Le prix Nobel de chimie 2021 pour un « outil simple et ingénieux », l’organocatalyse asymétrique
Ce matin, le prix Nobel de chimie 2021 a été décerné à Benjamin List (Allemagne) et David MacMillan (États-Unis) pour le développement de l'organocatalyse asymétrique, un outil clé de la chimie verte. Leur idée : utiliser des molécules organiques pour encourager des réactions chimiques. Un concept inspiré de la nature et qui a l'avantage d'être simple, bon marché et respectueux de l'environnement. Dans la nature, il y a des atomes. En encourageant des réactions qui sont le cœur de la chimie. Avant de rentrer dans les détails de leurs travaux, rappelons d'abord un fait que nous avons souvent tendance à oublier un peu trop vite : la nature est d'une efficacité redoutable. Les chercheurs, eux, sont longtemps restés en admiration devant cette précision et cette ingéniosité. Mais, depuis 1901, plusieurs prix Nobel de chimie ont récompensé des travaux qui ont participé à rendre les scientifiques aussi un peu plus efficaces dans leur manière de fabriquer des molécules. Des catalyseurs pour fabriquer des molécules Et comme la science s'écrit dans le temps, remontons d'abord au XIXe siècle. Aujourd'hui, de nombreux catalyseurs différents sont employés tout autant pour assembler que pour découper des molécules. Et avant l'an 2000, tous les catalyseurs, absolument tous, étaient soit des métaux, soit des enzymes. Si les métaux s'avèrent efficaces en la matière, ils présentent tout de même quelques inconvénients. Les enzymes, c'est la voie choisie par la nature que nous évoquions déjà plus haut. Comprenez qu'elles ne produisent que l'une des deux images miroirs généralement possibles lors d'une réaction chimique. Benjamin List travaillait alors sur ceux que les chimistes appellent les anticorps catalytiques. Des acides aminés pour catalyseurs Vous le savez, après des mois de pandémie de Covid-19, les anticorps, ce sont ces petites choses qui aiment se fixer sur les virus ou les bactéries. Il s'est alors souvenu de travaux menés au début des années 1970, plus de 25 ans plus tôt. Et même s'il imaginait que cela n'avait pas dû fonctionner -- puisque les travaux avaient été interrompus --, Benjamin List a tenté sa chance. Ça a non seulement fonctionné, mais Benjamin List a même pu observer une catalyse asymétrique. Des deux images miroirs possibles dans la réaction, l'une apparaissait beaucoup plus couramment que l'autre. David MacMillan, de son côté, travaillait sur la catalyse métallique asymétrique. La naissance de l’organocatalyse C'est pourquoi il a commencé à concevoir des molécules organiques -- des structures à base de carbone, dotées de groupes chimiques actifs faits d'oxygène, d'azote, de soufre ou de phosphore -- simples qui pourraient temporairement -- à l'image de ce que font les métaux -- fournir ou accueillir des électrons. Pour qu'une molécule organique catalyse les réactions qui intéressaient David MacMillan, elle devait être capable de former un ion iminium. Car celui-ci contient un atome d'azote qui présente une affinité inhérente pour les électrons. Conscient du potentiel de la méthode pour qu'elle se généralise, le chimiste lui invente un nom. Fort justement parce que, depuis la publication de leurs travaux en 2000, dans le domaine, c'est un peu comme la ruée vers l'or. Une révolution pour l’industrie pharmaceutique En 2011, l'organocatalyse a, par exemple permis, de rendre la fabrication de la strychnine 7.000 fois plus efficace. Dans le secteur de la pharmacie, l'organocatalyse asymétrique revêt une importance encore plus particulière. Une image miroir du produit de la molécule active qui avait été produite, faute de catalyse asymétrique. Aujourd'hui, le procédé permet de fabriquer de grands volumes de molécules. Il est, par exemple, employé pour produire la paroxétine qui agit sur l'anxiété et la dépression, ou l'oseltamivir, un antiviral utilisé pour traiter les infections respiratoires. Bravo donc à Benjamin List et David MacMillan pour avoir su dépasser les idées préconçues et trouver une solution ingénieuse à un problème avec lequel les chimistes se débattaient depuis des décennies. Pour le plus grand bien de l'humanité.