Photocatalyse Asymétrique à l'aide d'ADN biohybrides – SMASH

Les avancées de la chimie au cours du siècle passé ont permis l’élaboration de nouveau matériaux et molécules qui ont profondément modifié notre quotidien. La raréfaction des ressources pétrolières nous oblige cependant à revoir le mode d’obtention de ces molécules devenues indispensables et ainsi à répondre à de nouvelles problématiques. Il est indispensable que la chimie moderne soit plus précise et plus efficace et éco-compatible. La sélectivité, et plus particulièrement l’énantiosélectivité, est un majeur dans la synthèse de molécules biologiquement actives. Pour ce faire l’utilisation de catalyseurs organométallique chiraux a longtemps été l’alpha et l’Omega de la catalyse asymétrique. Cependant, bien que très efficaces, ces catalyseurs ne peuvent pas rivaliser avec les enzymes naturelles pour l’obtention de centres chiraux. En effet, ces dernières possèdent, grâce à leur grande structure tridimensionnelle chirale une capacité de reconnaissance élevée, permettant un positionnement optimal des substrats en faveur de la réaction catalysée. Efficace et sélective la catalyse enzymatique permet par ailleurs de travailler dans des conditions douces et éco-compatible. Il existe cependant des réactions qui ne sont pas catalysées par les enzymes naturelles. Depuis peu, le concept de la biocatalyse a évolué pour incorporer l’ADN. En effet, en l’espace d’une décennie, la double hélice d’ADN a pu être utilisée pour catalyser un certain nombre de réactions de manière hautement énantiosélective. Exploiter la fascinante structure hélicoïdale de l'ADN et de l'ARN pour développer de nouveaux catalyseurs bio-hybrides chiraux capables de la promotion de transformations hautement stéréosélectives dans des conditions douces et éco-compatibles est au cœur de ce projet de recherche.
Initialement inspirées par la photosynthèse naturelle, les réactions photocatalytiques se sont rapidement développées au cours des dernières décennies. Alors que la photochimie « classique » utilisait la lumière ultraviolette pour l'excitation directe de molécules organiques et restait entre les mains de spécialistes, la démonstration que l’irradiation par la lumière visible en présence de catalyseurs photoredox pouvait être appliqué à une large gamme d'importantes transformations asymétriques a popularisé son utilisation auprès des chimistes organiciens. Bien que le nombre d'applications synthétiques de la photocatalyse avec la lumière visible soit déjà très impressionnant, les possibilités de développements futurs en photocatalyse sont importantes et prometteuses. Au cours des dernières années, notre consortium ainsi que plusieurs groupes de recherche internationaux ont développé un certain nombre de transformations hautement énantiosélectives basées sur l'ADN. Notre objectif dans la présente proposition est d'étendre le concept de catalyse asymétrique à base d'ADN à la photocatalyse asymétrique à base d'ADN en développant de nouveaux outils synthétiques hautement sélectifs avec des applications dans diverses réactions photocatalytiques asymétriques. Plus spécifiquement, le projet vise à 1) établir une preuve de concept dans laquelle l’ADN est utilisé comme inducteur chiral dans des transformations asymétriques médiées par la lumière visible dans l’eau [WP1], 2) rationaliser le transfert de chiralité induit par l’ADN grâce à un évaluation systématique de différents systèmes ADN/photocatalyseurs [WP1 et WP2], 3) développer des catalyseurs durables basés sur des oligonucléotides supportés solide, qui seront in fine mis en œuvre dans des processus à flux continu à grande échelle [WP3] et 4) appliquer ces outils à la synthèse de produits naturels complexes qui présentent des propriétés biologiques intéressantes [WP4]. Afin de maximiser nos chances de succès, des stratégies d’ancrage supramoléculaires et covalentes seront examinées.