| Prix
Nobel de 1950 à 1954 |
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1950 : Otto Herman Diels (1876 - 1954) et Kurt Alder (1902 - 1958) |
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1951 : Edwin M. McMillan (1907 - ) et Glenn T. Seaborg (1912 - ) |
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1952 : Archer John Porter Martin (1910 - ) et Richard Laurence Millington Synge (1914 - ) |
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1953 : Hermann Staudinger (1881 - 1965) |
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1954 : Linus Carl Pauling (1901 - 1987) |
Pour avoir découvert et développer la synthèse diénique.
Diels est né le 23 janvier 1876 à Hambourg : deux ans après sa naissance, ses parents s'établissent à Berlin, où il va faire ses études secondaires et supérieures. Son père, philologue réputé, était secrétaire perpétuel de l'Académie des Sciences de Berlin. Pendant quatre ans, de 1895 à 1899, Diels prépare sous la direction d'Emil Fischer une thèse sur les dérivés cyanuriques, dont son maître venait de montrer la similitude avec les purines.
Nommé privat-dozent en 1904, il se fait rapidement connaître pour son dynamisme, si compétence et ses qualités d'organisateur. Pour ces raisons, lcs cercles économiques le désignent comme chef de la section allemande de l’industrie chimique à l'Exposition Universelle de Saint-Louis, qui est un grand succès pour l'Allemagne.
A Berlin, ses travaux remarqués par la communauté scientifique lui valent une carrière universitaire très brillante : professeur en 1906, chef de service à l'Institut de Chimie en 1913, professeur extraordinaire en 1914, il est promu deux ans plus tard professeur ordinaire et directeur de l'Institut de Chimie de Kiel, postes qu'il conserve jusqu'à son départ en retraite. Enfin en 1946 il est nommé professeur émérite.
L'oeuvre d'Otto Diels en chimie organique est aussi importante que variée. On peut y discerner trois axes principaux de recherche :
Après avoir soutenu sa thèse, il s'intéressa au problème de la diimine. Il étudia la chimie des esters azodicarboxyliqucs durant les années 1911-1914 et 1921-1927. Il observa la forte tendance de l'hydrogène à se fixer sur la double liaison azote-azote, qui confère à ces composés un caractère d'oxydant doux, par exemple vis-à-vis de l'hydroquinone qui se transforme en leur présence en quinone. Diels entreprit de faire réagir ces esters sur des amines, des phénols, des thiophénols, des alcools, des énols, selon des réactions d'addition et de substitution. En 1925, il songea à faire réagir les esters azodicarboxyliques avec des hydrocarbures et nota que ceux qui possédaient deux doubles liaisons conjuguées, comme le diméihylisopréne ct lc cyclopentadiéne, réagissaient particulièrement bien. Cette découverte fut déterminante. Avec la collaboration de son élève Aider, il entreprit en 1926 l'étude de cette réaction avec un grand nombre de diènes : isopréne, myrcène, styrène, indène. A chaque fois la présence de doubles liaisons conjuguées fut reconnue comme étant la cause d'une grande réactivité, qu'on retrouvait également avec le furanne et le pyrrole, tandis que le thiophèe et les diynes ne la présentaient pas. Ce sont ces travaux, connus sous le nom de cette réaction générale ou "réaction diénique", qui lui valurent, ainsi qu'à Aider, le prix Nobel.
Cette réaction présente un grand intérêt, car elle est spontanée à température ordinaire. et se déroule sans l'intervention d'alcalis, d'acides ou d'autres agents catalytiques. Elle donne lieu à des possibilités multiples, car outre la série de diènes, il existe également une série de philodiènes (composés organiques à doubles liaisons activées) autres que les esters azodicarboxyliques (anhydride maléique, quinone, naphtoquinone, acroléine, acide acrylique, aldéhyde crotonique, anhydride citraconique, itaconique et pyrocinconique).
La combinaison du cyclopentadiéne et de l'acroléine conduit d'abord au squelette carbone du norcamphre, puis au norcamphre lui-même, enfin à la camphénylone et au santène. Grâce à cette réaction, il est facile de réaliser des structures pontées et d'obtenir des substances telles que les aldéhydes ou les acides cyclohéxaniques, qui étaient difficilement accessibles jusque là. Cependant, tous les systèmes conjugués ne se prêtent Pas à la réaction diénique; il en est ainsi par exemple du thiophène. Quant au pyrrole, il réagit, mais seulement lorsqu'un atome d'hydrogène du diène se fixe sur le philodiène. Le phénomène apparaît comme une substitution, d'où le nom d"'addition substituante" donné à ce type de réaction,
Entre 1928 et 1941, Diels a publié 35 mémoires sur ce sujet, dont 19 ont été rédigés en collaboration avec Aider.
Une seconde orientation des travaux entrepris par Diels en 1906 l'amena à découvrit le troisième oxyde de carbone appelé "sous-oxyde de carbone" (C302). Ce composé a suscité un vif intérêt. Il se forme par décomposition de l'ester malonique à 140-150°C, en présence d'anhydride phosphorique (Rdt ~ 12%), et donne naissance à de nombreux composés d'addition; mais il n'est stable qu'à basse température. C'est un gaz combustible, d'odeur piquante et désagréable, et l'établissement de sa configuration spatiale a donné lieu à de nombreuses controverses. Sa découverte a valu a Diels le titre de professeur.
A partir de 1903, Diels s'était également attaché à l'examen de la constitution du cholestérol, qui constitue le troisième axe de ses travaux. Il poursuivit ses recherches jusqu'en 1914, puis les reprit de 1925 à 1937. Il a montré que par oxydation à l'oxyde de cuivre, à la température de 280-300°C, le cholestérol donne la cholesténone. Puis, cherchant à parfaire la structure du cholestérol par déshydrogénation, et utilisant successivement le charbon palladié (avec lequel il obtint le chryséne), le soufre (sans succès), il réussit avec le sélénium, qui donne un mélange d'hydrocarbures aromatiques, à isoler à partir de ces derniers le g-méthylcydopenténophénanthrène, fixant définitivement le squelette carboné du cholestérol. Cette méthode de déshydrogénation fut appliquée par de nombreux chimistes, en particulier par Ruzicka pour l'étude dcs vitamines, des hormones, des acides biliaires, des saponines, des acides abiétiques et triterpéniques.
Un grand nombre des résultats obtenus par Diels intéressèrent l'industrie chimique, et il prit avec Aider plusieurs brevets sous l'égide de la I. G. Farbenindustrie.
