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    Les chercheurs simplifient et rationalisent considérablement la synthèse chimique organique

    Pour la première fois, des chercheurs ont découvert un moyen simple et très efficace de produire certains types de composés organiques. L'équipe du département de chimie de l'Université de Tokyo rapporte que sa nouvelle méthode, qui utilise un nouveau catalyseur au fer, peut non seulement simplifier la synthèse organique, mais réduirait considérablement les coûts et les déchets. Cela pourrait avoir d'énormes implications pour des industries telles que les produits pharmaceutiques, pétrochimie, matériaux et plus.

    Les composés organiques sont essentiels à à peu près tout. La liste est interminable :carburants, médicaments, nourriture, détergents, solvants, les plastiques et bien sûr la vie elle-même. Les produits chimiques organiques sont littéralement partout, même les froides profondeurs de l'espace. Il en existe de nombreuses sortes, certains sont fabriqués par des organismes vivants et certains sont synthétisés en laboratoire par des processus chimiques complexes. Ces procédés ont des coûts financiers et matériels que le professeur Eiichi Nakamura, chercheur principal de l'étude, vise à couper.

    « Je me suis senti attiré par l'étude de l'utilisation du fer comme catalyseur pour accélérer les réactions, " a déclaré Nakamura. " C'est fascinant de voir à quel point c'est bon marché, abondant et non toxique, mais d'un autre côté, il est difficile de contrôler la capacité catalytique du fer en raison de son comportement électronique complexe."

    Alors, comment le fer peut-il aider à réduire les coûts ?

    Tout se résume à la façon dont les molécules constitutives se lient pour former des molécules plus complexes telles que les composés organiques toujours aussi utiles mentionnés ci-dessus. Ce sont généralement des combinaisons d'hydrocarbures simples - des molécules avec des liaisons carbone-hydrogène (C-H) - dans des arrangements spécifiques. Différentes liaisons C-H se combinent pour produire différentes fonctionnalités dans le composé résultant.

    Cependant, laissés à eux-mêmes, de nombreuses liaisons C-H ont tendance à se lier à d'autres liaisons identiques, ce qui ne donne pas un produit utile. C'est ce qu'on appelle l'homocouplage et le résultat est considéré comme un déchet. Ce que Nakamura et ses collègues ont fait, c'est affiner un catalyseur de fer unique en son genre afin qu'il sélectionne les liaisons C-H à combiner et les paires de liaisons à rejeter. De cette façon, il y a moins d'homocouplage et moins de déchets globaux.

    "Notre groupe étudie la réactivité des catalyseurs au fer depuis plus de 10 ans, " continua Nakamura. " La partie la plus difficile de la recherche, mais aussi la plus enrichissante, élucidait le mécanisme qui sous-tend les réactions que nous recherchions. »

    Ce mécanisme est une série d'événements qui prennent une quantité de molécules sources, principalement les hydrocarbures simples que le chimiste souhaite lier, et délivre une quantité de composés plus complexes après un certain temps.

    Ces événements ont lieu dans des réacteurs dans lesquels des atomes et même des composants subatomiques sont déplacés et rejetés selon les besoins par différentes substances qui contrôlent les réactions.

    Mais servant de scène à toute cette action est le catalyseur de fer, sans laquelle les hydrocarbures n'auraient nulle part où accomplir leur danse chimique. Dans cette analogie, le catalyseur joue aussi le rôle de chorégraphe, orchestrer ces routines au niveau atomique.

    Avec des événements qui se déroulent à si petite échelle, il est difficile d'imaginer comment Nakamura et son équipe peuvent réellement savoir ce qui se passe, mais ils ont des astuces astucieuses pour voir la performance sans perturber les danseurs proverbiaux.

    "Nous avons marqué une liaison C-H avec un isotope de l'hydrogène appelé deutérium, puis arrêté la réaction à mi-chemin pour mesurer comment ce deutérium avait changé, " a conclu Nakamura. " Nous avons vu que le deutérium s'était lié aux agents de réaction d'une manière si spécifique qu'il soutient fortement mon mécanisme théorisé. C'est l'un des résultats les plus excitants que j'aie jamais vus."


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