Une équipe de chimistes de l'Université RUDN et de l'Institut Nesmeyanov des composés organiques (INEOS) a synthétisé deux clusters hétérométalliques avec une efficacité de près de 100 %. Ces composés peuvent être utilisés comme catalyseurs en pharma, fabrication de polymères, et d'autres branches de l'industrie chimique. Les résultats de l'étude ont été publiés dans le Journal de chimie organométallique .

Un cluster métallique est un groupe de plusieurs atomes métalliques avec une interaction significative entre eux. Les amas qui contiennent des atomes de différents métaux sont appelés hétérométalliques. Ils sont utilisés comme catalyseurs dans les réactions organiques, par exemple, dans l'industrie pharmaceutique ou la production de polymères. Cependant, le développement de tels clusters n'est pas une tâche facile. Une équipe de chimistes de l'Université RUDN et d'INEOS a suggéré un moyen efficace d'obtenir des amas hétérométalliques à partir d'un amas de métal ordinaire composé de trois atomes de rhodium.

"Le rhodium est connu pour être un métal catalytique, et de nombreux processus organiques sont catalysés par des amas métalliques à base de rhodium. Cependant, la majorité des approches de la synthèse d'agrégats hétérométalliques sont incohérentes et conduisent au produit avec le faible rendement. Nous avons réussi à développer des clusters hétérométalliques à base de rhodium très efficaces, " dit Olga Chusova, Doctorat., chercheur au Centre Scientifique "Chimie Cristalline et Analyse Structurale, " Université RUDN.

L'équipe a utilisé un groupe de trois atomes de rhodium connectés sous la forme d'un triangle avec des ligands (molécules qui déterminent le comportement des atomes) attachés à ses verstices et à ses côtés. Certains ligands sont plus avantageux pour les composés que d'autres. Ayant soigneusement choisi les ligands à la fois dans le cluster initial et les réactifs, les chimistes ont réussi à obtenir de nouveaux amas hétérométalliques. À savoir, ils ont utilisé un métalloélectrophile (une substance qui contient un atome de métal dépourvu d'électrons) comme réactif. Grâce à ça, un nouveau complexe de différents atomes métalliques s'est formé. Au lieu d'un triangle, l'amas hétérométallique a la forme d'un tétraèdre avec trois atomes de rhodium et un atome d'or ou de cobalt dans ses sommets.

Ce mécanisme a rendu la réaction presque 100% efficace, c'est-à-dire que la quantité réelle de l'amas hétérométallique obtenu correspondait presque exactement aux prédictions de l'équipe (de 81% dans le cas du cobalt et de 93% pour l'or). Notamment, la réaction s'est bien passée dans les deux cas, bien que les métalloélectrophiles contenant de l'or et du cobalt aient des structures différentes.

"Malgré les différences dans leur structure électronique, les deux métalloélectrophiles ont réagi avec l'amas triangulaire de rhodium et ont formé des amas tétraédriques stables. Cela est dû à la structure unique de l'amas initial :il peut fournir un nombre différent d'électrons selon le métalloélectrophile. Dans ce cas, celui à base d'or ne nécessitait que deux électrons, et celui à base de cobalt en avait besoin de six, " a ajouté Olga Chusova.

La découverte peut potentiellement améliorer la synthèse de catalyseurs à base de clusters hétérométalliques pour l'industrie chimique.