Des architectures supramoléculaires inédites pour un piégeage sélectif

Les entités chimiques pouvant accueillir par encapsulation d’autres espèces intéressent de nombreuses disciplines allant de la science des matériaux et de l’environnement à la santé. En effet, si l’on parvient à leur conférer une reconnaissance moléculaire, on peut alors les utiliser pour stabiliser sélectivement des molécules très réactives, administrer des principes biologiquement actifs, stocker des gaz, piéger des polluants …

La chimie supramoléculaire* permet d’obtenir de telles cages en reliant des ions métalliques entre eux par des ligands organiques**. Dans ce contexte, les scientifiques mettent au point des stratégies de synthèse pour accéder à de nouveaux assemblages en faisant varier les ions métalliques et les ligands pour accéder à des géométries présentant la reconnaissance chimique souhaitée.

Utilisant cette approche, les scientifiques de l’Institut de science et ingénierie supramoléculaires (ISIS) sont parvenus à obtenir des prismes et des troncs de pyramide originaux. Pour cela, ils ont utilisé des complexes macrocycliques trinucléaires [Pb₃L]⁶⁺(en vert, figure 1), facilement accessibles, comme bases triangulaires pour obtenir des prismes trigonaux. En fonction de la nature des ligands*** (a, b et c sur la figure) utilisés pour relier ces bases triangulaires entre elles, ils obtiennent soit un prisme, soit les polymères représentés sur la figure 1.L’analyse de ces architectures par la diffraction des rayons X sur monocristal montre que, dans les polymères de coordination, un anion CF₃SO₃^- est logé dans chaque cavité ainsi définie, alors que le prisme en encapsule deux.

Les perspectives ?  Remplacer les ions Pb²⁺ par d’autres cations métalliques, tester de nouveaux connecteurs et caractériser la capacité de cette nouvelle famille de composés à absorber sélectivement différentes molécules ou gaz.

* La chimie supramoléculaire repose sur des interactions non-covalentes ou faibles entre atomes au sein d'une molécule ou entre molécules, au sein d'un ensemble moléculaire.
** Le ligand est généralement un composé organique qui se lie à un ion métallique central pour former un complexe métallique. Il peut également servir de pont en se liant à deux centres métalliques.
*** Ces polymères originaux ont été obtenus avec les connecteurs trans-1,2-di(4-pyridyl)éthène (b) et 1,4-di(4-pyridyl)benzène (c).

Rédacteur : CCdM