Des alcoxyamines photo-sensibles pour une libération contrôlée de nitroxydes
Batteries, cellules solaires, polymères, antioxydants… Les nitroxydes ont de nombreuses applications mais ces molécules sont instables en milieux acide, oxydant et reducteur . Des équipes de recherche de l’Institut de chimie radicalaire (CNRS/Aix-Marseille Université) et de l’Institut des sciences des matériaux de Mulhouse (CNRS/Université de Haute Alsace) ont proposé une stratégie efficace de protection des nitroxydes grâce à la lumière, publiée dans la revue Journal of the American Chemical Society.
Les nitroxydes sont des molécules organiques utilisées dans de nombreux domaines : protection de matériaux polymères, exaltation de signaux RMN, batteries organiques, cellules solaires, agent antioxydant en milieu biologique, etc. Malgré ces nombreuses applications, un inconvénient majeur de ces molécules reste leur sensibilité en milieu acide et aux réactions d’oxydo-réduction. Mais les équipes de l’Institut de chimie radicalaire (CNRS/Aix-Marseille Université) et de l’Institut des sciences des matériaux de Mulhouse (CNRS/Université de Haute Alsace) viennent de mettre en évidence un outil efficace de photoprotection de la fonction nitroxyde.
Une méthode de protection des nitroxydes consiste à les piéger de façon réversible sous forme d’alcoxyamines. Ces dernières sont capables de libérer à nouveau les nitroxydes sous l’effet de la température. Les chercheurs ont mis en évidence des alcoxyamines stables thermiquement, capables de libérer des nitroxydes sous l’action de la lumière plutôt que de la température. Ces alcoxyamines possèdent un groupement chromophore, ensemble d’atomes à la structure précise responsable en général de la couleur d’un composé.
Cette nouvelle approche de photochimie, basée sur l’ingénierie moléculaire, permet un contrôle spatial et temporel précis des réactions chimiques, contrairement aux réactions induites par voie thermique. Ce nouvel outil de photoprotection de la fonction nitroxyde se révèle ici particulièrement avantageux grâce à la possibilité de moduler à volonté le type de chromophore et, par conséquent, de contrôler la libération de nitroxydes sur une large plage de longueurs d’onde (ultraviolets UV profonds au proche infrarouge) et de sources lumineuses (lampe UV, laser, LED, soleil).
Cette photoprotection ouvre la voie à une vectorisation des nitroxydes dans des tissus biologiques, les nitroxydes pouvant être libérés en un lieu choisi grâce à une irradiation à 2-photons dans le proche infrarouge. Cette stratégie a également été mise à profit pour modifier la topographie 3D d’une plaque de silicium (wafer) à l’échelle micrométrique, via une alcoxyamine à base de pyrène. Un résultat particulièrement intéressant dans le domaine du micro-patterning (miniaturisation) et de la microélectronique.
©Yohann Guillaneuf
Références
Marc Baron, Jason C Morris, Siham Telitel, Jean-Louis Clément, Jacques Lalevée, Fabrice Morlet-Savary, Arnaud Spangenberg, Jean-Pierre Malval, Olivier Soppera, Didier Gigmes, Yohann Guillaneuf
Light-sensitive alkoxyamines as versatile spatially- and temporally-controlled precursors of alkyl radicals and nitroxides
Journal of the American Chemical Society – Février 2018
DOI: 10.1021/jacs.7b12807