Lorsque les scientifiques développent les formules chimiques de nouveaux produits tels que les carburants et les médicaments, ils doivent souvent d'abord créer des molécules qui n'existaient pas auparavant.

Une étape fondamentale vers la création de nouvelles molécules consiste à casser et à reformer sélectivement les liaisons chimiques qui relient les atomes qui les composent. L'un des principaux défis est que la liaison entre les atomes de carbone et d'hydrogène - les éléments constitutifs de nombreuses molécules - est exceptionnellement forte, les chimistes doivent donc souvent recourir à des produits chimiques rares et coûteux comme l'iridium pour le convertir en d'autres, types de liaisons chimiques plus utiles. Les scientifiques qualifient ce processus de « fonctionnalisation » des liaisons.

Maintenant, une équipe de chimistes de l'UCLA a développé une nouvelle technique pour rompre les liaisons carbone-hydrogène et créer des liaisons carbone-carbone. L'approche utilise des catalyseurs constitués de deux éléments abondants et peu coûteux, silicium et bore. Leurs recherches ont été publiées dans Science .

Osée Nelson, professeur adjoint de chimie et de biochimie à l'UCLA et auteur principal de l'étude, a déclaré que l'industrie de l'énergie était intéressée à prendre des molécules d'hydrocarbures très simples comme le méthane et à les transformer en nouveaux carburants.

"Cette nouvelle méthode permettra aux scientifiques d'incorporer du méthane dans des molécules plus grosses, " il a dit.

Une autre application potentielle serait la conversion du méthane, l'un des principaux composants du gaz naturel, en quelque chose de plus dense et plus facile à contenir après avoir été foré à partir de la Terre. Le processus actuel est compliqué car le méthane, un gaz léger, a tendance à s'échapper dans l'atmosphère.

Nelson a collaboré à l'étude avec les étudiants diplômés de l'UCLA Brian Shao, Alex Bagdasarian et Stasik Popov.

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle technique pour créer un composé similaire à un cation phényle, une substance chimique qui a été étudiée théoriquement mais rarement étudiée dans des expériences de laboratoire réelles. Ils ont ensuite utilisé le composé pour trancher les liaisons carbone-hydrogène dans le méthane et le benzène, ce qui leur a permis d'insérer d'autres atomes et de former des liaisons carbone-carbone, qui sont les éléments de base des molécules qui composent les organismes vivants, ainsi que les carburants et les produits pharmaceutiques.

En plus de démontrer qu'il existe des composés de type cation phényle, la nouvelle technique permet d'assembler des molécules complexes en beaucoup moins d'étapes de réaction qu'auparavant, ce qui pourrait faire gagner du temps et de l'argent aux fabricants de produits chimiques et pharmaceutiques. Un autre avantage de la méthode est que, contrairement aux approches précédentes, elle peut être réalisée à des températures et des pressions de gaz facilement réalisables en laboratoire.

Le processus pourrait également être utilisé pour modifier les molécules des produits pharmaceutiques existants afin de les rendre plus efficaces, plus sûr ou moins addictif.

Les chimistes ont testé leur technique en utilisant de très petits échantillons de réactifs, bien moins qu'un gramme. Mais Nelson espère que la méthodologie pourra être étendue pour être utile pour un large éventail de réactions chimiques du monde réel.