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Une combinaison du tantale et de l’iridium pour un catalyseur hautes performances

la molécule contenant du tantale (Ta) et de l’iridium (Ir), sur son support de silice (SiO2).
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Résumé

Si les catalyseurs métalliques sont couramment utilisés en synthèse, accommoder deux types de métaux distincts au sein d’une même molécule reste un véritable défi. Des scientifiques du C2P2 (CNRS/Université Claude Bernard/CPE Lyon), du CRMN (CNRS/Université Claude Bernard/ENS Lyon) et du LCPB (CNRS/Collège de France) ont néanmoins synthétisé le tout premier catalyseur combinant du tantale (Ta) et de l'iridium (Ir) sur un support de silice. D’après ces travaux, qui font la couverture de la revue Journal of American Chemical Society, ce catalyseur métallique deux-en-un offre des performances cent fois meilleures que celles des analogues monométalliques, en particulier pour les réactions d’échange d’hydrogène par du deutérium.

Communication du CNRS-INC le 18 février 2020.

Description
la molécule contenant du tantale (Ta) et de l’iridium (Ir), sur son support de silice (SiO2). © Lassalle et al.
La molécule contenant du tantale (Ta) et de l’iridium (Ir), sur son support de silice (SiO2). © Lassalle et al.

De nombreux catalyseurs contiennent des atomes métalliques, mais généralement d’un seul type en même temps. En effet, combiner de façon contrôlée la chimie de deux éléments métalliques différents est une tâche difficile. Des chercheurs du laboratoire Chimie, catalyse, polymères et procédés (C2P2, CNRS/Université Claude Bernard/CPE Lyon), du Centre de résonance magnétique nucléaire à très hauts champs de Lyon (CRMN, CNRS/Université Claude Bernard/ENS Lyon) et du Laboratoire de chimie des processus biologiques (LCPB, CNRS/Collège de France) ont obtenu le premier catalyseur contenant à la fois du tantale et de l’iridium, incorporés à la surface d’un support de silice.

Cette synthèse a été particulièrement technique car le tantale a tendance à manquer d’électrons, tandis que l’iridium en a en excès, ce qui les rend généralement incompatibles. De plus, les catalyseurs à base de tantale et ceux à base d’iridium se fabriquent habituellement avec des procédés très différents. En raison de la présence des deux métaux, le catalyseur bimétallique obtenu dans ces travaux présente un effet catalytique cent fois plus important que des analogues monométalliques. Il s’est montré particulièrement efficace pour des réactions d’échange isotopique hydrogène/deutérium, qui servent par exemple à la préparation de solvants pour la résonance magnétique nucléaire, ainsi que pour réaliser le traçage de molécules pharmaceutiques. Les chercheurs vont à présent explorer différentes combinaisons de métaux, parmi les nombreuses offertes par le tableau périodique.

Source : Metal–Metal Synergy in Well-Defined Surface Tantalum–Iridium Heterobimetallic Catalysts for H/D Exchange Reactions. Sébastien Lassalle, Ribal Jabbour, Pauline Schiltz, Pierrick Berruyer, Tanya K. Todorova, Laurent Veyre, David Gajan, Anne Lesage, Chloé Thieuleux, Clément Camp. J. Am. Chem. Soc. 2019, 49 (141), 19321-19335.

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