2 O) est un important gaz à effet de serre et la principale substance appauvrissant la couche d'ozone émise au 21e siècle. Par conséquent, des stratégies pour limiter ses émissions et sa décomposition catalytique avec les métaux sont en cours de développement. Une étude récente indique que le protoxyde d'azote peut se lier aux métaux de la même manière que le dioxyde de carbone, ce qui permet de concevoir de nouveaux complexes avec une liaison encore plus forte. Cela pourrait permettre l'utilisation du protoxyde d'azote en chimie de synthèse ou aider à le dégrader en substances inoffensives pour l'atmosphère. Les résultats ont été publiés dans le journal Angewandte Chemie Édition Internationale comme article très important le 17 février 2021.
Une analyse complète de la N mondiale 2 O budget a montré que ses émissions ont augmenté au cours des quatre dernières décennies, avec les activités agricoles responsables de la croissance. Même si N 2 O est présent dans l'atmosphère à une concentration 1000 fois inférieure à CO 2 , il est environ 300 fois plus puissant comme gaz à effet de serre.
Dans la nature, N 2 O est converti par les enzymes en N 2 et H 2 O. Le processus peut être imité en laboratoire à l'aide de complexes métalliques catalytiques. Étonnamment, complexes bien définis de N 2 O avec des métaux de transition sont extrêmement rares, même si le CO 2 possède une chimie de coordination riche et bien documentée. Le comportement très différent de ces deux petites molécules apparentées a été attribué aux mauvaises caractéristiques du ligand de N 2 O par rapport au CO 2 , mais les origines et les détails de cette justification sont difficiles à retracer.
"Plus nous essayions de trouver d'informations sur le sujet, plus nous nous rapprochions du raisonnement circulaire, " dit le Dr Heikki M. Tuononen de l'Université de Jyväskylä, Finlande. "Dans de nombreux cas, une propriété de N 2 O a été mis en évidence, mais ils sont presque tous caractéristiques du CO 2 également, " il continue.
"Ce puzzle était l'une des raisons pour lesquelles, lors de la visite du Dr Tuononen à Calgary en tant que boursier Killam, nos équipes de recherche ont décidé d'unir leurs forces et de synthétiser des complexes métalliques analogues de N 2 O et CO 2 , et étudier en détail l'interaction métal-ligand, " raconte le Dr Roland Roesler de l'Université de Calgary, Canada.
Un complexe métallique rare de N 2 O stable même à température ambiante
Les résultats de l'enquête de deux ans ont montré que, contrairement à l'opinion générale, la capacité de liaison métallique de N 2 O est aussi bon voire meilleur que celui de CO 2 .
« Il apparaît que le caractère oxydant de N 2 O est la plupart du temps, sinon entièrement, responsable de la rareté des complexes métalliques employant ce ligand, " dit le Dr Tuononen.
"Une fois que nous avons eu le bon partenaire métal pour N 2 , leur liaison était suffisamment forte pour qu'un rare complexe lié latéralement puisse être isolé et caractérisé même à température ambiante, " poursuit le Dr Chris Gendy, un ancien Ph.D. étudiant à l'Université de Calgary qui était en partie responsable du travail de synthèse.
En plus de montrer que N 2 O a une meilleure capacité intrinsèque à se lier aux métaux qu'on ne le pensait jusqu'à présent, le travail des deux équipes de recherche permet la conception rationnelle de N 2 O complexes qui sont encore plus stables que ceux caractérisés jusqu'à présent. Cela pourrait, à son tour, ouvrir de nouvelles voies pour l'utilisation de N 2 O en chimie de synthèse.
"N 2 O est à bien des égards un excellent oxydant. Il est thermodynamiquement fort, relativement bon marché, et donne N 2 comme seul produit secondaire, " explique le Dr Tuononen.
"Ce serait certainement formidable de voir une utilisation plus répandue de N 2 O comme oxydant dans les réactions catalysées par des métaux. À la fois, il ne faut pas oublier le rôle qu'il joue dans l'atmosphère, " ajoute le Dr Roesler.
"La nature a trouvé des voies enzymatiques élégantes pour convertir N 2 O en produits inoffensifs pour l'atmosphère. Nous devrions viser la même chose avec nos émissions d'origine humaine en utilisant de nouveaux catalyseurs, " concluent les équipes de recherche.