Durement éprouvé pendant la Deuxième Guerre mondiale, au cours de laquelle il perdit sa femme et ses deux fils, Otto Paul Hermann Diels mourut à Kiel, en Allemagne fédérale, le 7 mars 1954.
Kurt Alder, élève et collaborateur d’Otto Diels qui partagea le prix Noble avec son maître, naquit le 10 juillet 1902 à Königshütte, en Haute Silésie allemande (aujourd’hui Chorzow en Pologne), région que sa famille dut quitter en 1918. Il commença ses études de chimie à Berlin en 1922, et les poursuivit chez Diels à Kiel, où il soutint sa thèse de doctorat en 1926. Il fut nommé professeur extraordinaire huit ans plus tard, mais comme le climat politique qui se développait à l’Université lui devenait insupportable, il accepta en 1936 le poste de chef de service du laboratoire de recherche des usines Bayer, à Leverkussen. Mais cet emploi ne correspondait pas à sa vocation profonde ; aussi accepta-t-il en 1940 une chaire que lui offrait l’Université de Cologne. Il devint par la suite directeur de l’Institut de chimie, puis doyen de la Faculté ; mais des motifs éthiques le conduisirent bientôt à démissionner de ses fonctions administratives pour se consacrer uniquement à la recherche.
Comme nous l’avons vu ci-dessus, il avait étudié chez Diels l’action de nombreux composés conjugués sur les esters azodicarboxyliques. La réussite de la synthèse diénique, appelée aussi " réaction de Diels-Alder ", connut un vif succès et fut utilisée par beaucoup d’autres chimistes. Les deux savants établissaient que, dans tous les cas examinés, l’addition se fait en 1,4 suivant de Thiele.
Ils remarquèrent ensuite que les bases azotées à noyau hexagonal, et spécialement la pyridine, donnaient des réactions anormales.
A partir de 1935, Alder travaille seul. Son œuvre est consacrée à l’extension dans diverse directions de la synthèse diénique ; il recherche à comprendre l’ordre stéréochimique et le mécanisme réactionnel. Il est ainsi amené à distinguer plusieurs catégories de philodiènes, qui possèdent tous un double liaison activée par la présence de groupements spécifiques :
L’aspect stéréochimique de l’addition sur les diènes acycliques n’a pas échappé à l’attention d’Alder. Une difficulté apparaît du fait de la rotation libre sur la simple liaisons qui sépare les doubles liaisons conjuguées d’où proviennent les stéréoisomères. Dans le cas plus général, théoriquement, une réaction diénique pourrait donner huit paires d’isomères optiques. En réalité, Alder a montré que l’addition se produit toujours en cis, autrement dit que la configuration du philodiène s’incorpore sans altération dans le produit d’addition : c’est ce qu’on appelé le principe cis.
Nous avons déjà signalé à propos de Diels des cas d’addition substituante . Alder a montré que les groupements -C=C-CH donnent lieu à une troisième forme très générale d’addition, qu’il a appelé addition substituante indirecte . Ainsi avec l’anhydride maléique (Y), l’addition au groupement C1=C2-C3H ne se produit pas, comme dans le cas de l’addition substituante, sur la chaîne latérale, mais sur le carbone C1, avec migration de la double liaison : C=C-CH+Y -> CHY-C=C-
Ce cas a été reconnu pour la première fois avec l’allylbenzène, puis avec d’autres oléfines.
Enfin Alder a étudié la réaction avec des polyènes cycliques et acycliques, les polyènes alliphatiques donnant des cycles hexagonaux.
Grâce à la récation de Diels-Alder, on a pu syntétiser, pkus facilement qu’avec d’autres méthodes, de nombreux composés organiques qui ont ouvert de nouvelles voies en chimie organique, par exemple celles conduisant aux terpéniques nortricyclycléniques et tricycléniques, ou encore aux santéniques. De nombreux brevets furent pris avec des firmes industrielles allemandes. C’est sans doute le Maleinatöle,obtenu à partir des l’anhydride maléique et des esters linoléiques, qui est le produit commercial le plus connu.
Alder mourut le 20 juin 1958 à Cologne, en république Fédérale Allemande.
Pour leur découverte de la chimie des éléments transuraniens.
Les travaux de ces deux chercheurs sont très complémentaires. McMillan, plus physicien que chimiste, a découvert le neptunium, premier élément d'une nouvelle série inconnue jusqu'alors. Seaborg, chimiste de grand talent, a élargi la brêche ainsi ouverte en trouvant quatre nouveaux éléments, l'américium, le curium, le berkélium et le californium. Il continuera par la suite à mettre à jour d'autres éléments, tandis que de son côté McMillan cherchera à améliorer l'accélération des particules afin d'augmenter l'intensité du flux envoyé sur les cibles subissant les réactions nucléaires génératrices de ces nouveaux éléments.
(Redondo Beach, 1907 - )
Edwin M. McMillan, fils d'un physicien écossais émigré, est né à Redondo Beach (Califomie) en 1907. Après avoir fait ses études supérieures à l'Institut de Technologie de Califomie, il prépare, puis soutient sa thèse de Ph. D. en physique à l'Université de Princeton en 1932. Il est ensuite chargé de recherches au laboratoire des radiations de hautes énergies de l'Université de Berkeley. Affecté durant la guerre à l'Institut de Technologie du Massachussets (le fameux M. I. T.), il travaille à mettre au point des appareils de détection comme le radar ou le sonar. En 1946 il est nommé professeur au département de physique, où il poursuit ses travaux sur les accélérateurs de particules.
(Ishpeming, 1912 - )
Glenn T. Seaborg est né en 1912 à Ishpeming, dans l'état du Michigan, d'une famille d'origine suédoise; ses parents s'installent en Califomie en 1922. Après ses études secondaires, Seaborg entre à l'Université de Los Angeles (1929). C'est un étudiant méritant, car les faibles ressources de sa famille l'obligent à travailler pour subvenir à ses besoins. Il obtient en 1931 un poste de préparateur en chimie, et soutient six ans plus tard une thèse de doctorat sur les propriétés des neutrons à l'Université de Berkeley. Il est ensuite rapidement nommé professeur adjoint. Durant la guerre lui est confiée (de 1942 à 1946) la direction du laboratoire de l'Université de Chicago, qui a pour mission de dévelonper la chimie des éléments transuraniens. Il devient professeur de chimie nucléaire à l'Université de Californie en 1946. Seaborg a accompli une oeuvre très importante à propos de l'identification des réactions nucléaires obtenues grâce au grand cyclotron de Berkeley. En outre, avec son équipe de collaborateurs, Seaborg compte à son actif la découverte de la plupart des actinides.
