catalytique et d’autre part elle simplifie grandement la synthèse de deux énantiomères.
Référence
Marc-Antoine Abadie, Xavier Trivelli, Florian Medina, Nathalie Duhal, Mostafa Kouach, Bernhard Linden, Eric Génin, Maxence Vandewalle, Frédéric Capet, Pascal Roussel, Iker Del Rosal, Laurent Maron, Francine Agbossou-Niedercorn & Christophe Michon
Chemistry – A European Journal 10 août 2017