Des chercheurs de l’EPFL ont mis au point une méthode simple pour créer des catalyseurs hautement sélectifs en laissant deux petites molécules s’assembler d’elles-mêmes. Cette approche est plus durable que les méthodes traditionnelles et facilitera la découverte de nouvelles réactions pour la production de produits pharmaceutiques et d’autres molécules de valeur.De nombreux médicaments, matières plastiques et produits agrochimiques sont fabriqués par une série de réactions chimiques soigneusement contrôlées. Au cœur de nombreuses de ces réactions se trouvent des catalyseurs, des molécules qui guident les atomes vers de nouveaux arrangements sans être elles-mêmes consommées. La conception de nouveaux catalyseurs est cependant souvent un processus lent, consistant à construire et à tester une molécule complexe après l’autre.La chiralité est un aspect important à prendre en compte. Comme nos mains gauche et droite, les molécules chirales sont des images miroir qui ne peuvent pas être superposées. Bien qu’elles contiennent les mêmes atomes, les deux formes se comportent souvent différemment dans les organismes vivants, rendant un contrôle précis de la chiralité indispensable dans le développement de médicaments.Une équipe dirigée par Giuseppe Zuccarello (boursier Ambizione du FNS) à l’EPFL a démontré une stratégie différente. Plutôt que de synthétiser un catalyseur sophistiqué unique, les chercheurs ont combiné deux molécules facilement disponibles qui s’assemblent spontanément en un catalyseur chiral efficace. Au lieu de passer des semaines à synthétiser un nouveau catalyseur, les chimistes peuvent simplement mélanger deux composants et les laisser s’organiser en une structure active. Leurs travaux sont publiés dans Nature.Le nouveau catalyseur s’attaque à l’un des défis les plus difficiles de la chimie de synthèse : déplacer sélectivement un seul atome d’hydrogène tout en contrôlant l’arrangement tridimensionnel du produit final. La réaction repose sur la lumière et passe par des intermédiaires radicalaires hautement réactifs, notoirement difficiles à guider avec précision.L’équipe de l’EPFL a résolu ce problème en divisant le catalyseur en deux parties. Un composant fournit l’environnement chiral qui détermine la configuration du produit, tandis que l’autre effectue le transfert de l’atome d’hydrogène. Une fois mélangées, les deux molécules forment un catalyseur actif par des interactions non covalentes, ce qui signifie qu’elles s’associent sans former de liaisons chimiques permanentes.Cette conception modulaire offre un avantage pratique majeur. Parce que les deux composants peuvent être variés indépendamment, les chercheurs peuvent rapidement générer et tester de nombreuses combinaisons de catalyseurs différentes sans avoir à synthétiser un catalyseur entièrement nouveau à chaque fois.Pour démontrer le concept, les chercheurs ont appliqué la méthode à une famille de molécules cycliques appelées 2-arylpyrrolidines. Ces structures sont des blocs de construction courants dans les composés pharmaceutiques. À partir d’un mélange équimolaire de molécules à configuration gauche et droite, le catalyseur auto-assemblé a produit un matériau fortement enrichi en une seule forme préférée, tout en maintenant des rendements élevés.Des études mécanistiques suggèrent que le catalyseur réalise un relais élégant. Il retire d’abord un atome d’hydrogène de la molécule cible, puis en restitue un, les deux étapes étant considérées comme se produisant dans le même environnement chiral. Cette séquence coordonnée confère au catalyseur un niveau de contrôle inhabituel sur la réaction.Au-delà de cette transformation spécifique, ces travaux introduisent un principe de conception plus large. Plutôt que de construire des catalyseurs de plus en plus élaborés de toutes pièces, les chimistes pourraient être en mesure de créer de nouveaux systèmes puissants en laissant des composants simples s’organiser d’eux-mêmes.Les chercheurs estiment que la stratégie modulaire pourrait accélérer la découverte de nouvelles réactions radicalaires asymétriques, élargissant ainsi la boîte à outils disponible pour la synthèse de produits pharmaceutiques et d’autres molécules complexes.FinancementSwiss National Science Foundation (SNSF)RéférencesNavadheer Yalamanchili, Jules Hugo Alexandre, Robert L. Anderson, Giuseppe Zuccarello. Enantioselective hydrogen atom relay via non-covalent catalyst assembly. Nature 01 June 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10692-4