Membre de nombreuses sociétés savantes, auteur d'un grand nombre d'ouvrages, on lui doit surtout la publication des tables d'isotopes.
A la fin des années 30, 92 éléments chimiques, de l'hydrogène à l'uranium, sont connus et caractérisés par leur numéro atomique Z (Z variant de l à 92). La majorité d'entre eux ont des isotopes (même numéro atomique Z, mais masse nucléaire différente) stables et des isotopes radioactifs. On sait que seuls les éléments de numéro atomique Z inférieur à 83 ont des isotopes stables, aux deux exceptions près que sont le technétium (Z = 43), créé artificiellement en 1937 par Emilio Segre par réaction nucléaire dans un cyclotron, et le prométhéum (Z = 61), connu depuis 1926, mais qui ne sera isolé par Charles Coryell qu'en 1947. Par ailleurs, la plupart des éléments peuvent apparaître sous forme d'isotopes radioactifs, dont le noyau est instable et se transforme spontanément en un autre noyau de numéro atomique différent.
On a cru longtemps que l'uranium était le plus lourd des éléments naturels, et qu'aucun atome de numéro atomique supérieur à 92 n'existait dans la nature. Ce sont les deux savants italiens Enrico Fermi et Emilio Segre (1) qui ont pensé qu'il était possible d'allonger la liste des éléments chimiques au-delà de Z = 92, et se trouvent ainsi à l'origine de ce qui est devenu la chimie nucléaire.
Après la découverte du neutron par Chadwick, Fermi avança l'hypothèse que la capture d'un neutron par un noyau stable devait conduire à un nouvel isotope instable qui se désintégrait en émettant un rayonnement radioactif. Fermi et Segre se dirent qu'en bombardant l'uranium par un faisceau de neutrons, on pourrait obtenir l'élément Z = 92+ 1, c'est-à-dire l'élément de numéro atomique 93. Mais le problème n'était pas si simple, car il restait encore à savoir comment reconnaitre cet élément : ce fut l'oeuvre de McMillan et de son collaborateur Abelson.
En soumettant l'uranium 238 au bombardement d'un flux de neutrons, McMillan et Abelson découvrirent le premier transuranien, qui fut baptisé neptunium (1940). Or l'analyse de cet élément montra que, contrairement à ce qu'on attendait, il ressemblait davantage à l'uranium qu'au rhénium, pourtant son homologue supposé à cause de la position qu'il occupe dans le tableau de la classification périodique des éléments. Ainsi la table de Mendéleiev se trouvait à nouveau contestée, comme après la découverte des gaz rares et des terres rares. Mais le doute ne persista pas longtemps, car venait de commencer l'histoire de la découverte d'une série de quatorze éléments aux propriétés semblables, débutant avec l'actinium (Z = 89), et appelée aujourd'hui les actinides.
A partir de 1940, McMillan fait équipe avec G. T. Seaborg, Kennedy et Wahl. Ils bombardent de l'uranium 238 avec des deutons (noyaux d'hydrogène lourd) dans le cyclotron de Berkeley, et réussissent à créer l'isotope 238 de l'élément Z = 94, baptisé plutonium. A partir de cette découverte, l'histoire des transuraniens est liée à l'intensité du flux de neutrons, c'est-à-dire à la construction des accélérateurs de particules.
Les premières recherches de McMillan avaient en effet porté sur les faisceaux moléculaires, et il avait pris une part active à l'invention et à l'amélioration des cyclotrons; mais son détachement pendant la guerre dans un laboratoire qui dépendait du Secrétariat à la Défense l'avait contraint à abandonner ses travaux. En 1945, juste avant son retour à l'Université, il conçut l'idée de la "stabilité de phase", qui devait le conduire à l'invention du synchrotron (2) et du synchro-cyclotron (3). Ces techniques nouvelles allaient augmenter de façon considérable les énergies des particules accélérées (neutrons, deutons) jusqu'à atteindre des centaines de MeV (4). Elles donnèrent lieu à d'autres recherches, et aboutirent à des résultats que Seaborg fut parmi les premiers à exploiter.
Grâce à ces accélérateurs de plus en plus puissants, on a pu produire en quantités suffisantes les isotopes 239, 240 et 241 du plutonium, pour qu'ils servent de cible à un faisceau neutronique, ce qui conduisit en 1944 à la création des éléments américium (Z = 95) et curium (Z = 96). Au-delà du curium, ce sont les faisceaux d'hélions (ou particules alpha) du cyclotron de Berkeley qui ont pris le relais. A partir de l'américium, Thomson, Ghiorso et Seaborg réussirent en 1949 à créer le berkelium (Z = 97); en bombardant le curium, ils obtinrent le califomium (Z = 98).
C'est cette moisson de nouveaux éléments et le perfectionnement des accélérateurs nécessaire à leur découverte, qu'est venu récompenser le prix Nobel.
La découverte des transuraniens ne s'est pas arrêtée là, et l'équipe de Seaborg s'est assuré d'autres succès en faisant apparaftre de nouveaux éléments. Bien qu'elle sorte du cadre de cet ouvrage, il parait intéressant d'en rapporter brièvement l'histoire.
Les deux éléments suivants, l'einsteinium (Z = 99) et le fermium (Z = 100) ont été mis à jour lors de l'examen des "déchets" de l'explosion thermonucléaire effectuée dans le Pacifique en 1952. Il a suffi de récolter quelques quintaux de corail sur l'atoll de Bikini pour le compte des laboratoires de Berkeley et de Los Alamos. Seaborg a su décrire d'une façon passionnante les épisodes de cette découverte (5). Par la suite, ces deux éléments ont été obtenus d'une façon plus scientifique dans un réacteur nucléaire à haut flux et dans des cyclotrons. Il semble d'ailleurs très probable que ce type de réactions nucléaires se produit également au cours de l'explosion de certaines étoiles géantes appelées supernovae.
Malgré la réalisation d'explosions thermonucléaires de plus en plus puissantes, on n'avait jamais réussi à déceler d'éléments au-delà de Z = 100. Etait-on arrivé au demier élément de la classification périodique? En fait on devait bient6t, avec de nouvelles méthodes de réaction, grâce au développement des accélérateurs d'ions lourds, et avec des quantités suffisantes de berkélium et de califomium, allonger la liste des éléments. Toute cette nouvelle chimie va se constituer à Berkeley et Oak Ridge, aux Etats-Unis, et à Dubna, en Union Soviétique, rivalité qui donnera lieu à de mémorables controverses suivies par les spécialistes du monde entier.
