Réaction de formose

La réaction de formose, découverte par le chimiste russe Alexandre Boutlerov en 1861, , consiste essentiellement à polymériser le formaldéhyde pour former des sucres y compris des pentoses.



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Réaction organique - Réaction chimique - Chimie générale - Glucide - ARN - Origine de la vie

La réaction de formose, découverte par le chimiste russe Alexandre Boutlerov en 1861[1], [2], consiste essentiellement à polymériser le formaldéhyde pour former des sucres y compris des pentoses (sucres à cinq atomes de carbone). Formose est un mot-valise constitué par la contraction des termes formaldéhyde et aldose.

Mécanisme réactionnel

La réaction est catalysée par une base et un métal divalent comme l'hydroxyde de calcium. Les étapes intermédiaires font intervenir des aldolisations, des rétroaldolisations et des isomérisations aldose-cétose. Les molécules intermédiaires constituées sont le glycolaldéhyde, le glycéraldéhyde, le dihydroxyacétone et des tétroses. En 1959, le chimiste américain Ronald Breslow a proposé le mécanisme réactionnel suivant[3] :

Formose reaction

La réaction commence par la condensation de deux molécules de formaldéhyde pour former le glycolaldéhyde (1) qui réagit ensuite par aldolisation avec le formaldéhyde pour former le glycéraldéhyde (2). Une isomérisation aldose-cétose donne le dihydroxyacétone (3) qui peut réagir avec le glycéraldéhyde pour former le ribulose (4) et par isomérisation le ribose (5). Le dihydroxyacétone peut aussi réagir avec le formaldéhyde pour former un cétotétrose (érythrulose) (6) puis par isomérisation un aldotétrose (érythrose et thréose) (7). L'aldotétrose peut ensuite redonner 2 molécules de glycéraldéhyde par une réaction de rétroaldolisation.

Importance

La réaction de formose a suscité de nombreux travaux dans le cadre de la recherche sur l'abiogénèse[4] car elle permet d'obtenir à partir d'une molécule simple, le formaldéhyde, des sucres complexes comme le ribose et mener ensuite à la synthèse de l'ARN. Dans une expérience simulant les conditions de la Terre primitive, des pentoses ont été obtenus à partir d'un mélange de formaldéhyde, de glycéraldéhyde et de borates comme la colémanite Ca2B6O115H2O ou la kernite Na2B4O7[5]. L'intérêt pour la réaction de formose s'est toujours accru quand les recherches en astrochimie ont confirmé la présence de formaldéhyde et de glycolaldéhyde dans le milieu interstellaire[6].

Références

  1. A. M. Butlerov, «Einiges über die chemische Structur der Körper», dans Zeitschrift für Chemie, vol.  4, 1861, p.  549–560 
  2. Leslie E. Orgel, «Self-organizing biochemical cycles», dans PNAS, vol.  97, no 23, 2000, p.  12503–12507 lien DOI ] 
  3. R. Breslow, «On the Mechanism of the Formose Reaction», dans Tetrahedron Letters, vol.  21, 1959, p.  22–26 
  4. Albert Eschenmoser, «The search for the chemistry of life's origin», dans Tetrahedron, vol.  63, no 52, 2007, p.  12821-12844 lien DOI ] 
  5. A. Ricardo, «Borate Minerals Stabilize Ribose», dans Science, vol.  303, no 5655, 2004, p.  196 lien DOI ] 
  6. D. T. Halfen et al. , «A Systematic Study of Glycolaldehyde in Sagittarius B2 (N) at 2 and 3 mm : Criteria for Detecting Large Interstellar Molecules», dans Astrophysical Journal, vol.  639, 2006, p.  237-245 lien DOI ] 

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article en anglais intitulé «Formose reaction» (voir la liste des auteurs)

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