Prix Nobel de chimie pour les développeurs d'organocatalyse

2021/10/06 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Benjamin List et David MacMillan recevront le prix Nobel de chimie de 2021 pour le développement d'un nouvel outil pour la construction de molécules : l'organocatalyse asymétrique. L'académie des Prix Nobel a souligné que son travail a beaucoup influencé la recherche pharmaceutique et a fait de la chimie la plus durable. Les deux ont développé leur travail scientifique aux États-Unis.
Les chercheurs Benjamin List et David MacMillan recevront le prix Nobel de chimie de 2021. Ed. Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize

Les catalyseurs sont des substances qui accélèrent ou freinent les combustions chimiques essentielles dans les industries chimiques, pharmaceutiques et autres. Jusqu'en 2000, on ne connaissait que deux types de catalyseurs: métaux et enzymes. Les métaux sont de bons catalyseurs, mais certains d'entre eux nécessitent un milieu exempt d'oxygène et d'humidité. Leur utilisation à grande échelle est donc difficile. Beaucoup d'autres catalyseurs métalliques sont des métaux lourds préjudiciables à l'environnement.

D'autre part, les enzymes sont responsables des combustions cellulaires indispensables à la vie. Ils peuvent agir successivement, en canalisant les chaînes de réaction pour former des molécules organiques complexes comme le cholestérol ou la chlorophylle.

Prolina, catalyseur simple, économique et propre

Dans les années 90, Benjamin List cherchait des anticorps. Dans ce contexte, on a demandé si les acides aminés qui forment les enzymes (ou molécules simples semblables) pourraient être capables, par eux-mêmes, de réaliser la catalyse.

Il a eu recours à un travail effectué dans les années 1970. Dans ce travail, ils ont utilisé prolina comme catalyseur, mais s'il avait oublié 25 ans plus tard, cela signifiait qu'il n'a pas donné de bons résultats. Cependant, List a fait des tests et a vérifié qu'elle servait à catalyser une combustion d'aldol. Il a également prouvé qu'il était capable d'effectuer une catalyse asymétrique. En fait, lors de la création des molécules sont formées de deux façons, l'une d'entre elles miroir, et normalement l'une d'elles est intéressante pour les chercheurs. Car avec la proline on créait beaucoup plus une de deux formes que l'autre.

Il a publié son travail en 2000. Il a découvert un catalyseur moins cher, plus simple et meilleur pour l'environnement que les métaux et les enzymes.

Molécules organiques en remplacement des métaux

Dans le même temps, MacMillan a travaillé sur la catalyse asymétrique en utilisant des métaux. Malgré les bons résultats des laboratoires, ils ne sont pas adaptés à l'industrie. Par conséquent, il a essayé de développer autre chose avec la même fonction.

De cette façon, on a commencé à concevoir des molécules organiques capables de retenir temporairement les électrons comme les métaux. Il a sélectionné plusieurs molécules organiques avec des propriétés appropriées et a prouvé la capacité de conduire une réaction de Diels-Alder. Le résultat a été satisfaisant et certaines molécules organiques ont été excellents dans la catalyse asymétrique. Il réussissait à dépasser 90% d'une des deux figures de miroir. Il a appelé organocatalisis à la nouvelle méthode. L'article de communication a été publié avec Listena.

À partir des travaux de Listen et MacMillan, l'organocatalyse asymétrique a connu un grand développement ces dernières années et est utilisé dans de nombreuses applications. Dans la production pharmaceutique, par exemple, il est devenu indispensable: Grâce à elle, il y a la possibilité de produire la bonne à partir des deux figures de miroir, ce qui dans certains cas est fondamental. Par exemple dans la thalidomide: l'une des formes est bénéfique et l'autre cause malformations au fœtus. En dehors de cela, ils sont utilisés dans de nombreux autres domaines, tels que la fabrication de cellules solaires, avec un impact environnemental inférieur à d'autres processus.