L'élément Z = 101, ou mendélévium, découvert par Seaborg et ses collaborateurs en 1957, a un isotope stable dont la demi-vie est de 56 jours seulement, ce qui en fait une mauvaise cible pour développer par nucléosynthèse la liste des transuraniens; de plus, l'extrême proximité de leurs propriétés chimiques rend très difficile la distinction entre l'élément de base et l'élément produit. Enfin on ne recueille qu'un très faible nombre d'atomes. D'où le développement le la concurrence entre les différentes équipes, comme à propos du nobélium, élément Z = 102. En 1957, un groupe de chercheurs de l'Institut Nobel de Stockholm, disposant d'un cyclotron d'ions lourds, publiait la découverte de l'élément Z = 102. En 1958, l'équipe soviétique de Dubna annonçait qu'elle avait obtenu les isotopes 252 ou 253 de l'élément Z = 102, mais leur courte vie (2 à 40 secondes) empêchait toute tentative d'identification fondée sur une étude chimique. La même année, l'équipe de Berkeley, après avoir bombardé un mélange d'isotopes 244 et 246 du curium au moyen d'ions du carbone 12, apportait les éléments d'identification du nobélium. Un climat de rivalité exaspérant s'est alors instauré à propos de cet élément entre les équipes de Berkeley et de Dubna, climat d'autant plus regrettable que les affrontements empoisonnaient les conférences scientifiques intemationales des années 1970, les rendant comparables aux réunions de certaines assemblées politiques. Aujourd'hui la chimie en solution du nobélium commence à être bien connue : grâce à l'obtention de 50 000 atomes environ de l'isotope 255, on a pu montrer que l'état d'oxydation du cation le plus stable était 2+.
En 1961, avec des trésors d'ingéniosité, l'équipe de Seaborg découvrit l'élément Z = 103, baptisé laurencium, en bombardant le califomium avec un faisceau des isotopes 10 et 11. Une nouvelle controverse s'éleva alors entre Berkeley et Dubna à propos du nombre d'isotopes identifié. Un terme fut apporté à ces discussions par un accord retenant huit isotopes du laurencium. Mais la découverte des éléments Z = 104 et Z = 105 réveilla les conflits, et c'est ainsi que l'élément Z = 104 porte par exemple deux noms, le kurchatovium à Dubna, et le rutherfordium à Berkeley. En 1974, l'équipe de Flerov (à Dubna) et celle de Seaborg (à Berkeley) annoncent chacune avoir obtenu l'élément Z = 106, d'une durée de vie de 7 millisecondes. Les Soviétiques ont apporté une innovation très importante dans cette nucléosynthèse; au lieu d'utiliser un transuranien (et dans ce cas le californium), ils ont préféré bombarder du plomb 207 avec des ions chrome 54, obtenant ainsi l'isotope 259 de l'élément Z = 106. De plus ils ont émis l'hypothèse qu'en prenant comme cible des noyaux stables de plomb ou de bismuth et en les bombardant avec des ions comme l'argon 40, le titane 50, le chrome 54 et le fer 58, on pouvait espérer obtenir les éléments Z = 108 à 111!
Enfin les éléments Z = 107 et Z = 109 ont été mis en évidence par l'équipe de chercheurs allemands du G.S.I. (laboratoire d'ions lourds) de Darmstadt. En 1981, en bombardant le bismuth 209 avec des ions chrome 54, ils ont identifié sans ambiguïté l'élément Z = 107. Deux ans plus tard, en projetant des ions fer sur une cible en bismuth, ils ont découvert l'élément Z = 109.
Pourra-t-on aller plus loin? L'école de Lund, en Suède, et Sven Gosta Nilsson l'affirment, mais d'autres se demandent si cela vaut la peine, alors qu'on ne découvre que des éléments à durée de vie ultra-courte, et pour un prix de revient de plus en plus élevé.
1. Contraints de fuir le régime fasciste, Segre et Fermi émigrèrent aux U.S.A. respectivement en 1938 et 1939, et travaillèrent tous deux à l'Université de Berkeley.
2. Accélérateur de particules dérivé du cyclotron; il repose sur le principe de la synchronisation de la fréquence d'oscillation du champ électrique avec la fréquence de rotation des particules (ions) dans le champ magnétique fixe, de façon à tenir compte de l'augmentation relativiste de leur masse (ions lourds).
3. Accélérateur de particules dans lequel le champ magnétique créé par une suite circulaire d'aimants augmente durant le cycle d'accélération de telle façon que les particules circulent sur une orbite de rayon fixe. Les accélérateurs aujourd'hui atteignent des énergies de 1000 GeV (1 GeV = 109 électrons-volts) pour des protons, ou de 100 GeV pour des électrons.
4. 1 MeV = 10-6 électrons-volts.
5. G. T. Seaborg et W. R. Corlis, Man and Atom, E. P. Dutton, New York, 1971.
Pour leur découverte de la chromatographie de partition.
La chromatographie a été découverte en 1903 par le botaniste polonais (ou russe, la Pologne étant à cette époque sous la domination tsariste) M. Tswett qui, le premier, avait observé qu'un extrait de feuilles se séparait en zones colorées lorsqu'une goutte de solution des produits d'extraction migrait par capillarité sur un papier filtre. Cette expérience lui avait permis par exemple de séparer les chlorophylles alpha et bêta. En quelques décennies, plusieurs variantes de techniques chromatographiques ont été mises au point, et il est aujourd'hui inconcevable qu'un laboratoire de chimie organique ou de biochimie puisse ne pas faire appel à cette remarquable méthode d'analyse, dont le champ d'application s'est élargi demièrement grâce au couplage avec des techniques spectographiques, et avec l'ordinateur. Martin et Synge ont été les premiers à développer cette pratique d'un point de vue qualitatif et quantitatif, et à l'appliquer systématiquement dans leurs travaux en biochimie. Leur publication, parue en 1941 (1) marque le départ du grand essor de la chromatographie.
