CNRS Chimie accueille Keary Engle en tant qu'Ambassadeur CNRS des sciences chimiques

Des efforts considérables se focalisent sur développement de nouvelles réactions catalytiques pour la synthèse de petites molécules organiques. Pouvez-vous nous en dire plus sur les travaux menés par votre équipe dans ce domaine?

Bien que petites, de nombreuses molécules organiques présentant un intérêt thérapeutique ont une structure complexe. Même en déployant les stratégies de synthèse les plus performantes, la préparation de ces molécules nécessite de multiples étapes de synthèse qui génèrent globalement de nombreux déchets. Pour minimiser ces déchets, mon laboratoire de recherche développe des « raccourcis » synthétiques sous la forme de nouvelles réactions de couplage à plusieurs composants. Elles permettent d'accéder à des produits complexes, multi- fonctionnalisés, à partir de matériaux de départ facilement disponibles et par le biais d'une seule réaction chimique. 

Dans le cadre de ce vaste thème, l'un de nos axes principaux consiste à développer des réactions activées ou rendues possibles grâce des catalyseurs à base de métaux abondants (parfois appelés « métaux de base »), dérivés des éléments les plus abondants dans la croûte terrestre. La plupart des réactions utilisées jusqu’ici en synthèse organique sont catalysées par des métaux précieux comme le palladium, le rhodium et l'iridium, dont la réactivité est effectivement très forte mais qui se font de plus en plus rares. En exploitant des métaux abondants sur terre, comme le nickel, le cuivre et le fer, nous espérons ouvrir l'ère d’une nouvelle catalyse durable, avec une réduction des coûts et une alternative aux chaînes d'approvisionnement de plus en plus complexes des métaux précieux. Une contribution spécifique dont mon laboratoire est fier est le développement d'une série de précatalyseurs de nickel(0) stables à l'air, commercialisés et maintenant largement utilisés dans les laboratoires universitaires et industriels. Ces catalyseurs sont par exemple utilisés pour préparer divers produits allant de matériaux polymères conjugués1  à des produits pharmaceutiques radiomarqués2 . 

Quels sont les progrès à venir dans ce domaine au cours des prochaines années ?

Nous nous trouvons à un moment passionnant de l’histoire où la catalyse industrielle à base de métaux abondants fait l’objet de recherches intensives. En témoigne lee nombre de projets de collaboration entre le monde universitaire et l'industrie (et même entre les chimistes industriels de différentes entreprises) qui ne cesse de croître. En collaboration avec des chimistes du milieu industriel pharmaceutiques et des collègues spécialisés dans la synthèse de catalyseurs, notre laboratoire a récemment contribué à deux revues qui font un état des lieux complet sur cette nouvelle catalyse à base de métaux abondants sur terre3 . Parmi les avancées majeures qui ont marqué ces dernières années, l'une de mes préférées est la cyclopropanation catalysée par un composé de cobalt mise en œuvre à l’échelle industrielle par le groupe Pfizer pour synthétiser le Paxlovid, un antiviral utilisé dans le traitement de la Covid-194 .

Je m'attends à voir apparaître dans les mois et années à venir un nombre croissant d'exemples de ce type mettant en œuvre des catalyseurs au nickel, au cuivre, au cobalt et au fer. Parallèlement, de nombreux processus catalytiques émergents, issus du monde universitaire, vont se heurter à des problèmes de robustesse ou de sélectivité lorsqu'ils vont devoir être adaptés aux contraintes difficiles de la production à l’échelle industrielle. A nous d’apprendre autant, sinon plus, des échecs que des réussites. Dans ce domaine, les études mécanistiques approfondies seront essentielles pour nourrir le cycle itératif conception-fabrication-essai qui fait avancer les recherches en catalyse homogène.

En tant qu'ambassadeur des sciences chimiques en France, avez-vous des attentes particulières pour cette tournée ? 

C'est un grand honneur pour moi d'avoir été choisi comme ambassadeur des sciences chimiques en France, et je suis très enthousiaste à l'idée de participer à tous les aspects de cette visite ! Tout d'abord, j'ai hâte de découvrir différentes villes avec ma famille, qui m'accompagnera pendant le voyage. Bien que j'aie collaboré avec plusieurs scientifiques français au fil des ans, je ne me suis rendu en France qu'une seule fois et je n'ai découvert qu'une petite partie de ce que le pays a à offrir. J'ai hâte d'approfondir les collaborations existantes et d'en initier de nouvelles. Mais surtout, j'ai hâte d'interagir avec les étudiants et les post-doctorants français. La France forme en effet une quantité impressionnante de chimistes de haut niveau et son histoire dans l’évolution des pratiques en chimie organique est particulièrement riche. En tant qu’enseignant, la partie la plus passionnante et la plus gratifiante de mon travail est l’interaction avec la nouvelle génération de jeunes chimistes que j’ai à cœur de soutenir, d'encourager et d'encadrer.

Rédacteur : CCdM

• 1Org. Biomol. Chem. 2024, 22, 2574
• 2J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 4817
• 3Org. Process Res. Dev. 2023, 27, 1160-1184 ; ACS Catal. 2024, 14, 9708-9733
• 4Cette réaction utilise une stratégie de synthèse découverte récemment par le groupe du professeur Christopher Uyeda à l université de Purdue (ACS Cent. Sci. 2023, 9, 849-857).