Développement de la réaction. (A) Défis thermodynamiques et cinétiques dans le développement de méthodes de déracémisation sélective. (B) Général, stratégies basées sur la lumière pour obtenir une déracémisation hors équilibre par des événements redox à l'état excité. (C) Le rapport de Bach sur la déracémisation par la lumière par transfert d'énergie sélectif. (D) Déracémisation par la lumière des urées cycliques par transfert d'électrons à l'état excité. Crédit: Science (2019). DOI :10.1126/science.aay2204
Une équipe combinée de chercheurs de l'Université de Princeton et de l'Université de Yale a développé une technique multicatalytique pour enrichir des mélanges racémiques directement en un seul énantiomère en une seule étape. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit sa technique, comment il fonctionne et les façons dont il peut être utilisé. Alison Wendlandt du Massachusetts Institute of Technology a publié un article Perspective dans le même numéro de revue sur la nouvelle technique et ses utilisations possibles.
En chimie, la déracémisation est un processus qui implique la conversion d'un racémate (dans lequel il existe des quantités égales d'énantiomères droitiers et gauchers d'une molécule chirale) en un énantiomère pur. Les énantiomères sont des membres d'une paire de molécules qui sont des images miroir l'une de l'autre. Les chimistes utilisent la catalyse asymétrique comme un moyen d'utiliser un seul énantiomère dans une paire dans certaines réactions chimiques. Mais il y a des moments où il y a déjà un composé souhaité, mais il est piégé dans un mélange d'énantiomères, rendant son utilisation difficile. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont développé une technique pour gérer un tel scénario.
La nouvelle technique impliquait l'utilisation d'une méthode de déracémisation catalytique photochimique complémentaire pour effectuer le travail en une seule étape. Et les chercheurs ont découvert qu'au lieu d'utiliser une approche de transfert d'énergie, ils pourraient utiliser un photocatalyseur à l'iridium qui favorise le transfert d'électrons réversible à partir du matériau utilisé comme substrat. Ils ont découvert que la méthode induite par la lumière déclenchait une succession souhaitée de mouvements d'atomes de protons et d'hydrogène. Et ils ont noté que les deux étaient susceptibles d'être biaisés via des catalyseurs qui permettaient de convertir des mélanges d'énantiomères d'urée cycliques en celui qui était souhaité.
Wendlandt note que la technique consiste à ne consommer que des photons, contrairement aux autres méthodes de déracémisation. Et les chercheurs notent que la sélection de l'énantiomère se fait à l'aide de deux étapes qui se déroulent en séquence au cours du cycle catalytique, un moyen de sélection meilleur que les techniques consistant à effectuer les étapes individuellement. Ils concluent en suggérant que leur technique représente une nouvelle façon de créer des distributions de produits (qui ne sont pas en équilibre) entre les énantiomères du substrat.
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