Chimie Combinatoire

(R. Barone - Cycle Chimie Fine - juin 2001)

Cette nouvelle chimie permet de générer au laboratoire des milliers de molécules très rapidement. Il est aussi possible de constituer des bibliothèques de molécules virtuelles. Nous avons développé le logiciel GRAAL (GénérateuR d’Arômes Alimentaires) (disponible sous Windows) qui est un programme de synthèse assistée fonctionnant dans le sens direct. Ce programme a été testé pour la formation d’arômes alimentaires, mais son fonctionnement est tout à fait général et peut être étendu à n’importe quel domaine. Voici par exemple les résultats obtenus dans le cas de la dégradation de la thiamine :

qui conduit aux produits suivants :

H₂S, NH₃, HCOOH, CH₃COOH, HCO, CH₃CHO, HSCH₂CH₂CHO, HSCH₂CH₂CH₂OH et :

Ces réactifs ont été fournis au programme afin de déterminer les structures susceptibles de se former à partir des réactions de base : substitution nucléophile, addition nucléophile, élimination, oxydation et réduction.

En mode intramoléculaire 29 structures ont été générées et 283 en mode intermoléculaire.

Ces structures peuvent être utilisées ensuite dans d’autres combinaisons. Plus de 3000 structures ont été générées.

Les schémas suivants donnent un petit aperçu des structures proposées par le programme :

Scheme 1. Alycyclic compounds (five membered rings)

Scheme 2. Heterocyclic compounds (five membered rings)

Générateur de structures
La génération de bibliothèques de molécules virtuelles à l’aide de programmes de chimie combinatoire est un domaine de chimie informatique en plein essor. Le programme GRAAL correspond à une approche « classique » dans ce domaine. Nous avons dévelopé une nouvelle approche avec le programme GASP (Générateur Automatique de Structures Polycycliques – Barone et al. Tetrahedron, 2001, 57, 6035-6042) dont le but est de répondre à une question du type : « Générer toutes les structures polycycliques possédant N cycles de tailles données ». Par exemple, générer toutes les structures qui possèdent trois cycles de 4, 5 et 6 atomes. Nous nous sommes limités, dans un premier temps, aux squelettes carbonés.

Nous présentons les résultats obtenus dans le cas suivant : 4 cycles de taille 6, 6, 6, 5, qui correspond au cas des stéroïdes. Le programme a proposé 988 structures. Une option permet d’extraire celles qui sont composées uniquement de cycles accolés. 48 structures répondent à ce critère.

Une analyse bibliographique dans la base Beilstein a été effectuée afin de rechercher les structures nouvelles. Les résultats sont présentés dans les pages suivantes.

Nouvelles structures proposées par GASP :

Ces structures peuvent être à l’origine de nouvelles idées de synthèse.

L'ordinateur ne doit pas être considéré comme une sorte d'oracle qui va prédire la meilleure synthèse possible, il ne doit pas être mis en compétition avec le chimiste, comme aux échecs par exemple, pour savoir qui est le meilleur. C'est un nouvel outil qui est mis à la disposition du chimiste, qui peut l'aider dans la recherche des chemins de synthèse. Une sorte de générateur d'idées.

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Last revised:14/05/2002