Une approche systémique pour la découverte de nouveaux catalyseurs
La découverte de nouveaux catalyseurs est un challenge multidimensionnel complexe qui nécessite souvent une expérimentation approfondie avant d’obtenir un résultat probant. Ce processus pourrait être facilité par l'utilisation d'approches de screening plus créatives et d'expériences exploitant le haut débit pour accélérer l'identification de nouvelles pistes. Le projet CAR-CHASE a ainsi permis aux chercheurs financés par l’Union européenne d’exploiter des mélanges complexes de catalyseurs générés in situ, en associant catalyse, chimie covalente dynamique, synthèse organique asymétrique et chimie verte. Les chercheurs ont développé des systèmes chimiques complexes qui s'autoorganisent et permettent des réactions asymétriques directes entre alcools allyliques et benzyliques en produisant de l'eau comme seul sous-produit. Ils ont commencé par développer une stratégie de découverte combinatoire basée sur le screening de mélanges complexes de pré-catalyseurs et de ligands contre d'autres paramètres de réaction, facilitant ainsi l’identification de conditions préalables minimales. En triant à plusieurs reprises les résultats obtenus sur leurs composants, les chercheurs ont pu identifier ceux qui contribuaient le plus au catalyseur généré in situ. Une preuve de concept de leur stratégie a ainsi été obtenue quand ils ont découvert de nouvelles conditions catalytiques pour les réactions catalysées par le bore et le nickel. L’analyse automatique des premiers résultats positifs obtenus grâce à ce système a ensuite permis de développer des transformations de seconde génération. Les chercheurs ont plus particulièrement réussi à développer des catalyseurs alcooliques directs pour les réactions déhydratives de formation de liaisons carbone-carbone avec l'eau comme seul sous-produit. Cet ensemble de réactions est particulièrement intéressant en raison du rôle que ces liaisons peuvent jouer pour une synthèse chimique durable. Les résultats de CAR-CHASE montrent ainsi que l’approche systémique de la catalyse en synthèse organique pourrait être un moyen plus efficace pour découvrir rapidement de nouvelles réactivités. Elle permettrait également de révéler de nouveaux effets coopératifs mécanistiquement intéressants et faciliter la découverte de catalyseurs mutuellement compatibles dans une séquence de transformations catalytiques dans un seul compartiment. Cette approche dans laquelle plusieurs réactions catalytiques sont exécutées dans un seul compartiment est connue sous le nom de multi-catalyse.
Mots‑clés
Catalyseurs, CAR-CHASE, réactions asymétriques, allylique, alcools benzyliques
