Une nouvelle approche conduit à la formation tant attendue d'anneaux constitués de trois pyrroles, qui pourraient être utilisés pour produire des composés avec une foule de propriétés intéressantes, et explique pourquoi ils n'ont pas été observés auparavant.

Les chimistes de l'Université d'Hokkaido ont répondu à une question de longue date :pourquoi les monomères de pyrrole forment-ils des composés en forme d'anneau comprenant quatre mais jamais trois pyrroles ? Leurs découvertes, publié dans le Journal de l'American Chemical Society , pourrait permettre le développement de nouveaux composés aux propriétés uniques.

Le pyrrole est un composé organique aromatique composé de carbone, atomes d'hydrogène et d'azote. Lorsque quatre molécules de pyrrole se combinent, ils forment des macrocycles tétrapyrroles annulaires, qui se trouvent dans la nature sous de nombreuses formes, y compris l'hème et la chlorophylle, et jouent un rôle biologique essentiel dans le transport de l'oxygène, la récolte de lumière et le transport des électrons. Les scientifiques ont trouvé des moyens de fabriquer des macrocycles de tétrapyrrole synthétiques à utiliser comme catalyseurs, photosensibilisateurs et matériaux optoélectroniques. Mais ils se sont longtemps demandé pourquoi ils ne voyaient jamais de macrocycles tripyroliques.

Maintenant, ils pensent savoir pourquoi.

Le chimiste organique de l'Université d'Hokkaido Yasuhide Inokuma et Jonathan Sessler de l'Université du Texas à Austin ont dirigé une équipe de scientifiques pour essayer de synthétiser un macrocycle de tripyrrole, s'appuyant sur des travaux antérieurs dans lesquels ils ont conçu des oligocétones aliphatiques avec des longueurs de chaîne précises. Les polycétones aliphatiques sont des composés qui appartiennent à une classe de plastiques qui ont des propriétés intéressantes pour une utilisation dans des procédés industriels; Les oligocétones aliphatiques sont des coupures (analogues plus courts) de polycétones préparées comme précurseurs de macromolécules tripyrroliques.

Les scientifiques ont utilisé un processus chimique en plusieurs étapes et ont réussi à transformer un composé d'hexacétone linéaire en cristaux d'un macrocycle de tripyrrole appelé calix[3]pyrrole.

En examinant de plus près les cristaux, ils ont trouvé que le tripyrole avait une forme déformée, indiquant qu'il subissait une tension. La dissolution du composé dans un solvant organique contenant un acide faible à température ambiante a provoqué sa transformation, dans quelques secondes, en calix[6]pyrrole. Cela a été suivi d'un changement plus lent de quatre heures en calix[4]pyrrole. Ces deux derniers composés se sont avérés subir une contrainte significativement inférieure à celle de leur précurseur, le tripyrrole. Plus loin, les scientifiques ont découvert qu'ils pouvaient stabiliser leur tripyrrole et entraver la transformation en formant des complexes avec un atome de fluor ou de bore.

"Notre étude permet d'expliquer l'absence de macrocycles tripyrroliques observables lors des synthèses classiques de porphyrines, " dit Inokuma. " Ces composés sont très sollicités et sont susceptibles de subir une expansion de cycle facile et rapide. "

En outre, l'approche réussie de l'équipe pour la fabrication et la stabilisation d'un macrocycle tripyrrolique pourrait conduire au développement de nouvelles porphyrines synthétiques pour une utilisation dans une variété d'industries.