Une approche inédite pour des catalyseurs plus performants

20 février 2017

Résultats scientifiques Catalyse Molécules

Les catalyseurs sont des espèces qui permettent de contrôler l’activité et l’efficacité des réactions chimiques. Mais il arrive parfois que les produits de départ ou les produits finaux d’une transformation chimique interagissent avec ce catalyseur en inhibant partiellement son activité. Des chercheurs de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) ont développé une approche inédite qui consiste à introduire dans le milieu réactionnel des molécules qui ne participent pas à la réaction catalytique, mais qui évitent la dégradation du catalyseur. Ce travail fait l’objet d’une publication distinguée comme Hot Paper dans la revue Chemistry – A European Journal.

La catalyse permet, d’une manière sélective et efficace, de transformer des molécules relativement simples en molécules à haute valeur ajoutée qui ne pourraient pas être préparées simplement par d’autres voies. En général, les catalyseurs métalliques homogènes sont formés par association d’un ou plusieurs ligands avec un ou plusieurs cations métalliques.

Dans certains cas, les produits de départ ou les produits finaux d’une transformation chimique peuvent interagir avec le catalyseur en inhibant partiellement son activité. C’est le cas notamment des molécules présentant un atome d’azote comme celles à base de pyridine (constituants clés pour l’agrochimie, la pharmacologie, les matériaux, etc.), pour lesquelles l’atome d’azote peut interagir avec le cation métallique du catalyseur en déplaçant un ligand utile à la réaction et annihilant les propriétés catalytiques.

Pour pallier ce problème, l’équipe de l’Institut des sciences chimiques de Rennes a développé une approche inédite qui consiste à introduire dans le milieu réactionnel des molécules contenant du zinc (A ou B – Voir figure) qui ne participent pas à la réaction catalytique. Ces molécules interagissent de manière faible (interactions supramoléculaires) avec l’atome d’azote porté par le produit de départ et/ou le produit final qui ne vont plus pouvoir interagir avec le cation métallique. On évite ainsi l’inhibition du catalyseur par les produits azotés présents dans le mélange réactionnel.

De telles interactions supramoléculaires existent également dans des catalyseurs naturels comme les enzymes, les rendant particulièrement performants. Ces travaux montrent qu’elles peuvent aussi être exploitées dans des systèmes synthétiques pour augmenter leur efficacité catalytique.