Des catalyseurs catalysés dynamiquement
Le potentiel des catalyseurs synthétiques est limité par la difficulté du contrôle temporel sur la concentration du catalyseur. Les scientifiques du projet DYNACAT (Catalysis in dynamic molecular networks) ont exploré l'intérêt des réseaux moléculaires dynamiques pour mieux contrôler les systèmes chimiques synthétiques. Les réseaux moléculaires dynamiques servent en général à créer des bibliothèques combinatoires dynamiques. Il s'agit de réseaux moléculaires dont les membres échangent en permanence des éléments de base, via des réactions réversibles, dans des conditions contrôlées d'un point de vue thermodynamique. L'ajout d'une molécule déplace cet équilibre, produisant des composés intéressants comme des catalyseurs ou des récepteurs. Un groupe de chercheurs a utilisé un réseau moléculaire dynamique afin de produire un catalyseur à partir des substrats de dithiol pour la réaction autorisant l'échange de disulfure. Les chercheurs de DYNACAT ont conçu de nouveaux substrats de réaction plus gros, pour générer des bibliothèques combinatoires dynamiques de macro-cycles liés par des ponts disulfure, à partir de ces éléments dithiol. Ils voulaient déterminer si l'activité catalytique était améliorée par l'usage des éléments de base de dithiol, identiques sauf pour la taille plus grande. Les premières études de modèles montrent que le comportement de ces substrats serait le même que celui du substrat initial. Les chercheurs ont aussi étudié des bibliothèques combinatoires dynamiques mixtes, formées de divers blocs de base de dithiols, en vue de renforcer les propriétés catalytiques des systèmes chimiques synthétiques, mais le succès a été limité. Ils ne sont pas parvenus à contrôler la catalyse en ajoutant des effecteurs, et à obtenir un comportement de rétroaction. Les chercheurs de DYNACAT ont conçu et fabriqué un substrat pour une cycloaddition intramoléculaire 1,3-dipolaire, avec des résultats prometteurs. Ils ont aussi conçu et étudié un dithiol aromatique de structure simple, pour servir de bloc de base d'un réseau moléculaire dynamique. Ils ont obtenu des résultats surprenants en matière d'amplification des macro-cycles, en utilisant comme modèles des amines, des polyamines et des sels d'ammonium. Les travaux de DYNACAT ont apporté de nouvelles informations sur les bibliothèques combinatoires dynamiques dans divers scénarios de catalyse, via des mécanismes de contrôle comme la rétroaction, présente principalement dans les systèmes biologiques. Ces résultats pourraient s'appliquer à des domaines comme la reconnaissance de molécules et la chimie supramoléculaire. Ils pourraient alors servir à étudier des systèmes biologiques complexes.
Mots‑clés
Catalyseurs synthétiques, catalyse, réseaux moléculaires dynamiques, bibliothèques combinatoires dynamiques, dithiol
