Poison ou médicament ? Le cas des molécules "miroirs"

Publié par Adrien le 27/03/2024 à 13:00
Source: CNRS INC
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Les énantiomères sont deux molécules de même composition chimique, images l'une de l'autre dans un miroir, qui ne se superposent pas. Produits en quantités égales au cours de la réaction chimique, ils peuvent présenter des propriétés biologiques opposées.

Isoler l'un d'eux s'avère alors indispensable, mais également très complexe en raison de propriétés physiques quasiment identiques. Des scientifiques proposent une nouvelle stratégie pour préparer et séparer simultanément deux énantiomères d'une même molécule.


Une molécule est dite chirale (du grec χείρ (kheír), la main) lorsqu'elle peut adopter deux formes, dites énantiomères, de même composition chimique, images l'une de l'autre dans un miroir et non superposables. Tout comme nos deux mains. Deux énantiomères partagent les mêmes propriétés physiques à l'exception de la déviation de la lumière polarisée.

En revanche, dans un milieu biologique, deux énantiomères présentent des propriétés chimiques parfois différentes: un énantiomère d'un médicament peut présenter des vertus thérapeutiques alors que l'autre est toxique. Pouvoir disposer de chacun des énantiomères d'une molécule s'avère par conséquent crucial mais aussi réglementaire, notamment pour les tests cliniques des nouveaux médicaments.

Au cours de leur synthèse, les deux énantiomères sont la plupart du temps produits en quantité égale formant un mélange dit "racémique". Il s'avère en effet très difficile de ne synthétiser sélectivement qu'un des deux énantiomères. Plusieurs stratégies ont alors été développées pour séparer les énantiomères à partir d'un mélange racémique.

On peut par exemple faire réagir sélectivement l'un des deux énantiomères à l'aide d'un catalyseur chiral: celui-ci est transformé alors que l'autre reste intact. L'utilisation de membranes chirales agissant comme filtres pour séparer les deux énantiomères est une autre voie de recherche également explorée.


© Cyril Bressy & Damien Hérault

Des scientifiques de l'Institut des sciences moléculaires de Marseille (CNRS/ Aix-Marseille Université / Centrale Méditerranée) proposent une stratégie originale pour simultanément préparer et séparer physiquement deux énantiomères d'une molécule à partir d'un substrat racémique.

Cette approche combine deux catalyseurs chiraux images l'un de l'autre dans un miroir fonctionnant en parallèle et une séparation par une membrane non chirale à perméabilité sélective. Testée avec succès sur la réaction modèle HKR de Jacobsen qui permet d'obtenir des 1,2-diols* chiraux à partir d'époxydes** racémiques, elle pourrait s'étendre à d'autres réactions menant à des briques chirales clés en synthèse organique ou pharmaceutique. Des résultats à retrouver dans le Journal of the American Chemical Society.

Notes:
* Un diol est un composé organique portant deux groupes hydroxyle (-OH).
** Groupement fonctionnel où deux atomes de carbone sont reliés par un atome d'oxygène.

Rédacteur: CCdM

Référence:
Jingke Hou, Sabine Chevallier-Michaud, Marion Jean, Luc Favre, Damien Hérault & Cyril Bressy.
Physical Separation of Enantiomeric Products by Compartmentalized Parallel Kinetic Resolution
J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 27236-27241.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12120
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