La conception d'une structure bipyridine-ruthénium (Ru) confinée stériquement permet un confinement contrôlé du H2 adsorbé et sa délivrance aux amides inertes permettant l'hydrogénation catalytique d'une large gamme de liaisons amide. Clivage des liaisons lactame C=O et C–N obtenu par l'activation d'un seul précatalyseur. Crédit :Université de Nagoya
Qu'est-ce que les protéines et le Kevlar ont en commun ? Les deux comportent des molécules à longue chaîne qui sont liées entre elles par des liaisons amide. Ces liaisons chimiques fortes sont également communes à de nombreuses autres molécules naturelles ainsi qu'aux produits pharmaceutiques et plastiques artificiels. Bien que les liaisons amide puissent donner une grande résistance aux plastiques, lorsqu'il s'agit de leur recyclage ultérieur, la difficulté de rompre ces liaisons empêche généralement de récupérer des produits utiles. Les catalyseurs sont largement utilisés en chimie pour aider à accélérer les réactions, mais briser les types de liaisons amide dans les plastiques, comme le nylon, et d'autres matériaux nécessitent des conditions difficiles et de grandes quantités d'énergie.
En s'appuyant sur leurs travaux antérieurs, une équipe de recherche de l'Université de Nagoya a récemment développé une série de catalyseurs organométalliques au ruthénium pour briser efficacement même les liaisons amides les plus dures dans des conditions douces.
"Nos catalyseurs précédents pouvaient hydrogéner la plupart des liaisons amide, mais les réactions nécessitaient beaucoup de temps à haute température et haute pression. Ce nouveau catalyseur au ruthénium peut hydrogéner des substrats difficiles dans des conditions beaucoup plus douces, ", explique l'auteur principal Takashi Miura.
L'hydrogénation est l'étape clé menant à la rupture des liaisons amides. Le catalyseur comporte un atome de ruthénium supporté dans un cadre organique. Cet atome de ruthénium peut adsorber l'hydrogène et le livrer à la liaison amide pour initier la décomposition. L'équipe a sondé la position de l'hydrogène sur le catalyseur dans la voie réactionnelle et modifié la forme de la charpente de support. En s'assurant que la molécule d'hydrogène était la meilleure position possible pour l'interaction avec les liaisons amide, l'équipe a réalisé une hydrogénation beaucoup plus efficace.
Le chef du groupe, Susumu Saito, a déclaré :« Les modifications que nous avons apportées au catalyseur ont permis pour la première fois de cliver sélectivement certaines liaisons amide délicates. Ce catalyseur a un grand potentiel pour fabriquer des peptides de conception pour la pharmacie et pourrait également être utilisé pour récupérer des matériaux à partir de déchets plastiques pour aider à réaliser un produit chimique anthropique cycle du carbone."
