Un trio américano-japonais de chimistes a reçu le prix Nobel de chimie mercredi 6 octobre. Le jury a décidé de les récompenser pour leurs travaux sur le « couplage croisé catalysé au palladium ».

L’Américain Richard Heck, de l’université du Delaware aux Etats-Unis, et les Japonais Ei-Ichi Negishi de l’université Purdue, également aux Etats-Unis, et Akira Suzuki de l’université d’Hokkaido au Japon, ont développé la catalyse organométallique par le palladium. Il s’agit d’une « boîte à outils » permettant aux chimistes de fabriquer des molécules organiques complexes.

Le squelette des molécules organiques est constitué d’atomes de carbone liés les uns aux autres de manière à former une chaîne. Les chimistes fabriquent de nouvelles molécules en cassant des liaisons chimiques des réactifs, et en en formant d’autres. Pour obtenir une molécule particulière, ils doivent donc casser les bonnes liaisons et former les nouvelles au bon endroit. Mais les molécules ne se comportent pas toujours de la manière attendue, ce qui entraîne la formation de produits indésirables.

La découverte de la catalyse au palladium a changé la donne. Cet élément métallique facilite la création de liaisons entre atomes de carbone. En l’utilisant, les chimistes sont capables d’assembler des chaînes carbonées exactement selon leurs besoins. Qui plus est, un catalyseur n’est pas consommé durant la réaction, on peut le récupérer à la fin.

Chacun des trois lauréats a découvert une réaction permettant de lier des groupes d’atomes de carbone entre eux. En 1968 Heck a été le pionnier en parvenant à lier un cycle de carbone à une molécule d’éthylène en utilisant le palladium comme catalyseur. Il a ainsi créé une molécule de styrène, un composant fondamental des matières plastiques. Quelques années plus tard, Negishi et Suzuki ont poursuivi dans cette voie et démontré qu’on pouvait recourir à ce catalyseur pour créer des molécules organiques encore plus complexes. Aujourd’hui les réactions de Heck, Negishi, et Suzuki sont appliquées dans les industries pharmaceutiques, plastiques, et électroniques.

« Avec ce type de catalyse, la boîte à outils des chimistes est complète et on peut virtuellement créer n’importe quelle molécule organique » explique Bruno Chaudret, directeur du laboratoire de chimie de coordination à Toulouse. C’est la cinquième fois qu’un prix Nobel récompense des travaux sur les liaisons entre atomes de carbone. Les précédents lauréats étaient, en 2005, Yves Chauvin, Robert Grubbs et Richard Schrock pour leurs travaux sur la métathèse des oléfines.

Illustration : deux étapes de la catalyse par le palladium de la réaction formant le styrène.

Fabien Goubet