Le corannulène est un hydrocarbure aromatique polycyclique en forme de bol avec un squelette d'atomes de carbone liés équivalant à un segment du buckminsterfullerène ou « buckyball », une structure semblable à un ballon de football de 60 atomes de carbone. Cette similitude avec le buckyball a conduit le corannulène à être surnommé le «buckybowl». Les chimistes s'intéressent au potentiel chimique des corannulènes comme catalyseurs et aux applications des nanotechnologies, mais l'exploration du potentiel de ces molécules est compliquée car elles s'inversent rapidement entre leurs formes miroir ou « chirales » (Fig. 1).

Daigo Miyajima et ses collègues du RIKEN Center for Emergent Matter Science, en collaboration avec des collègues de l'Université de Tokyo et de l'Université d'Osaka, ont maintenant développé une stratégie de conception moléculaire qui leur permet de «désymétriser» l'équilibre d'inversion du corannulène, résultant en des solutions enrichies dans l'une ou l'autre de ses formes chirales. Cette réalisation marque une étape importante vers la possibilité de travailler avec et peut-être d'isoler les formes chirales individuelles pour explorer leurs utilisations possibles. "Par exemple, si on peut désymétriser et produire des complexes de corannulène avec des métaux de transition, il pourrait être possible de développer des catalyseurs asymétriques avec des caractéristiques uniques en raison de la structure en forme de bol du corannulène, " explique Miyajima.

La clé pour biaiser le processus d'inversion était d'ajouter différents groupes chimiques qui peuvent interagir par liaison hydrogène intramoléculaire, où les atomes d'hydrogène avec une légère charge positive sont attirés par d'autres atomes avec une légère charge négative. Ces forces d'attraction au sein de chaque molécule stabilisent le bol de corannulène dans l'une de ses versions chirales en établissant une préférence thermodynamique pour la forme chirale qui permet à toutes les unités en interaction d'être liées hydrogène en même temps.

Bien qu'il s'agisse d'une réalisation importante, cette désymétrisation de l'équilibre du corannulène n'est que partielle. La conversion entre les deux formes n'est pas complètement arrêtée mais simplement ralentie et amenée à favoriser une forme par rapport à l'autre. Le prochain défi pour l'équipe de recherche est de trouver des modifications qui peuvent arrêter complètement la conversion et peut-être permettre à une seule des structures de bol stabilisées d'être purifiée et utilisée en l'absence totale de son partenaire inversé.

Il existe de nombreuses incitations pour atteindre la pureté chirale des corannulènes au-delà des applications catalytiques. "D'autres chercheurs travaillent sur l'utilisation des corannulènes pour fabriquer des nanotubes de carbone, " dit Miyajima, "et donc notre recherche peut contribuer à la synthèse de nanotubes sélectifs pour la chiralité." Comme l'asymétrie chirale est critique pour de nombreuses réactions chimiques précises, l'enrichissement sélectif de nanotubes favorisant une chiralité pourrait ouvrir de nouvelles possibilités en nanotechnologie.