Organocatalyse douce et bio-inspirée en gouttelettes aqueuses de type coacervats – CHEMinDROPS

Ces dernières années, une chimie de synthèse plus douce et s'inspirant de la nature, visant à réduire l'impact sur l'environnement, est en plein développement. La formation de liaisons C-C qui nécessite souvent l'utilisation de métaux et de solvants organiques est une question centrale en chimie organique. Nous avons récemment rapporté la création de liaisons C-C dans l'eau via la réaction de Stetter ; réaction bio-inspirée organocatalysée par des carbènes N-hétérocycliques (NHC), analogues structuraux du cofacteur thiamine. Les substrats organiques, peu solubles dans l'eau, forment des gouttelettes organiques et cet environnement hydrophobe favorise la réaction de Stetter malgré la sensibilité des NHC à l'hydrolyse. Ce projet propose d'étudier cette réaction au sein de microgouttelettes aqueuses riches en polymères appelées "coacervats" et de démontrer le potentiel de ces environnements modérément hydrophobes pour combiner catalyse chimique et enzymatique. Les coacervats se forment spontanément dans l'eau sans nécessiter de solvants organiques et peuvent être recyclés. Ce projet explorera donc le potentiel des microenvironnements de coacervats pour la chimie douce. Notre but sera de concevoir de nouveaux organocatalyseurs dérivés d'azolium pour étudier l'influence de la structure du catalyseur sur la réactivité, la cinétique et la sélectivité de la réaction de Stetter modèle en présence ou à l’intérieur de coacervats. Nous explorerons le mécanisme moléculaire, vraisemblablement de type "on water" et rationaliserons l'impact de la polarité interne des coacervats sur la réaction sur des substrats modèles. Ce projet explorera enfin la possibilité de réaliser des réactions tandem chemio-biocatalysées au sein de coacervats. Ces résultats devraient ouvrir des perspectives nouvelles pour une chimie bio-inspirée plus douce et durable. De plus, la synthèse chimique de molécules dans les coacervats, considérés comme des modèles primitifs des premières cellules vivantes, pourrait également mettre en lumière les mécanismes à l'origine de la vie.