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La forme et la nature dynamique des molécules à base de carbone sont différentes de ce que les scientifiques pensaient

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Dans une étude récente, des scientifiques ont montré que les molécules à base de carbone possèdent un dynamisme nettement supérieur à ce que l’on croyait auparavant. Crédit : Université de Durham

Les scientifiques ont démontré dans une nouvelle étude que les molécules à base de carbone peuvent être beaucoup plus dynamiques qu’on ne le pensait auparavant.

Lorsqu’un carbone

Habituellement, il est impossible d’effectuer une interconversion entre ces « énantiomères », car cela nécessiterait la rupture d’une liaison, un processus qui nécessite trop d’énergie.

Les chercheurs de l’Université de Durham et le L’Université de York a démontré que si le centre chiral faisait partie d’une structure de cage moléculaire dynamique, alors un simple réarrangement de la cage pourrait conduire à l’inversion de la forme d’image miroir de la molécule.

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Une animation de @SciCommStudios montrant l’inversion dynamique de la stéréochimie sp3-C dans le barbaralane fluxionnel et leurs complexes métalliques.


De cette façon, la stéréochimie à base de carbone, qui est normalement considérée comme fixe et rigide, est devenue dynamique, fluxionnelle et réactive – un nouveau paradigme de la chiralité centrée sur le carbone.

Les résultats seront publiés aujourd’hui (13 mars 2023) dans la revue Chimie naturelle.

La cage moléculaire a neuf atomes de carbone dans sa structure, qui sont maintenus ensemble par une paire de doubles liaisons carbone-carbone et un cycle cyclopropane à trois chaînons. Cette combinaison de liens permet à certains des liens de la structure d’échanger spontanément leurs places.

La chercheuse principale du projet, le Dr Aisha Bismillah de l’Université de Durham, a déclaré : « Nos cages en carbone dynamiques changent de forme extrêmement rapidement. Ils sautillent entre leurs structures d’image miroir des millions de fois par seconde. Les voir s’adapter aux changements de leur environnement est vraiment remarquable.


En plus de découvrir cette forme dynamique unique d’interconversion stéréochimique, les chercheurs ont démontré que les préférences de la cage pouvaient être transmises aux centres métalliques proches, ouvrant la possibilité que ce type de chiralité réactive puisse trouver des utilisations en catalyse et la synthèse de molécules chirales pour applications biomédicales.

Réfléchissant à la façon dont ces résultats renversent les idées établies, le Dr Paul McGonigal de l’Université de York, a déclaré : « La façon dont notre cage de carbone dynamique interagit avec d’autres molécules et ions est fascinante. La cage s’adapte, donnant à la structure d’image miroir le « meilleur ajustement ».

« Nous espérons, en temps voulu, que ce concept de liaison intrigant s’avérera applicable dans d’autres contextes, et potentiellement utilisé pour étayer de nouvelles applications pour des matériaux moléculaires plus dynamiques. »

Référence : « Contrôle de la dynamique sp3-C stéréochimie » par Aisha N. Bismillah, Toby G. Johnson, Burhan A. Hussein, Andrew T. Turley, Promeet K. Saha, Ho Chi Wong, Juan A. Anguilar, Dmitry S. Yufit et Paul R. McGonigal, 13 mars 2023, Chimie naturelle.
DOI : 10.1038/s41557-023-01156-7

La recherche a été financée par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC) et Leverhulme Trust.

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