(Londres, 1910 - )
Archer John Porter Martin, né à
Londres en 1910, a manifesté assez tôt un grand intérêt pour
les réalisations industrielles de la chimie de la fin du siècle
demier. Il commence donc ses études à Cambridge dans le but
d'obtenir un dip16me d'ingénieur chimiste. Mais sous l'influence
du professeur J. B. S. Haldane, il s'oriente vers la biochimie. A
la fin de ses études supérieures, en 1932, il entreprend au
Dunn Nutritional Laboratory, sous la direction de L. J. Harris,
des travaux de recherche afin d'isoler la vitamine E (utilisée
pour prévenir la stérilité et faciliter le développement du
nourrisson), qui appartient au groupe des composés du
tocophérol de formule brute C29H50O2. Etudiant les effets
pathologiques dus au manque de cette substance dans l'organisme,
il peut mettre en évidence l'agrandissement et la décoloration
de l'utérus chez les animaux. Ces expériences se poursuivent de
1933 à 1938. Pendant les huit années qui suivront, jusqu'en
1946, il est attaché au Laboratoire des Industries de la Laine,
à Leeds où, après avoir travaillé sur le feutrage de la
laine, il entreprend l'analyse des acides aminés, ce qui
l'amène à s'intéresser à toutes les méthodes
d'analyses, et particulièrement à la chromatographie. Il
collabore successivement avec Synge, Consden et Gordon.
De 1946 à 1948, Martin dirige le laboratoire de biochimie du Département de Recherches de la Boots Pure Drug Company, une société pharmaceutique située à Nottingham. En 1948, il entre au Conseil de la Recherche Médicale, d'abord à l'Institut Lister, puis à l'Institut National de la Recherche Médicale, où il dirige le laboratoire de chimie physique. C'est là qu'en collaboration avec le Dr A. T. James il met au point la chromatographie en phase gazeuse pour séparer des mélanges d'acides et d'amines. Bien qu'il en eût introduit l'idée avec Synge dès 1941, cette méthode ne retint l'attention qu'à partir de 1952.
(Liverpool, 1914 – )
Richard Laurence Millington Synge est
né le 28 octobre 1914 à Liverpool, où son père exerçait la
profession de banquier. Il commence des études littéraires,
puis entreprend de préparer une licence en sciences de la nature
en 1931. Cinq ans plus tard, il s'engage dans des recherches en
biochimie au laboratoire de F. G. Hopkins, à Cambridge. En 1939,
il entre à l'Association de Recherche des Industries Lainières,
à Leeds, et y travaille jusqu'en 1941, année où il soutient,
au Trinity College de Cambridge, sa these de doctorat sur Les Méthodes
nouvelles d'analyse des amino-acides dans la composition de la
laine. En 1943, il est embauché par l'Institut Lister de
Médecine Préventive, à Londres. A cette époque, Synge
s'intéresse plus particulièrement aux problèmes analytiques
concemant les peptides considérés comme intermédiaires dans
l'assimilation des protéines. La chromatographie est alors pour
lui une méthode de choix. Pendant huit mois (1946-1947), il
effectue un stage en Suède, dans le laboratoire d'Arne Tiselius
(2), pour étudier les méthodes d'adsorption et
l'électrophorèse appliquées à l'étude des protéines.
En 1948, on lui confie la direction du Département de Chimie des protéines et des hydrates de carbone à l'Institut de Recherches Rowett, situé à Backbum, en Ecosse. Synge y étudie la digestion des protéines et des hydrates de carbone chez les ruminants, ainsi que les méthodes de purification des intermédiaires dans le métabolisme des polysaccharides et des protéines. En 1952, année du prix Nobel, il est admis à l'Institut Royal de Chimie. Il a raconté, non sans humour, les débuts de sa collaborations avec Martin sur la chromatographie :
"En 1937 est arrivé dans notre laboratoire de biochimie d Cambridge, comme membre invité, le jeune Dr H. R. Marston (3). Durant l'année qu'il passa en Angleterre, je partageai le même laboratoire que lui avec mon collègue Pirie. Marston avait apporté avec lui un curieux appareillage comprenant un digesteur et une grande colonne de distillation fractionnée pour étudier la digestion microbiologique de la cellulose. Il ne passait pas tout son temps auprès de son installation, et nous fûmes étonnés de lui voir écrire tant de lettres et fêter d de si nombreuses reprises son anniversaire en invitant chaque fois de nombreux collègues dans des lieux publics. Au bout de six mois, je compris qu'il exergait une autre activité comme conseiller auprès d'une organisation appelée Secrétariat International de la Laine, et soutenue par des fonds provenant d'Australie, de Nouvelle-Zélande et d'Afrique du Sud. Cet organisme s'était fixé comme objectif de subventionner des recherches et de faire de la publicité pour la laine, sérieusement menacée dans l'industrie textile par la fabrication croissante de fibres synthétiques. C'est grâce d Marston que j'ai ainsi obtenu une bourse très substantielle pour étudier en détail les acides aminés qui constituent la laine. J'ai donc commencé en 1938 des travaux sur la distribution des acétyl-amino-acides entre l'eau et le chloroforme, méthode d'analyse qu'avait déjd suggérée Neuberger. Les premiers résultats me semblaient satisfaisants, j'avais obtenu de bons coefficients de partage entre les deux phases non miscibles. J'eus alors l'idée de consulter 1e Dr A. J. P. Martin pour améliorer ma méthode de séparation, sachant que ce dernier avait mis au point un appareil bizarre pour purifier la vitamine E alors qu'il travaillait au Dunn Nutritional Laboratory. Cet appareil connaissait une certaine vogue auprès des laboratoires de Cambridge. C'est ainsi que se développa l'idée de la chromatographie de partage."
Le principe de cette méthode de partage, ou de répartition, comme on l'appelle parfois, est le suivant. On sait que, lorsque la solution d'une substance dans un solvant S1 est agitée avec un autre solvant S2 non miscible avec le premier, la substance se répartit entxe les deux solvants. Le rapport des concentrations dans les deux phases différentes est une constante à température fixe, que l'on appelle coefficient de partage. Si les constituants d'un mélange possèdent vis-à-vis du solvant ou d'un système solvant des coefficients de partage différents, ils peuvent être séparés par une série successive d'extractions. Martin et Synge ont imaginé un dispositif d'extraction fractionnée très efficace. La phase aqueuse est fixée à demeure sur une colonne de gel de silice qui peut retenir de 50 à 100% de son poids d'eau. En faisant traverser cette colonne par une solution des composés qu'il faut séparer (en l'occurrence des dérivés acétylés d'acides aminés dans un mélange de solvants chloroforme + butanol), on réalise des extractions liquide-liquide successives entm la phase organique et la phase gazeuse.
