4.8 : Mélanges racémiques et résolution des énantiomères

Un mélange racémique, ou racémate, est un mélange équimolaire d'énantiomères d'une molécule qui peut être séparé en utilisant leur interaction unique avec des molécules ou des milieux chiraux. Les mélanges racémiques sont désignés par le préfixe (±)-. Ce « descripteur de rotation optique » s’applique à la solution entière d’un mélange racémique plutôt qu’à un stéréoisomère spécifique. Les énantiomères ont généralement les mêmes propriétés physiques et chimiques. Ils ne sont donc pas facilement séparables. Cependant, les énantiomères peuvent présenter des propriétés différentes lorsqu'ils interagissent avec des milieux chiraux. Par exemple, les énantiomères d’une molécule peuvent interagir différemment avec les récepteurs olfactifs chiraux de notre corps, de sorte que chaque énantiomère ait une odeur unique.

Les mélanges racémiques peuvent donc être séparés à l'aide d'un processus unique appelé résolution énantiomérique. Ici, les énantiomères réagissent avec un agent de résolution chiral pour produire des diastéréomères. Ces diastéréomères peuvent être facilement séparés et reconvertis pour obtenir des molécules énantiomériquement pures. En fonction de la structure moléculaire, l'interaction entre les agents de résolution chiraux et les énantiomères peut être soit covalente, ionique, soit une interaction intermoléculaire faible impliquant des forces de Van der Waals. Cependant, certains mélanges racémiques peuvent subir une résolution spontanée sans la présence d'un agent de résolution chiral. Par exemple, le mélange racémique d'un α-aminoalcool N-trifluoroacétylé dans du tétrachlorure de carbone subit une résolution spontanée.

Les processus de résolution peuvent être classés en général en résolution chirale et cinétique. Dans une résolution chirale, l'interaction du mélange racémique avec un énantiomère pur forme des diastéréomères. Ceux-ci sont ensuite séparés en raison de la différence de leurs propriétés physiques. Dans la résolution cinétique, la séparation des énantiomères est basée sur la différence des vitesses de réaction des énantiomères avec un catalyseur chiral. Contrairement à la première, la résolution cinétique tire parti de la différence dans les propriétés chimiques des matières premières dans le mélange racémique.