Les éthers-couronnes ont été découverts en 1967. Ils ont ensuite été modifiés en ajoutant une unité contenant du métal, créant ainsi des éthers-couronnes métalliques. Ces éthers à couronne métallique ont fait l’objet de recherches intensives. En fonction de la composition moléculaire des éthers à couronne métallique et de leur architecture résultante, les propriétés et, par conséquent, les utilisations des couronnes métalliques peuvent changer. Ils ont actuellement de nombreuses utilisations différentes et les études en cours continuent d’élargir leur application.
Parmi ceux-ci, citons seulement la réfrigération magnétique, les agents d’imagerie, en particulier en tant qu’agents de contraste potentiels dans l’imagerie par résonance magnétique, et le magnétisme monomoléculaire, qui est à l’étude pour son utilisation dans l’informatique quantique.
Plus spécifiquement, « les éthers à couronne métallique ont récemment attiré une attention considérable car ils capturent sélectivement les espèces invitées, en particulier les ions métalliques et les cations d’ammonium organiques. Et cette caractéristique pourrait accroître leur utilité dans la catalyse, le magnétisme et les conducteurs de protons », a déclaré le Dr Xiao, directeur du journal. auteur principal et chercheur scientifique au Département de chimie de l’Université Tsinghua de Pékin.
Sachant ce qui peut être fait avec les éthers à couronne métallique, il existe une volonté de continuer à découvrir d’autres types. Le Dr Xiao, membre du groupe du professeur Wei à l’Université Tsinghua de Pékin, a étudié la modification des éthers-couronnes en utilisant des polyoxométalates (POM) comme unités de remplacement pour créer un nouveau type d’éther-couronne métallique.
« La combinaison de molécules d’éther couronne avec des polyoxométalates ouvrirait de vastes champs d’études sur les composés supermoléculaires et les matériaux hybrides », a déclaré Xiao. Et ils ont réussi. « Grâce à une modification covalente, les polyoxométalates et les composés organiques fonctionnels ont été intelligemment combinés pour permettre une expansion supplémentaire de leurs fonctions. »
Leurs recherches ont été publiées dans Polyoxométalates.
Les éthers couronnes sont des molécules en forme d’anneau contenant plusieurs groupes éther. Leur nom vient de la forme en anneau qui donne aux molécules l’apparence d’une couronne. À eux seuls, ils constituent de puissants liants pour les ions de métaux alcalins chargés positivement.
Les métallacrown éthers sont une sorte de complexe métallamacrocycle remplaçant partiellement ou totalement les groupes éthylène des éthers couronne par des unités contenant du métal. Par rapport à l’éther couronne, ils peuvent avoir des fonctions supplémentaires en matière de reconnaissance, de catalyse et de magnétisme.
Dans cette expérience, le Dr Xiao et ses partenaires ont combiné des molécules d’éther couronne avec des polyoxométalates (POM) constitués d’éléments de métaux de transition précoces par des liaisons covalentes pour créer un nouvel éther métal-couronne, élargissant ainsi considérablement ses utilisations. La difficulté de cette expérience était qu’ils ne remplaçaient que partiellement les groupes éthylène, ce qui a déjà été signalé, mais cela nécessitait une méthode différente du remplacement complet plus courant.
De plus, ils incorporaient du POM, qui n’avait jamais été utilisé auparavant pour créer un éther à couronne métallique. Le défi restait donc de construire un éther polyoxométalato-couronne capable de capturer des molécules invitées spécifiques.
L’hôte, une molécule plus grosse (dans ce cas, l’éther de la couronne métallique), pourrait, espérons-le, capturer l’invité, une molécule plus petite (dans ce cas, les cations ammoniac), dans une liaison non covalente similaire à la liaison qui se produit dans de nombreux systèmes biologiques. comme les protéines.
Il existe des preuves antérieures selon lesquelles les cations ammonium, qui sont des ions ammonium chargés positivement, et leurs dérivés organiques se sont montrés prometteurs en tant que molécules invitées potentielles. « Bien sûr, ce n’est pas nous qui choisissons le cation aminé comme invité, mais ce type d’éther de couronne métallique lui-même. Grâce à certaines expériences, nous avons obtenu ces composés hôte-invité », a déclaré Xiao.
Essentiellement, ils ont réussi à construire un éther polyoxométalato-couronne capable de capturer les cations ammonium et à acquérir une série de complexes hôte-invité.
Interrogé sur les recherches futures, Xiao a déclaré : « La sélection de cations aminés comme molécules invitées par l’éther de la couronne métallique nous a permis de poursuivre nos recherches sur la fonction de ces composés, telles que la reconnaissance, l’échange d’ions et les catalyseurs. » Leur prochaine étape « consiste à essayer de lier des cations aminés fonctionnels : tels que toutes sortes d’acides aminés et à étudier leurs propriétés catalytiques associées à partir du POM. On espère qu’un bon agent de reconnaissance d’ions ou un catalyseur spécifique pourra être sélectionné ».
Plus d’information:
Fengping Xiao et al, Polyoxometalatocrown ether : Un nouveau type d’éther de métallacrown à base de polyoxométalate, Polyoxométalates (2024). DOI : 10.26599/POM.2024.9140055
Fourni par Tsinghua University Press