Kensō Soai

Formation

Kensō Soai naît en 1950 dans la préfecture de Hiroshima^[3]. Il étudie à la faculté des sciences de l'université de Tokyo, où il obtient en 1979 un doctorat en sciences sous la direction de Teruaki Mukaiyama, dont il reste ensuite le chercheur associé en tant que boursier de la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS)^[4].

De 1979 à 1981, il effectue un stage postdoctoral aux États-Unis, à l'université de Caroline du Nord à Chapel Hill, dans le groupe d'Ernest L. Eliel, spécialiste de la stéréochimie^[4].

Carrière

En 1981, il est nommé maître de conférences (lecturer) à l'université des sciences de Tokyo, où il fonde son propre groupe de recherche. Il y devient professeur associé en 1986, puis professeur titulaire en 1991^[4]. Il effectue l'essentiel de sa carrière dans cet établissement, au département de chimie appliquée de la faculté des sciences, et en devient professeur émérite^[3].

Il est professeur invité dans plusieurs établissements, en France comme en Asie : l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (2001), l'université de Kyūshū (2005), l'université Waseda (2007-2010), l'université Louis-Pasteur de Strasbourg (2008) et l'université de Jilin (2010-2015)^[4].

Contexte : chiralité et effets non linéaires

De nombreuses molécules biologiques, comme les acides aminés ou les sucres, existent sous deux formes images l'une de l'autre dans un miroir, appelées énantiomères. Le vivant n'utilise pratiquement qu'une seule de ces deux formes, alors qu'une synthèse chimique ordinaire produit en général un mélange égal des deux (un racémique). L'origine de cette asymétrie est longtemps restée une énigme^[5].

En 1986, l'équipe d'Henri Kagan montre qu'en catalyse asymétrique, la pureté énantiomérique du produit n'est pas toujours proportionnelle à celle du catalyseur : un catalyseur imparfaitement pur peut donner un produit plus pur que lui. C'est ce qu'on appelle un effet non linéaire positif, ou amplification asymétrique^[6].

La réaction de Soai

Soai s'intéresse à l'addition énantiosélective de dialkylzincs sur les aldéhydes. En explorant de nombreuses molécules par essais successifs, il identifie un alcool chiral, un 5-pyrimidylalcanol, capable de catalyser sa propre formation à partir d'un pyrimidine-5-carbaldéhyde et de diisopropylzinc^[5].

En 1995, il publie dans Nature la démonstration que cette réaction est à la fois autocatalytique et amplificatrice : le produit, présent au départ avec un faible excès énantiomérique, sert de catalyseur à sa propre synthèse et s'enrichit à chaque cycle en sa forme majoritaire^[7]. Pour le comité Nobel, il s'agit de la première réaction chimique conçue dans laquelle une seule des deux images miroir possibles est obtenue^[5]. Cet article a été retenu par la rédaction de Nature parmi les articles de chimie les plus marquants publiés par la revue entre 1950 et 2000^[4].

Avec ses collaborateurs, notamment Takanori Shibata et Tsuneomi Kawasaki, Soai montre par la suite que la réaction peut être déclenchée par d'infimes sources d'asymétrie : lumière polarisée circulairement, cristaux chiraux minéraux comme le quartz, ou molécules dont la chiralité ne tient qu'à une différence isotopique^[8]. Ces résultats en font un modèle expérimental pour l'étude de l'origine de l'homochiralité biologique^[9].

Le mécanisme réactionnel de la réaction de Soai a fait l'objet d'un long débat dans la communauté scientifique. En 2020, les équipes de Scott E. Denmark et d'Oliver Trapp ont proposé deux modèles différents de l'espèce catalytique active, impliquant respectivement des agrégats tétramériques de l'alcoolate de zinc ou un intermédiaire transitoire de type hémiacétalate^[10].