Des chimistes de la Ruhr-Universität Bochum ont testé une nouvelle approche pour activer des réactions chimiques basées sur l'élément sélénium. Ils ont démontré que le sélénium peut former des liaisons similaires à celles des liaisons hydrogène, entraînant des réactions accélérées. Le mécanisme exact est décrit par l'équipe de la Chaire de Chimie Organique 1 à Bochum, dont Prof Dr Stefan Huber et Patrick Wonner, dans la revue Angewandte Chemie , en collaboration avec le professeur Daniel Werz de l'Université de technologie de Braunschweig.

Traditionnellement, les complexes métalliques sont utilisés comme activateurs et catalyseurs. Ils forment complet, c'est-à-dire des liaisons covalentes avec la molécule dont elles sont censées accélérer les réactions. Cependant, les métaux sont souvent chers ou toxiques.

Des liens plus faibles suffisent

Dans les dernières années, il est devenu évident qu'une liaison covalente n'est pas absolument nécessaire pour l'activation ou la catalyse. Liens plus faibles, telles que les liaisons hydrogène, pourrait être suffisant. Ici, la liaison se forme entre un atome d'hydrogène polarisé positivement et le centre polarisé négativement d'une autre molécule. De la même manière que l'hydrogène, éléments du groupe 17 du tableau périodique, à savoir les halogènes tels que le chlore, bromure et iode, peuvent former des liaisons faibles - et ainsi servir d'activateurs ou de catalyseurs.

L'équipe de Stefan Huber a transféré ce principe aux éléments du groupe 16 du tableau périodique, c'est-à-dire les chalcogènes. Les chercheurs ont utilisé des composés avec un atome de sélénium polarisé positivement. Il forme une liaison faible avec le substrat de la réaction, dont la transformation a été accélérée de 20 à 30 fois en conséquence.

A des fins de comparaison, les chimistes ont également testé des composés dans lesquels ils avaient remplacé le centre du sélénium par un autre élément. Les molécules sans sélénium n'accélèrent pas la réaction. "Par conséquent, l'effet observé peut être clairement attribué au sélénium comme centre actif, " dit Huber.

Mieux que le soufre

Dans des études antérieures, un seul cas comparable de catalyse chalcogène avait émergé; là, le soufre a été utilisé à la place du sélénium. "Comme le sélénium peut être polarisé plus facilement que le soufre, il a un plus grand potentiel en tant que composant catalytique à long terme, " explique Stefan Huber. " En combinaison avec des liaisons halogènes, les liaisons chalcogènes ont ajouté deux mécanismes fascinants au répertoire des chimistes, pour lequel il n'y a pas d'équivalent connu dans la nature, par exemple dans les enzymes."

A l'étape suivante, l'équipe prévoit de démontrer que les composés du sélénium peuvent être utilisés comme catalyseurs adéquats. Maintenant, les chercheurs les appellent activateurs, car des quantités relativement importantes de la substance sont nécessaires pour déclencher la réaction. Ceci est dû au fait que le terme catalyseur ne peut pas être utilisé tant que la quantité des composés de sélénium nécessaires n'est pas inférieure à la quantité des matières premières nécessaires à la réaction.