[Journal Club] Un système chemo-enzymatique pour oxyder les oléfines avec de la lumière et du dioxygène

Les réactions d’oxydation nécessitent généralement des conditions de réaction sévères et des quantités stœchiométriques d’oxydants qui sont souvent toxiques. Une équipe composée de chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (CNRS / AMU) et de Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (CNRS / Université Paris-Sud) a récemment couplé la formation d’époxyde à la réduction d’oxygène atmosphérique grâce à un photo-catalyseur hybride composé d’un complexe de ruthénium et de l’enzyme laccase. Ces travaux sont publiés dans la revue Chemical and Sustainable Chemistry.

Dans le contexte de la synthèse organique, il existe une grande variété de transformations photochimiques utilisant des cycles (réducteurs ou oxydants) impliquant deux étapes de transfert mono électronique consécutifs. Cependant, la fermeture du cycle d’une réaction photoredox repose sur l’utilisation soit de donneurs d’électrons soit d’accepteurs d’électrons sacrificiels. L’utilisation de ces cofacteurs est problématique car ils peuvent interférer dans les voies d’activation et limiter la mise en œuvre de ces transformations chimiques. Des alternatives durables pour remplacer ces cofacteurs sont donc de première importance.

Dans la nature, l’enzyme laccase (dont le site actif contient quatre ions Cu2+ couple la réduction à quatre électrons de l’oxygène moléculaire (O2) à l’oxydation de composés tels que les phénols. Après avoir précédemment montré que la réduction de O2 réalisée par l’enzyme pouvait être déclenchée par la lumière visible en présence de [Ru(bpy)3]2+ et d’EDTA (donneur d’électrons sacrificiel), une équipe composée de chercheurs de l’ISM2 de Marseille et de l’ICMMO d’Orsay vient d’utiliser un système hybride photo-sensibilisateur/enzyme pour oxyder des oléfines dans des conditions douces. La formation d’époxides est couplée à la réduction photo-induite d’O2 par le système [Ru(bpy)3]2+/laccase. Dans ce cas, O2 agit à la fois comme oxydant et comme un accepteur d’électrons renouvelable, permettant ainsi d’éviter l’utilisation d’un accepteur sacrificiel. Cette étude est une première étape dans la conception d’une famille de (photo)catalyseurs d’oxydation renouvelables.

© Thierry Tron

© Thierry Tron

Référence

Ludovic Schneider, Yasmina Mekmouche, Pierre Rousselot-Pailley, A. Jalila Simaan, Viviane Robert, Marius Réglier, Ally Aukauloo & Thierry Tron

Visible-Light-Driven Oxidation of Organic Substrates with Dioxygen Mediated by a [Ru(bpy)3]2+/Laccase System

Chem. Sus. Chem. 18 août 2015 DOI: 10.1002/cssc.201500602

Contacts chercheurs

Yasmina Mekmouche, Thierry Tron, Institut des sciences moléculaires de Marseille
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