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Pré-Publication, Document De Travail (Preprint/Prepublication) Année : 2023

Non-linear Effects in Asymmetric Catalysis

Les effets non linéaires en catalyse asymétrique

Résumé

Asymmetric catalysis using an optically active catalyst to induce chirality in the synthesis of a substance of interest is the strategy of choice to produce this substance with the highest enantiopurity. From then on, it is generally accepted that enantiomeric purity of the catalyst to perform this transformation was a guarantee for obtaining high enantioselectivity. Indeed, the relationship between the enantiomeric excess of the chiral catalyst used and that of the reaction product is considered linear. However, this is not always the case as shown by various laboratory experiments. An enantiomerically impure chiral substance can give rise to a product whose enantiomeric purity is higher than its own, a phenomenon that is qualified as a non-linear effect. Understanding these asymmetric amplification phenomena is essential not only to understand the intimate mechanisms of the reaction, but also to contribute to the debate on homochirality in life, as chirality allows nature to perform most of the biological functions essential to life. This article tries to present the different mechanisms that can lead to such non-linear effects, by tracing historical elements to the most recent discoveries. It also contextualizes the major contribution of Henri Kagan in the discovery and understanding of these phenomena.
La catalyse asymétrique utilisant un catalyseur optiquement actif pour induire une chiralité lors de la synthèse d'une substance d'intérêt est la stratégie de choix pour produire cette substance avec la plus grande énantiopureté. Dès lors, il était généralement accepté que la pureté énantiomérique du catalyseur employé pour effectuer cette transformation était une garantie pour l'obtention d'une haute énantio-sélectivité. En effet, la relation entre l'excès énantiomérique de l'espèce catalytique chirale utilisée et celle du produit de la réaction était considérée linéaire. Cependant, cela n'est pas toujours le cas comme l'ont montré diverses expériences au laboratoire. Une substance chirale énantiomériquement impure peut donner naissance à un produit dont la pureté énantiomérique est supérieure à la sienne, phénomène qui est qualifié d'effet non linéaire. La compréhension de ces phénomènes d'amplification asymétrique est essentielle non seulement pour comprendre les mécanismes intimes de la réaction, mais également pour contribuer au débat de l'homochiralité dans la vie, la chiralité permettant à la nature de réaliser la plupart des fonctions biologiques essentielles à la vie. Cet article présente les différents mécanismes qui peuvent amener à ces effets non linéaires, en retraçant des éléments historiques jusqu'aux découvertes les plus récentes.
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Dates et versions

hal-04218082 , version 1 (26-09-2023)

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Identifiants

  • HAL Id : hal-04218082 , version 1

Citer

Thibault Thierry, Johanna Frey, Yannick Geiger, Stéphane Bellemin-Laponnaz. Les effets non linéaires en catalyse asymétrique. 2023. ⟨hal-04218082⟩
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