La mécanochimie, une solution pour la chimie verte

21 octobre 2016

Résultats scientifiques Environnement

Recherchés notamment pour leur action thérapeutique et leurs propriétés catalytiques, les complexes organométalliques, liant un métal à un ligand porteur d’atomes de carbone, font l’objet de nombreuses études. Actuellement, leur production nécessite une grande quantité de solvants. Dès lors, comment parvenir à ces complexes en s’affranchissant des solvants pour la préservation de l’environnement ? Les chercheurs de l’Institut des biomolécules Max Mousseron (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) proposent d’utiliser un procédé mécanique, le broyeur à billes, qui s’avère particulièrement efficace et écologique pour générer des complexes inédits. Ce travail fait l’objet d’un article dans la revue Chemical Science.

Utilisés à la fois pour leur action thérapeutique, à l’instar de l’anti-cancéreux à base d’oxalate et de platine, ou pour leurs propriétés catalytiques dans la production de polyéthylène et polypropylène, les complexes organométalliques sont incontournables. Mais dans leur quête de complexes toujours plus performants, les chercheurs veulent aussi s’affranchir des solvants organiques souvent volatils et toxiques, habituellement utilisés pour mettre en contact les réactifs. Pour allier progrès et respect de l’environnement, l’équipe Chimie verte et technologies innovantes de l’Institut des Biomolécules Max Mousseron (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) propose de recourir à de la mécanique via un broyeur à billes (photo). Son étude, relevant de la mécanochimie, expérimente un broyeur agitant, comme dans un shaker, des billes en acier chimiquement neutres et des réactifs chimiques, générant ainsi des complexes organo-métalliques. Les scientifiques ont appliqué ce procédé à la synthèse de complexes de type carbène-cuivre¹.

Au départ, ils ont ajouté dans le broyeur à billes du cuivre métallique (solide), un sel d’imidazolium (solide mou), de l’eau (liquide) et du dioxygène (gaz), ce qui a rapidement conduit à la formation du complexe en question. Ce travail présente l’avantage de synthétiser des complexes inédits, puisqu’ il permet de faire réagir des réactifs de nature très variée (liquide, solide, gaz), ce qui est difficilement réalisable avec des solvants. Autre point fort, les chances de générer des complexes étant multipliées, les quantités de réactifs sont réduites à leur minimum, ce qui induit moins de déchets.

Cette nouvelle approche surpasse de loin les réactions réalisées classiquement en solution en termes d’efficacité et d’impact environnemental. Ne se contentant pas de répondre aux exigences de la chimie verte, les chercheurs ont également montré qu’elle permettait de synthétiser de façon très efficace des complexes organométalliques originaux. Ce travail récemment publié dans la revue Chemical Science laisse envisager des bénéfices similaires pour la synthèse d'une gamme plus vaste d'objets moléculaires (peptides, nanoparticules métalliques, MOFs…). Ces résultats plaident en faveur du broyeur à billes comme nouvel instrument de synthèse pour les chimistes.
¹NHC-Cu (NHC = N-Heterocyclic Carbenes)