La chimie de Breaking Bad (1) : Blue Sky

Comme la fin de la saison 5 de Breaking Bad est diffusée dans une semaine, je vous propose une petite plongée dans la chimie de cette excellente série.

Si l’on jette un oeil à la molécule de méthamphétamine, on trouve trois parties intéressantes:

NB: en notation abrégée, chaque intersection est un carbone, et les atomes d’hydrogènes sont implicites. Les liaisons en coins pleins impliquent des groupes qui sortent du plan vers l’avant, les coins hachés vers l’arrière.

• Un groupe phényle (rouge) aromatique qui constitue la base de notre molécule;
• un groupe amine (bleu) constitué d’un atome d’azote (N) lié à plusieurs atomes de carbones et d’hydrogène;
• un groupe méthyle (vert), soit un atome de carbone et trois d’hydrogène.

L’orientation de ce groupe méthyle est importante car l’effet de la méthamphétamine en dépend; la R-méthamphétamine est un décongestant nasal tandis que la S-méthamphétamine a les effets psychoactifs que l’on sait… (on parle d’énantiomères R et S.)

I. Synthèse de la Blue Sky par le procédé P2P

Walter et Jesse décident de changer de procédé (précédemment, ils partaient de la pseudoéphédrine) car Walt promet à Tuco une quantité double de méthamphétamine (1.07, « Le Fruit Défendu »), et les amis de Jesse ne peuvent se procurer suffisamment de précurseur.

Le procédé P2P tire son nom du précurseur direct de la méthamphétamine, le phenyl-2-propanone ou phénylacétone, qui est lui-même synthétisé à partir de l’acide phénylacétique. Walt et Jesse partaient directement de l’acide, mais il peut aussi être synthétisé simplement par de multiples méthodes (4.10, « Salud »).

Regardons cette synthèse…

NB: les flèches droites impliquent les réactions et les flèches rouges les trajets des électrons.

L’acide est facile à préparer, par exemple en faisant réagir de l’éthylbenzène avec un sel de dichromate, un puissant oxydant. Le P2P peut ensuite être synthétisé avec de l’anhydride acétique^[1] et une base. La réaction dégage du dioxyde de carbone (on parle d’évolution du CO₂) et remplace le groupe COO^– avec un acyl (COMe).

Il faut ensuite remplacer le groupe cétone (C=O) par une amine; avec la méthylamine, on obtient d’abord une imine, c’est-à-dire un azote avec une double liaison à un carbone. A ce stade, nous sommes presque arrivé à la méthamphétamine, mais il manque des atomes d’hydrogènes. Dans ce cas, l’on va parler d’hydrogénation ou de réduction (puisque l’on prépare une amine, on parle d’animation réductive) avec par exemple un mélange d’aluminium métallique et de sel de mercure dans un alcohol (qui agit come donneur d’hydrogène) ou avec de l’hydrogène et un catalyseur métallique (p. ex. du palladium) pour produire la méthamphétamine.

Cependant, la méthamphétamine ainsi produite est un mélange des molécules R et S, alors que seules l’énantiomère S nous intéresse. Il est possible de séparer les deux produits par différentes méthodes comme la cristallisation ou la chromatographie, mais il est probable que Walt ait développé une méthode pour produire l’énantiomère S en majorité (4.1, « Le Cutter »). L’hydrogénation asymétrique est un procédé bien connu (le prix Nobel de chimie 2001 a été attribué à W. Knowles et R. Noyori pour leurs travaux dans ce domaine), Walt aurait-il développé son propre procédé, qui de plus donnerait sa couleur spécifique à son produit?

Et si la formule de Walt avait été développée dans le cadre de Grey Matter et à la source de la réussite d’Elliott et Gretchen Schwartz?

D’autres articles suivront…

Notes et sources

• 1. l’anhydride acétique se dissocie facilement en acétate et acyle, qui va réagir pour donner la P2P.
• Large-scale methamphetamine synthesis;
• Synthesis of Phenyl-2-Propanone (P2P);
• Synthesis of Phenylacetic acid;
• Synthetic reductions in clandestine amphetamine and methamphetamine labs ainsi que J. Chem. Educ. 1974, 51, p. 671;
• Puff the Mutant Dragon a été fort utile pour l’écriture et la compréhension de cet article;
• Et bien sûr, Wikipedia!