Le Prix Nobel de chimie 2021 est attribué à Benjamin List et David MacMillan pour leur développement pionnier de l'organocatalyse, des outils innovants permettant de construire des molécules organiques avec précision.
Image : Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach.
Les organocatalyseurs ont révolutionné la découverte de médicaments et rendu la chimie plus respectueuse de l'environnement, selon le comité Nobel. Les catalyseurs accélèrent les réactions chimiques sans intégrer le produit final, comme les convertisseurs catalytiques des automobiles qui neutralisent les gaz d'échappement toxiques.
Notre corps abrite des milliers d'enzymes, ces catalyseurs naturels qui synthétisent des molécules essentielles. Synthétiser des molécules hors des organismes vivants reste complexe, alors que la société dépend de composés stockant l'énergie dans les batteries ou combattant les maladies. Les catalyseurs sont indispensables pour les chimistes.
Longtemps, seuls les métaux et les enzymes étaient reconnus comme catalyseurs. En 2000, Benjamin List (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) et David MacMillan (Université de Princeton) ont indépendamment créé un troisième type : l'organocatalyse asymétrique. List a démontré que la proline, un simple acide aminé, catalysait efficacement une réaction. MacMillan, confronté à la sensibilité des catalyseurs métalliques à l'humidité, a développé une molécule organique robuste et performante.
Les organocatalyseurs sont de petites molécules organiques à base d'atomes de carbone, associés à des éléments comme l'oxygène, l'azote, le soufre ou le phosphore. Écologiques et économiques, ils surpassent les métaux précieux comme l'aluminium ou le platine.
Ils excellent en catalyse asymétrique : en biologie, de nombreuses molécules existent en images miroirs, comme la main gauche et droite. « La molécule sentant le citron est l'image miroir de celle sentant l'orange », explique Göran Hansson, secrétaire général du comité Nobel. Les organocatalyseurs orientent les réactions pour produire uniquement la forme désirée.
La molécule au parfum de citron est l'image miroir de celle à l'odeur d'orange. © Johan Jarnestad / Académie royale des sciences de Suède.
Depuis 2000, l'organocatalyse s'est développée rapidement. List et MacMillan ont élargi son application à de nombreuses réactions, optimisant la production de médicaments, de matériaux photovoltaïques et bien plus.
