Une synthèse totalement automatisée qui permet aux chaînes carbonées de se développer un atome à la fois avec un contrôle de la longueur de la chaîne et de la stéréochimie a été développée. « Imitant le travail de la nature, nous avons demandé à une plate-forme robotique de construire des structures complexes de manière itérative, en assemblant de petites unités comme un ensemble Lego », explique Valerio Fasano qui travaille avec Varinder Aggarwal à l’Université de Bristol au Royaume-Uni. Le nouveau système peut créer six liaisons carbone-carbone d’affilée sans intervention humaine. Il s’agit du plus grand nombre d’itérations jamais signalé pour une synthèse automatisée de chaînes carbonées, explique Fasano. « Nous espérons pousser ce record encore plus loin. »

La synthèse automatisée a eu un impact énorme dans les domaines de la protéomique et de la génomique, permettant aux non-experts de préparer facilement des biomolécules complexes telles que des protéines et des acides nucléiques. Il y a également eu des progrès importants vers la synthèse automatisée de polysaccharides. «Mais lorsqu’il s’agit de synthèse organique, de nombreuses réactions de formation de liaisons carbone-carbone sont sensibles à l’environnement et ne conviennent donc pas aux plates-formes robotiques», explique Fasano. « Cela est particulièrement vrai pour les réactions stéréocontrôlées qui nécessitent souvent de travailler à une température de -78°C. »

L’équipe a programmé une station de travail commerciale Chemspeed pour effectuer des réactions d’homologation automatisées de composés organoborés à l’aide de blocs de construction carbénoïdes. De telles réactions ne nécessitent pas de températures très basses ou un environnement sans eau ni oxygène. Grâce à cette nouvelle approche, les scientifiques ont pu fabriquer le fragment central de la kalkitoxine, un produit naturel, un composé neurotoxique présent dans les cyanobactéries. Ils ont également démontré la conversion automatisée des esters boroniques en amides. «Nous visons maintenant à synthétiser d’autres produits naturels de manière automatisée», note Fasano.

«Le nombre d’étapes de formation de liaisons carbone-carbone menées dans l’étude est des plus impressionnants», commente James Morken du Boston College aux États-Unis. « Cela indique non seulement l’efficacité des réactions d’homologation, mais également la capacité des techniques de purification automatisées à éliminer les sous-produits résultant des réactions chimiques individuelles. »

Daniel Blair du St Jude Children’s Research Hospital affirme que la fabrication de molécules est depuis longtemps le domaine d’experts hautement qualifiés. «Aggarwal et ses collègues ont numérisé le processus de fabrication de molécules en capturant plus d’une décennie d’expérience en synthèse chimique dans un processus automatisé fiable et reproductible. Ils ont appris à leur machine à lire entre les lignes.

«Ce travail représente une avancée dans la manière dont les scientifiques peuvent assembler des molécules de manière automatisée», ajoute Kerry Gilmore de l’université du Connecticut. «Grâce à l’ajout de nouveaux outils dans le type de transformations possibles – dans ce cas l’ajout de composés chiraux hautement réactifs – nous acquérons un meilleur accès aux zones de l’espace chimique accessibles grâce à cette approche itérative.»

Morken mentionne que le nouveau protocole peut être utilisé pour fabriquer des molécules organiques pertinentes pour la découverte de médicaments et la biologie. «Il sera fascinant de voir quelles autres cibles compliquées sont facilement à la portée du praticien utilisant des méthodes de synthèse entièrement automatisées», déclare-t-il.