Une nouvelle méthode permet de créer des composés oxo de lanthanides
Des chercheurs de l’Université Rice ont développé une méthode innovante permettant de former des composés oxo de lanthanides, offrant ainsi de nouvelles perspectives dans la chimie des petits molécules. Ces composés pourraient potentiellement servir d’alternatives synthétiques aux composés oxo de fer, largement utilisés dans divers processus biologiques.
Le fer et l’oxygène interagissent dans de nombreux processus cruciaux au sein du corps humain, le plus connu étant l’hémoglobine, où le fer se lie à la dioxygène, permettant ainsi le transport de l’oxygène dans le sang. Le fer forme également des composés très réactifs appelés oxos de fer, impliqués dans des fonctions biologiques, comme les réactions enzymatiques dans le foie qui aident à décomposer les médicaments.
Raúl Hernández Sánchez, chimiste à l’Université Rice, s’est interrogé sur la possibilité que l’oxygène puisse former des composés similaires avec des métaux de la catégorie des f-block, notamment les lanthanides et les actinides. Il a proposé que si les lanthanides pouvaient se lier à l’oxygène de manière appropriée, ils pourraient produire des composés oxo de lanthanides réactifs.
Cependant, un obstacle majeur subsistait : on pensait que les métaux de f-block, en particulier les lanthanides, n’interagissaient pas avec de petites molécules comme l’oxygène via des interactions pi, essentielles dans de nombreux matériaux biologiques, y compris les protéines. Dans une étude publiée dans le Journal of the American Chemical Society, Hernández Sánchez et ses collègues ont présenté une méthode permettant à la dioxygène de former des interactions pi avec le néodyme, un métal lanthanide, rendant possible la création de composés oxo de lanthanides.
Les chercheurs ont utilisé une plateforme de ligand, conçue pour capturer les métaux et les positionner de manière à favoriser des types de liaisons spécifiques. Chaque « panier moléculaire » pouvait contenir un seul atome de métal de f-block. En plaçant deux de ces paniers face à face et en arrangeant six atomes, y compris une molécule de dioxygène, entre les deux atomes de néodyme, ils ont créé un environnement ligand octacoordonné, permettant un ajustement précis des positions des métaux.
Sous des conditions appropriées, le néodyme et la dioxygène ont formé des interactions pi, produisant ainsi un composé oxo de lanthanide. Les chercheurs peuvent maintenant explorer si ces composés hautement réactifs pourraient remplacer les oxos de fer dans la chimie synthétique et déterminer s’ils offrent des capacités que les composés à base de fer ne possèdent pas.
Bien que l’étude se soit concentrée uniquement sur le néodyme, l’équipe d’Hernández Sánchez estime que la même structure de ligand pourrait soutenir des réactions similaires avec la plupart des lanthanides et probablement des actinides également.
La recherche a été soutenue par des fonds de démarrage de l’Université Rice, de la Robert A. Welch Foundation et d’une subvention de la Welch Foundation (C-2142-20230405).
Source : Journal of the American Chemical Society.
