Des catalyseurs hybrides innovants à haute performance
L'association récente de l'activité catalytique des complexes de métaux de transition avec l'énantiosélectivité de l'ADN a produit des résultats impressionnants. Les catalyseurs hybrides ont produit des complexes de cuivre (Cu) (II) et l'ADN à double brin a démontré la capacité exceptionnelle de catalyser une réaction particulièrement complexe dans l'eau avec une énantiosélectivité élevée. Il s'agissait de la première démonstration de la sorte sans catalyseur traditionnel. Les scientifiques à l'origine de la découverte ont lancé le projet AMMDNACAT («Asymmetric aza-Michael reactions catalyzed by hybrids metal-DNA») pour développer de nouveaux catalyseurs hybrides pour des réactions asymétriques dans les milieux aqueux. L'attention a été portée sur la réaction d'aza-Michael, une réaction de chimie organique synthétique qui produit une variété de produits intéressants du point de vue biologique. En utilisant la chimie verte, l'exploitation de l'efficacité atomique et des solvants écologiques a constitué une considération importante. De nombreux travaux de recherche ont entraîné la découverte hasardeuse d'un nouveau produit catalysé par le système ADN-Cu(II). Sans ADN, le catalyseur a entraîné la formation d'un produit d'addition d'aza-Michael. Avec l'ADN, le système a catalysé une réaction différente (l'alkylation Friedel–Crafts) et une réaction de protonation énantiosélective subséquente avec 52 % d'énantiosélectivité. Le résultat est le premier cas connu de contrôle sur la chimiosélectivité en raison de la présence d'ADN. Il s'agit d'un résultat important en tant que protonation énantiosélective. Ces dernières sont quelque peu complexes à obtenir en raison de la petite taille des protons, de la réversibilité inhérente de la réaction et des exigences du contrôle cinétique sur la protonation. Les résultats du projet ont souligné l'exceptionnelle activité catalytique de cet hybride métal-ADN. Les travaux suivants se sont concentrés sur l'optimisation des conditions de réaction, l'étude d'autres substrats et une étude mécanique pour élucider le rôle de l'ADN. La majorité des produits de réaction ne peuvent être synthétisés qu'en utilisant la technologie à ADN. Elle permet la production de nombreuses molécules organiques de valeur pour une utilisation potentielle dans la fabrication d'autres molécules actives biologiquement. Certaines études cinétiques au sein du projet ont démontré une accélération de la vitesse de réaction de 600 fois plus rapide que la réaction catalysée uniquement avec Cu(II), l'effet le plus important connu avec un système non-enzymatique. Les études mécaniques ont révélé le rôle essentiel de l'ADN. Des travaux structuraux et fonctionnels supplémentaires ouvriront la voie à la conception rationalisée de ces systèmes catalytiques hybrides pour de nombreuses autres transformations complexes et importantes.
Mots‑clés
Catalyseurs hybrides, catalyse, chimie synthétique, complexes métalliques, énantiosélectivité, ADN, réactions d'aza-Michael, milieux aqueux, chimie verte, Cu(II), protonation, hybride métal-ADN
