Une étude récente a élucidé le rôle clé des molécules d'eau dans le remodelage actif de la structure des catalyseurs chiraux. Cette recherche s'est concentrée sur le prolinol, un catalyseur et auxiliaire chiral largement utilisé. En analysant sa réaction d'hydratation progressive, elle a révélé que seulement quelques molécules d'eau pouvaient modifier significativement la conformation spatiale préférée de cette molécule. Les résultats connexes ont été publiés dans la revue académique Journal of the American Chemical Society.

Comprendre les interactions entre les molécules chirales et l'eau est d'une importance fondamentale pour la connaissance des processus chimiques et biologiques. Les molécules chirales sont comme des mains gauche et droite ; leur structure ne peut pas être superposée exactement à son image miroir. Étant donné l'omniprésence de l'eau dans la nature et en laboratoire, il est crucial d'explorer comment l'eau influence la structure de ce type de molécules. Pour cela, l'équipe de recherche en spectroscopie de l'Université du Pays Basque et de l'Institut de Biophysique (CSIC/EHU), dirigée par Emilio J. Cocinero, a utilisé des techniques de spectroscopie à haute résolution pour examiner en détail les interactions entre le prolinol et une à trois molécules d'eau.

Les résultats de l'étude montrent que l'eau joue un rôle actif dans la formation des conformations moléculaires, et non pas seulement celui d'un milieu passif. Emilio J. Cocinero explique : « Ce travail a permis de relier trois échelles habituellement étudiées séparément : la molécule isolée, la micro-solvitation par quelques molécules d'eau et le comportement en solution. » Les chercheurs ont observé que la structure flexible du prolinol et la présence de groupes alcool et amine en font un modèle idéal pour étudier les effets d'hydratation. Après avoir lié quelques molécules d'eau, le prolinol adopte des conformations qui seraient énergétiquement défavorables en l'absence d'eau, ce qui indique que l'eau agit comme un commutateur conformationnel.

Pour approfondir la compréhension du mécanisme de transition structurelle de ce catalyseur chiral, l'équipe de recherche a combiné la spectroscopie rotationnelle à ultra-haute résolution, des calculs théoriques, ainsi que la résonance magnétique nucléaire et des simulations en solution. Cette stratégie multi-méthodes a permis de corréler avec succès les détails moléculaires au niveau de la micro-solvitation avec le comportement macroscopique en solution. Emilio J. Cocinero conclut : « Pour comprendre le comportement d'une molécule dans l'eau, il suffit parfois d'observer attentivement le comportement de deux ou trois molécules de solvant. Nous pensons que ce point de vue s'applique également à de nombreux autres systèmes chimiques et biologiques. » Cette recherche sur l'interaction entre les catalyseurs chiraux et l'eau offre de nouvelles perspectives pour la conception future de systèmes catalytiques intelligents capables de répondre à l'environnement solvant.

Détails de la publication : Auteurs : Donatella Loru et al., Titre : « Stepwise Hydration Unveils Conformational Switching in Chiral Prolinol », Publié dans : Journal of the American Chemical Society (2025). Informations sur la revue : Journal of the American Chemical Society