Chimie verte : des réactions de Diels-Alder éco-compatibles

Résultats scientifiques Catalyse Chimie verte

En ajoutant du cuivre dans une enzyme naturelle qui n’en contient pas, des chercheurs de l’institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (ICMMO, CNRS/Université Paris-Sud) et de l’Institut de sciences moléculaires de Marseille (ISM2, CNRS/Université Aix-Marseille/École Centrale Marseille) ont obtenu un catalyseur vert pour les réactions de Diels-Alder, très utilisées en chimie organique. Dans ces travaux publiés dans la revue Angewandte Chemie, la catalyse s’opère alors sans métaux polluants, dans de l’eau à basse température et pH neutre.

Produits ménagers, médicaments, arômes, parfums… Les réactions de Diels-Alder participent à de nombreuses synthèses de produits à haute valeur ajoutée, mais demandent généralement l’emploi de solvants organiques et de catalyseurs comportant des métaux lourds. Des scientifiques de l’Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (ICMMO, CNRS/Université Paris-Sud) et de l’institut de sciences moléculaires de Marseille (ISM2, CNRS/Université Aix-Marseille/École Centrale Marseille) s’intéressent aux métalloenzymes artificielles, connues pour catalyser ces réactions. Le remplacement des centres métalliques de certaines metalloenzymes naturelles par d’autres métaux peut leur conférer de nouvelles propriétés catalytiques. Les chercheurs ont ainsi pris l’oxydase de l’acide 1-AminoCyclopropane carboxylique (ACCO), une enzyme issue de plantes, et ont échangé l’ion ferreux Fe2+ de son site actif par un ion cuivrique Cu2+. L’ACCO modifiée montre une grande activité catalytique pour les réactions de Diels-Alder, qui peuvent alors se dérouler dans des conditions douces et sans autre solvant que de l’eau. Si ces réactions peuvent donner quatre isomères différents, soit des molécules de même composition chimique mais d’agencements distincts, un seul est obtenu ici. Les chercheurs envisagent par la suite de moduler l’isomère obtenu grâce à des techniques d’évolution dirigée, qui imitent la sélection naturelle pour modifier protéines et enzymes. Un axe de recherche qui a le vent en poupe, puisque le prix Nobel de chimie 2018 a été décerné à des travaux sur l’évolution dirigée des enzymes.

Chimie verte : des réactions de Diels-Alder éco-compatibles
À gauche, la structure cristalline de l’ACCO. À droite, un agrandissement au niveau de son site actif. © Wadih Ghattas

Références

Wadih Ghattas, Virginie Dubosclard, Sybille Tachon, Morane Beaumet, Régis Guillot, Marius Réglier, A. Jalila Simaan, et Jean-Pierre Mahy
Cu(II)-containing 1-aminocyclopropane carboxylic acid oxidase is an efficient stereospecific Diels-Alderase
Angewandte Chemie – Septembre 2019
DOI: 10.1002/anie.201909407

Contact

Wadih Ghattas
Institut de chimie moléculaire et des matériaux d'Orsay
Jalila Simaan
Institut de sciences moléculaires de Marseille
Stéphanie Younès
Responsable Communication
Sophie Félix
Chargée de communication
Christophe Cartier dit Moulin
INC & Institut parisien de chimie moléculaire