N° 454 septembre 2020

L’avènement des matériaux multi-catalytiques hybrides, vers une combinaison optimale des catalyseurs

Pagination : 27-36
Rubrique : Le dossier
Mots-clés : Catalyse hybride, matériaux multi-catalytiques hybrides, supports, zéolithes, metal-organic frameworks, protein shell, cross-linked enzyme aggregate.
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La cavité de 6 nm du dodécamère tétrahédrique de peptidase A (à gauche) permet la croissance contrôlée de nanoparticules de platine avec une taille de 0,9 à 3,2 nm suivant le temps d’incubation de l’enveloppe protéique en présence de précurseur de PtII sous la forme de K2PtCl4. L’activité de l’enzyme de ce MMCH consiste en l’hydrolyse de liaisons peptidique (figure adaptée de B.H. San et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, p. 11924-11929).

Dans la recherche de couplages optimaux de catalyseurs, les chercheurs pionniers en catalyse hybride se sont tout naturellement tournés vers l’élaboration de matériaux multi-catalytiques hybrides (MMCH) constitués à partir de co-immobilisation sur un même support de catalyseurs chimiques et biologiques. Cette exécution disciplinaire innovante, située au carrefour de la chimie, la biologie et la science des matériaux, fait appel à de très nombreuses compétences, et sa complexité n’a d’égale que la diversité des propriétés catalytiques que peuvent offrir ces MMCH.

En particulier, l’utilisation d’une large variété de supports organiques et inorganiques, rigides et flexibles, a d’ores et déjà permis l’élaboration de quelques déclinaisons remarquables de catalyseurs hybrides démontrant de véritables effets de synergie, avec des rendements et des excès énantiomériques finaux inatteignables en utilisant des catalyseurs de manière isolée, et ce même dans des procédés en 1P1S.

Véritable fer de lance de la catalyse hybride, les MMCH concentrent l’essence même de ce domaine, nécessitant communication et collaboration extrêmement étroites entre chimistes, biologistes, chercheurs en science des matériaux, ou encore en modélisation. Son développement sera sans aucun doute dans un futur proche le témoin d’une véritable (r)évolution de la recherche en catalyse vers des thématiques inter-, voire transdisciplinaires.