Les deux chercheurs ont séparé divers dérivés acétylés : les plus solubles dans l'eau restent dans la zone supérieure de la colonne, tandis que les plus solubles dans le mélange chloroforme + butanol sont entraînés vers le bas. Le liquide retenu par le support constitue la phase stationnaire, tandis que l'éluant (chloroforme + butanol) est la phase mobile. Le support solide idéal ne doit pas manifester de pouvoir adsorbant vis-à-vis des constituants du mélange analysé. Les choix variés du support, des phases stationnaires et de l'éluant mobile conRrent à la chromatographie de partage d'innombrables possibilités.
L'utilisation de papier filtre comme support de la phase stationnaire a été introduite par Martin en collaboration avec Consden et Gordon. Le principe de ce que l'on appelle aujourd'hui la chromatographie de partage sur papier consiste à plonger l'extrémité d'une bande de papier filtre dans un solvant organique saturé d'eau. On dépose à cette extrémité une goutte de la solution à analyser : par capillarité, la phase mobile avance sur le papier. Au fur et à mesure que le solvant progresse, les constituants du soluté se répartissent suivant leur coefficient de partage entre le solvant et l'eau retenue par la cellulose du papier. Martin et Synge ont déterminé un coefficient de rétention R (4) variant en fonction du coefficient de partage a de la substance dans les solvants utilisés, et fonction de à constitution chimique de la substance. Ils ont proposé avec succès de calculer la valeur de R pour un peptide à partir des acides aminés qui le composent.
La chromatographie de partage a trouvé ainsi de très nombreuses applications en biochimie. Martin et Synge l'ont utilisée entre autres pour analyser les hydrolysats de protéines, pour déterminer la pureté des amino-acides et des peptides, pour étudier l'action des réactions enzymatiques, pour démontrer le phénomène de transpeptidation et pour localiser les groupes fonctionnels libres dans les protéines et les peptides. Mais c'est sans doute pour l'étude séquentielle des résidus d'amino-acides dans les peptides et les protéines qu'elle a été le plus précieuse, car elle a permis l'analyse des produits de dégradation des chaînes peptidiques.
Enfin c'est en 1952 que Martin et James ont utilisé pour la première fois la chromatographie de partage gazeuse. Cette technique a connu depuis lors un développement foudroyant. Il en existe de nombreuses variantes, et les constructeurs ne cessent de moderniser les appareillages qu'ils proposent. Un appareil comprend essentiellement une source de gaz inerte, une colonne de longueur et de diamètre variables, remplie de la phase stationnaire et enfermée dans un thermostat, un système d'introduction de l'échantillon, des manomètres et un débitmètre pour évaluer la vitesse de circulation du gaz vecteur, enfin un détecteur relié à un enregistreur.
La chromatographie de partage comporte plusieurs avantages, en particulier l'utilisation d'une prise d'échantillon minime, la réalisation d'analyses qualitatives et quantitatives de substances difficiles à séparer par d'autres techniques (isomères, composés à points d'ébullition voisins, etc.), et la rapidité d'exécution. C'est une des méthodes courantes de la chimie analytique; elle tmuve naturellement sa place dans tous les laboratoires de biochimie, de toxicologie, de contr61e de produits pharmaceutiques. De nombreux ouvrages spécialisés traitent de ses applications les plus diverses.
1. Biochemical Journal, 1941, 35, 1358.
2. Voir la notice sur le prix Nobel de chimie 1948.
3. H. R. Marston occupera par la suite le poste de directeur du C.S.I.R. Nutrition Laboratory à Adelaïde, au Sud de l'Australie.
4. R= déplacement de la substance entraînée / déplacement du front du solvant
Pour avoir été le fondateur de la chimie des macromolécules.
(Worms, 1881 - Fribourg-en-Brisgau, 1965)
Né le 23 mars 1881 à Worms, en Rhénanie, Hermann Staudinger fit ses études secondaires dans sa ville natale. Ensuite il se spécialisa en chimie, fréquentant successivement les Universités de Halle, Darmstadt et Munich. Il passa son doctorat à Halle en 1903. Nommé privat-dozent à Strasbourg en 1907, il travaille durant un semestre chez le professeur Thiele. Puis, ayant obtenu un poste de professeur sans chaire de chimie organique à l'Institut de Chimie de l'Ecole Polytechnique de Karlsruhe, il commence à enseigner dès novembre 1907. Cinq ans plus tard il devient professeur titulaire à l'Ecole Polytechnique de Zurich, qu'il quittera en avril 1926 pour occuper une chaire de chimie à l'Université de Fribourg-en-Brisgau. A partir de 1940, Staudinger cumule cette fonction avec la direction de l'Institut de Recherche de Chimie Macromoléculaire qui vient d'être créé spécialement pour lui. De 1951 à 1956, il reste directeur honoraire de cet Institut.
Il a laissé à la postérité plusieurs ouvrages célèbres et des centaines de publications originales (1), aidé dans son énorme tâche par sa femme, Magda Weit, docteur en philosophie et licenciée de sciences naturelles (2).
Les premiers travaux de Staudinger touchaient au domaine de la chimie organique et portaient sur l'étude de composés diazo-aliphatiques, le poivre, l'arôme des cafés synthétiques, les explosifs, et surtout les cétènes, au sujet desquels il rédigea plus de cinquante communications. C'est en 1920, à Zurich, qu'il entreprend pour la première fois l'étude des macromolécules. Bien avant lui, d'autres chimistes ou biochimistes avaient étudié ce type de composés, et s'étaient interrogés sur la nature des édifices supermoléculaires pour expliquer les structures présentes dans les organismes vivants. On parlait de plasomes (Wiesner), de bioblastes (Hertwig), de micelles (Nhgeli). Toutes ces hypothèses avaient pour but d'expliquer que les petites molécules se mouvant sans cesse formaient un arrangement déterminé dans le substratum colloïdal cellulaire, indispensable pour rendre possibles les phénomènes vitaux. En chimie, on avait bien constaté que certaines molécules étaient capables de réagir sur elles-mêmes pour donner des substances polymérisées, mais le plus souvent ces produits non distillables et incristallisables appelés résines ou goudrons avaient peu retenu l'attention des chimistes, bien que la nature en fournît de nombreux exemples : la cellulose, le caoutchouc, les protéines animales, la chitine des insectes, dont la constitution demeurait inconnue.
Ces substances donnant dans un solvant des solutions colloïdales, on les considérait comme résultant d'associations moléculaires, à la façon dont sont formées les micelles de savon dans l'eau. La nature des forces de ces associations était peu connue, et on les qualifiait de secondaires par opposition aux liaisons covalentes qui assurent la stabilité des molécules simples.
