Dans un certain nombre de processus biologiques, les amas fer-soufre jouent un rôle vital, où ils agissent comme cofacteurs des enzymes. Recherche publiée dans Angewandte Chemie montre maintenant que les amas cubiques peuvent supporter des états de liaison inhabituels. Cette étude montre que le cluster supporte bien une liaison multiple entre le fer et l'azote, un motif structurel qui peut être impliqué dans la fixation biologique de l'azote.

Les amas constitués d'atomes de fer et de soufre sont des cofacteurs essentiels pour un certain nombre d'enzymes, en particulier dans les processus biologiques impliquant le transfert d'électrons. Par exemple, les bactéries fixatrices d'azote utilisent des amas fer-soufre pour convertir l'azote de l'air en composés azotés utiles. Pour comprendre cet important processus biologique, les scientifiques creusent profondément les relations de liaison possibles entre les atomes d'azote et de fer dans de tels amas.

Daniel Suess et ses collègues, du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge, NOUS., ont maintenant étudié la capacité du cluster à former des liaisons inhabituelles entre le fer et l'azote. Une double liaison, qui fait partie d'un groupe chimique appelé imide, peut jouer un rôle dans la fixation de l'azote.

Pour construire l'imide, l'équipe a commencé par produire un amas fer-soufre en forme de cube. Les huit coins du cube sont occupés par une alternance d'atomes de fer et de soufre; trois des atomes de fer sont protégés par des espèces chimiques servant de ligands. Ces ligands ne se lient pas directement aux atomes, et protégez-les simplement à la place. L'atome de fer non protégé restant de l'amas était lié à un ligand chlorure remplaçable. Une sélection minutieuse des réactifs a permis à l'équipe d'échanger l'ion chlorure puis, par oxydation avec un réactif azoté, la double liaison délicate entre l'atome de fer unique et l'atome d'azote - et donc le groupe imide - s'est formée.

Les chercheurs s'attendaient à ce que la double liaison fer-azote puisse fortement déformer la structure de l'amas. Au lieu, à leur grande surprise, ils n'ont observé que des changements structurels mineurs. Les études spectroscopiques des auteurs expliquent ce résultat :l'imide riche en électrons éloigne la densité électronique des atomes de soufre et de fer voisins, et la totalité de ces effets mineurs est ce qui permet au cluster d'accueillir la liaison imide. "Ces résultats démontrent une interaction dynamique entre le fer et l'azote, fer-soufre, et liaison fer-fer, " précisent les auteurs.

Le nouveau cluster imido-lié était capable de cliver des liaisons carbone-hydrogène faibles à partir de réactifs organiques. Les auteurs ont l'intention d'utiliser ces études comme point de départ pour une étude plus approfondie de la réactivité des amas fer-soufre liés à l'imide. "Cela met en évidence la promesse d'exploiter la synergie entre la robustesse structurelle et la flexibilité électronique de ces cofacteurs fondamentaux, " dit Suess.