Une nouvelle méthode pour synthétiser l’ambrox

Depuis l’Antiquité, l’homme est à la recherche d’odeurs agréables et s’intéresse donc aux parfums. Les odeurs raffinées ont toujours été considérées comme une source d’inspiration et un bon parfum a toujours été un signe de santé. Le (−)-ambrox, un produit naturel rare, traditionnellement isolé de l’ambre gris, une substance cireuse issue du tube digestif des cachalots, est depuis longtemps l’un des parfums les plus populaires au monde.

Plus de 30 tonnes sont produites chaque année. Il est important de noter que seule une image miroir sur les 16 variantes possibles de la molécule chirale produit la sensation olfactive particulièrement agréable, ce qui nécessite une synthèse stéréosélective qui ne produit que l’image miroir souhaitée.

Heureusement, il n’est plus nécessaire de le récolter sur les baleines, mais on peut l’obtenir par synthèse partielle à partir du (−)-sclaréol, un produit naturel présent en grande quantité dans un certain type de sauge. Cependant, le processus végétal pour obtenir l’ambrox nécessite plusieurs étapes et dépend de la disponibilité de la sauge sclarée, qui est sujette à des fluctuations.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Benjamin List, directeur de l’Institut Max Planck de recherche sur les œufs, est parvenu à synthétiser en laboratoire cette molécule chirale parfumée et extrêmement complexe. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Nature dans leur article intitulé « La cyclisation catalytique asymétrique du polyène de l’homofarnésol en ambrox ».

« En biologie, les cyclisations de polyènes sont des réactions complexes qui transforment des matières premières simples en structures moléculaires complexes, et ce en une seule étape », explique Mathias Turberg, l’un des doctorants du professeur List et l’un des principaux auteurs de l’étude. « Nous nous sommes inspirés de la nature : nous voulions également proposer une méthode de synthèse de molécules complexes à partir de matières premières relativement simples. »

Son collègue, le Dr Na Luo, chercheur postdoctoral dans le groupe du Pr List et auteur principal de l’article, déclare : « Imiter la nature en laboratoire est un défi majeur mais attrayant pour les chimistes. » Le Pr List lui-même dit que cette réaction est « une provocation de la nature pour nous, chimistes », car la nature, avec ses grandes enzymes, peut guider le polyène pour qu’il se replie de manière à ce qu’il produise facilement l’isomère souhaité.

Pour la méthode du groupe List, le C renouvelable₁₅ Le composant de base nérolidol, présent dans de nombreuses sources végétales et pouvant également être synthétisé à l’échelle technique, constitue la matière première. En collaboration avec l’entreprise chimique BASF, le nérolidol est converti d’un C₁₅ dans le C₁₆ bloc de construction homofarnésol, qui est ensuite sélectivement converti en (−)-ambrox.

« Avec notre catalyseur fortement acide et confiné et un solvant spécial fluoré, nous avons réussi à synthétiser de manière sélective le produit naturel souhaité, l’un des 16 isomères possibles », explique Luo. Bien que le groupe List possède une expertise dans ce type particulier de catalyseurs confinés, Luo a été chargé d’affiner « l’outil moléculaire » pour cette réaction spécifique.

Tandis que le catalyseur préorganise la matière première et amorce la transformation en produit, le solvant spécifique stabilise les intermédiaires réactifs et sert, entre autres, de « booster » aux catalyseurs, ce qui rend les choses encore plus rapides. Un succès certain : alors que la réaction biocatalytique de pointe dure trois à quatre jours, la nouvelle méthode fournit le produit en une nuit.

« Nous avons réussi à réaliser notre réaction dans des conditions relativement douces, et en une seule étape. Le résultat est très sélectif », explique Luo.

« La clé de la haute sélectivité du processus est la conversion de l’homofarnésol en (−)-ambrox de manière concertée, ce qui imite les cyclisations de polyènes catalysées par des enzymes », ajoute Turberg.

Les scientifiques ont également pu démontrer que leur approche est facilement évolutive. Un autre avantage de la synthèse du groupe List est que le catalyseur et le solvant peuvent être récupérés et réutilisés pour d’autres réactions. Ces deux aspects sont prometteurs pour d’éventuelles applications industrielles futures.