C'est à Staudinger que revient le mérite d'avoir démontré l'existence réelle des macromolécules et d'avoir relié leurs propriétés physico-chimiques à leur constitution. Comme toute science nouvelle, la chimie macromoléculaire fut accueillie avec un scepticisme quasiment général; d'abord combattue, elle fut progressivement reconnue et finalement admise. Le doute venait de ce que l'on ne croyait pas à l'existence de molécules à masse moléculaire de l'ordre de 5000.
Pour faire admettre cette notion, Staudinger effectua un nombre considérable de travaux, soit sur des polymères synthétiques, soit sur des composés naturels (cellulose, caoutchouc, amidon et leurs dérivés). Il rédigea environ 500 communications, dont 120 sur la cellulose et une cinquantaine sur le caoutchouc et l'isoprène. On ne peut ici les énumérer toutes; nous évoquerons à titre d'exemple les polyoxyméthylènes, qui résultent de la polymérisation du formaldéhyde. Ces substances offrent l'avantage de pouvoir être préparées avec des degrés de polymérisation variables, faciles à déterminer du fait que leurs chaînes se terminent par des fonctions alcool (3) facilement dosables. Cette méthode de dosage des hydroxyles (OH) terminaux revient à faire le compte des bouts de chaînes dans une masse connue de substances, et à en déduire le nombre de molécules formaldéhyde enchaînées, autrement dit le degré de polymérisation.
Staudinger en a conclu qu'il n'y a aucune raison d'envisager une limite à la dimension de molécules, c'est-à-dire au nombre d'atomes qui les forment, et que les enchaînements progressifs des monomères s'opèrent par des liaisons interatomiques habituels en chimie. Les petites et les grandes molécules mettent en jeu les mêmes liaisons covalentes entre les atomes qui les composent, et les mêmes interactions moléculaires avec leurs voisins (forces de Van der Waals(4), interactions polaires, liaisons hydrogène). Ces interactions moléculaires jouent un rôle extrêmement important dans les propriétés physicochimiques des polymères, notamment sur leur caractère de solubilité et de fusibilité. Staudinger a réussi à accroître considérablement la réactivité de la cellulose en incluant des solvants organiques entre les macromolécules. Il y a donc continuité entre le domaine des petites molécules et celui des macromolécules, qui peuvent contenir plusieurs milliers, voire plusieurs centaines de milliers d'atomes avec, comme conséquence, des masses moléculaires de plusieurs millions !
Avec un tel nombre d'atomes constituant une macromolécule, on devine que les possibilités de formation de substances nouvelles augmentent considérablement. Staudinger a bien été le créateur d'une chimie nouvelle. Il est devenu possible de calculer en biochimie le nombre de combinaisons isomères d'une protéine, que l'on peut obtenir par variation des unités constituantes (aminoacides). Prenons le cas d'une protéine de masse moléculaire 120 000, constituée de 20 restes d'aminoacides différents; cette protéine nécessite en tout 1000 restes d'aminoacides, soit un nombre d'isomères possibles égal à 10 1278 ! On imagine facilement le nombre de réactions et de structures possibles dans les phénomènes vitaux (5).
En outre Staudinger a vérifié que les propriétés des polyoxyméthylènes, notamment la viscosité de leurs solutions, varient de façon continue en fonction de leur degré de polymérisation. Il a étendu ces idées aux protéines, aux caoutchoucs, à l'amidon et à la cellulose, établissant ainsi leur constitution macromoléculaire. Pour lui, les propriétés colloïdales des solutions macromoléculaires ne sont pas dues à des agrégats micellaires de petites molécules, mais tout simplement à ce que les longs polymères linéaires, pelotonnés sur eux-mêmes en solution, par suite des libertés de rotation autour des liaisons interatomiques, forment des entités comparables à celles qui existent dans les gels (comme ceux de silice ou d'or).
En distinguant les colloïdes macromoléculaires des colloïdes micellaires, il a clarifié un domaine jusque-là très confus. En effet, dans les deux cas, les particules dispersées ont des dimensions analogues. Mais dans le cas du grain de colloïde formé d'une seule macromolécule, les propriétés colloïdales varient peu avec la dilution ou la température; au contraire, dans le cas des micelles constitués d'agrégats de petites molécules, on a des solutions très sensibles à ces deux facteurs.
L'étude de la viscosité des solutions macromoléculaires a beaucoup intéressé Staudinger. Il s'est efforcé de démontrer que la viscosité peut être utilisée pour déterminer les masses moléculaires; selon ses observations, il y a sensiblement proportionnalité entre la viscosité et la concentration. Sur ce point il rencontra de nombreux contradicteurs, car cette relation entre viscosité et concentration ne se vérifiait, dans plusieurs cas, que d'une façon approximative. Mais si les discussions ont été très âpres, elles ont conduit néanmoins à multiplier les expériences qui ont abouti à la mise au point d'autres méthodes afin de déterminer les masses moléculaires, et surtout à une meilleure connaissance de la forme des macromolécules, qui dépend de la rigidité de la chaîne macromoléculaire. En effet les unes sont linéaires, les autres en pelotes, ces demières allant de la sphère (entités souples) à l'ellipsoïde allongé (entités rigides). En outre ces formes fluctuent avec les facteurs physiques.
Un nouveau problème s'est alors posé, concernant la perméabilité aux solvants des macromolécules pelotonnées. Or c'était la raison principale pour laquelle on n'était pas arrivé à vérifier de façon suffisamment rigoureuse la relation de proportionnalité entre la viscosité et la concentration. Voilà un bel exemple de la persévérance dans l'emeur qui a conduit au développement d'une nouvelle science.
La relation de Staudinger fut améliorée par W. Kuhn, H. Mack et Houwinck, qui y introduisirent un nouveau paramètre arbitraire. Mais l'interprétation théorique des résultats n'en fut pas avancé; ce sera l'oeuvre de Kirkwood et Riseman d'une part, de Debye (6) et Bueche d'autre part. De nouveaux problèmes seront soulevés plus tard à cause des ramifications présentées par certains polymères.
Les conséquences des travaux de Staudinger ont été extrêmement diverses et nombreuses. Ils ont d'abord ouvert une nouvelle voie de recherche en biochimie macromoléculaire; ils ont ensuite permis l'extraordinaire développement des synthèses de matériaux plastiques et fibreux, dont chacun a aujourd'hui un usage quotidien.
Hermann Staudinger est mort à Fribourg-en-Brisgau en 1965.
1. A côté des centaines de communications qu'il présenta, on lui doit la publication de huit ouvrages qui ont fait autorité auprès des macromolécularistes; à partir de septembre 1947, il édita une nouvelle revue, Die makromolekulare Chemie. Un de ses livres, Chimie des Colloïdes organiques (trad. par H. Gibello), Dunod, 1953, constitue un résumé très complet de ses travaux.
2. Fille d'Oscar Weit, ambassadeur et ministre plénipotentiaire de Lettonie en Allemagne.
3. HO-CH2-O-(CH2-O)n-CH2OH.
4. Prix Nobel de physique 1910.
5. A titre comparatif, faisons le calcul suivant : une mole d'eau, soit 18 g, contient 6.10 23 molécules. Le volume des océans avoisine 1300 millions de km3; les océans renferment seulement 4.10 46 molécules d'eau.
6. Voir notice sur le prix Nobel de chimie 1936.
Pour ses travaux sur la nature de la liaison chimique avec application à la détermination de la structure de substances complexes.
Né le 28 février 1901 à Portland, dans l'Oregon, Linus Carl Pauling fait ses études primaires et secondaires à Condon et entre au collège d'Etat de l'Oregon en 1917, puis est reçu bachelor of science en chimie industrielle en 1922. De 1922 à 1925 il prépare une lèse sous la direction de R. G. Dickinson et It. C. Tolman, et passe son Ph. D. en chimie l'année1925 au Califomia Institute of Technology (le C.I.T.)- Après avoir gravi tous les échelons du cursus universitaire, il termine comme professeur titulaire de la chaire de la division chimie et engineering chimique au C-I-T-; il occupe en même temps la fonction de directeur du laboratoire Gates & Crellin de 1936 à 1958.
Titulaire de nombreuses distinctions, élu entre autres le rationaliste de l'année 1960 et l'humaniste de l'année 1961, il est lauréat du prix Nobel de la Paix en 1962.
Son exceptionnelle activité en chimie laisse à la postérité plus de 350 publications, en particulier dans les domaines suivants (cette liste n'est pas exhaustive) :
Il est évidemment impossible de présenter tous ces sujets. Nous nous bornerons donc à mettre en relief les travaux les plus marquants, en particulier ceux qui lui valurent le prix Nobel.
Pour situer le problème de la liaison chimique, il est nécessaire d'en rappeler brièvement les étapes historiques les plus importantes. Lorsque, au début du XIXe siècle, Dalton avait proposé sa théorie atomique, il n'avait émis aucune hypothèse sur la nature des liaisons qui unissaient les atomes. En 1819, Berzélius avait été le premier à proposer sa célèbre théorie électrochimique, selon laquelle toute combinaison est formée d'une partie positive et d'une paie négative, ce qui avait eu pour conséquence de la faire appeler la théorie de liaison dualistique. Or, si cette conception s'est montrée féconde en chimie minérale et a permis aussi une interprétation du phénomène de combustion, son application à la chimie organique a rencontré d'énormes difficultés; pourtant Berzélius n'eut jamais la sagesse d'en reconnaître l'insuffisance. On n'expliquait pas davantage par la théorie dualistique la formation d'une molécule d'hydrogène. Avec le temps, le nombre de cas où cette théorie se révélât inapplicable devint si important qu'il fallut l'abandonner complètement, et d'autres hypothèses vinrent compenser cette disparition.
En chimie organique, entre 1923 et 1926, la théorie de la valence connut un grand essor grâce à des chimistes tels que Lowry, Lapworth, Robinson et Ingold en Angleterre; Arndt et Eitert en Allemagne; Lucas et Pauling aux Etats-Unis. Ils montrèrent que les propriétés des composés aromatiques et des molécules conjuguées pouvaient être interprétées parla théorie de résonance (ou mésomérie). En 1931, Slater et Hückel adaptèrent cette théorie aux principes de la mécanique quantique. De nombreux calculs furent effectués, et des solutions simplificatrices proposées pour les fonctions d'ondes, afin d'obtenir de bons accords entre la théorie et l'expérience.
Ce qui intéressait particulièrement Linus Pauling dans ces travaux, c'est la nature des liaisons dans le groupement amidique, dont les propriétés s'interprètent bien par la mésomérie. On peut rappeler que ce concept est purement formel ; mais il fournit un moyen pratique pour rendre compte exactement du comportement chimique d'une molécule de structure déterminée. Celle-ci peut être souvent représentée au moyen de plusieurs formules symbolisant les diverses possibilités de configuration électronique de la molécule. La mésomérie correspond à l'état intermédiaire entre les multiples structures électroniques différentes. Ses travaux sur les amides ont permis à Pauling d'établir que les protéines possèdent un élément de régularité structurale, qui est la chaîne polypeptidique formée par l'union de motifs amino-acides sur lesquels sont greffés des radicaux latéraux. En utilisant la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge, Pauling a défini un modèle de chaîne peptidique dans deux états appelés a et B. Dans l'état a, la chaîne est enroulée en hélice; dans l'état B, elle est dépliée en formant un zigzag régulier. La stabilité de cette structure est assurée par des liaisons hydrogène s'établissant entre les fonctions amide des chaînes polypeptidiques. L'enroulement en hélice a est maintenu par des liaisons hydrogène intramoléculaires, alors que les liaisons intermoléculaires relient les chaînes voisines dans la structure B. La forme en hélice a paraît être la plus répandue et se retrouve dans de nombreuses protéines globulaires : ce qu'on appelle la dénaturation des protéines consisterait donc en un déroulement de la structure hélicoïdale.
Les travaux de Pauling sur les protéines sont l'aboutissement d'un ensemble de recherches sur la nature de la liaison chimique et sur son rôle concernant la structure moléculaire. A cette occasion, il a montré l'importance des méthodes d'analyses chimico-physiques qui sont très complémentaires. Il a ainsi donné aux biologistes de nouvelles bases pour progresser en biochimie moléculaire. A. Todd et F. Sanger sauront mettre à profit ces découvertes, ce qui leur vaudra les prix Nobel de chimie des années 1957 (Todd), 1958 et 1980 (Sanger). L'étude des structures de substances organiques, minérales ou biochimiques est de la plus haute importance pour expliquer non seulement leurs propriétés physiques, mais aussi leur réactivité chimique. La connaissance de la position des atomes et des liaisons qui les relient, l'existence de fonctions chimiques bien établies, permettent de prédire le comportement réactionnel des molécules dans des conditions physiques données.
La contribution des travaux de Pauling aux progrès des connaissances sur la structure moléculaire est donc tout à fait exceptionnelle.
