A new organometallic compound challenges a fundamental principle of textbook chemistry
AAn nouveau composé organométallique remet en question un principe fondamental de la chimie classique
Par l'Université des Sciences et Technologies d'Okinawa
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Structure moléculaire du nouveau dérivé du ferrocène à 20 électrons, mettant en évidence les atomes d'azote (bleu), de fer (orange), d'hydrogène (vert) et de carbone (gris). Crédit : Modifié d'après Nature Communications (2025). DOI : 10.1038/s41467-025-61343-7
Depuis plus d'un siècle, la célèbre règle des 18 électrons a guidé le domaine de la chimie organométallique. Des chercheurs de l'Institut des Sciences et Technologies d'Okinawa (OIST), en collaboration avec des scientifiques allemands, russes et japonais, ont synthétisé avec succès un nouveau composé organométallique qui remet en question ce principe établi de longue date. Ils ont créé un dérivé stable à 20 électrons du ferrocène, un complexe organométallique à base de fer, qui pourrait ouvrir des perspectives prometteuses en chimie.
« De nombreux complexes de métaux de transition sont plus stables lorsqu'ils sont entourés de 18 électrons de valence formels. C'est une règle empirique en chimie sur laquelle reposent de nombreuses découvertes clés en catalyse et en science des matériaux », a déclaré le Dr Satoshi Takebayashi, auteur principal de l'article publié dans Nature Communications.
Le ferrocène est un exemple classique qui illustre cette règle. « Nous avons démontré pour la première fois qu'il est possible de synthétiser un dérivé stable du ferrocène à 20 électrons », a-t-il ajouté.
Cette avancée améliore notre compréhension de la structure et de la stabilité des métallocènes, une classe de composés connus pour leur structure « sandwich » caractéristique, dans laquelle un atome métallique est situé entre deux cycles organiques.
Reconstruire notre compréhension conceptuelle
Synthétisé pour la première fois en 1951, le ferrocène a révolutionné la chimie grâce à sa stabilité inattendue et à sa structure unique, valant à ses découvreurs le prix Nobel de chimie en 1973. À bien des égards, le ferrocène a ouvert un nouveau chapitre dans notre compréhension des liaisons métal-organiques et a lancé la chimie organométallique moderne, qui continue d'inspirer des générations de scientifiques à explorer les composés métal-organiques.
Cette nouvelle étude s'appuie sur ces bases. En concevant un nouveau système de ligands, l'équipe a pu stabiliser un dérivé du ferrocène avec 20 électrons de valence, une chimie de coordination jusqu'alors considérée comme improbable. « De plus, les deux électrons de valence supplémentaires ont induit une propriété redox non conventionnelle qui recèle un potentiel pour de futures applications », a souligné le Dr Takebayashi.
Ceci est important car, même si le ferrocène est déjà utilisé dans des réactions impliquant un transfert d'électrons, appelées réactions redox, il a traditionnellement été limité à une gamme étroite d'états d'oxydation.
En permettant l'accès à de nouveaux états d'oxydation grâce à la formation d'une liaison Fe–N dans ce dérivé, il élargit les voies par lesquelles le ferrocène peut gagner ou perdre des électrons. Par conséquent, il pourrait devenir encore plus utile comme catalyseur ou matériau fonctionnel dans divers domaines, du stockage d'énergie à la fabrication chimique.
Comprendre comment briser et reconstruire les règles de la stabilité chimique permet aux chercheurs de concevoir des molécules aux propriétés sur mesure. Ces connaissances pourraient inspirer de nouvelles recherches visant à faire progresser la chimie durable, notamment le développement de catalyseurs verts et de matériaux de nouvelle génération.
Une plateforme pour l'innovation future
Les dérivés du ferrocène ont déjà fait leur chemin dans diverses technologies, des cellules solaires et des produits pharmaceutiques aux dispositifs médicaux et aux catalyseurs avancés. En élargissant la boîte à outils conceptuels à la disposition des chimistes, cette dernière avancée pourrait contribuer à développer et à diversifier ces applications tout en en inspirant de nouvelles.
Le groupe de chimie organométallique de l'OIST s'attache à découvrir les principes fondamentaux qui régissent les interactions métal-organique et à les appliquer aux défis du monde réel. L'équipe s'intéresse particulièrement aux composés non conventionnels qui défient les règles de la chimie standard, comme le dérivé ferrocène à 20 électrons décrit dans cette étude.
Plus d'informations : Satoshi Takebayashi et al., From 18- to 20-electron ferrocene derivatives via ligand coordination, Nature Communications (2025). DOI : 10.1038/s41467-025-61343-7
Informations sur la revue : Nature Communications
Fourni par l'Université d'études supérieures de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa
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Résumé
Les astronomes affirment que de nouvelles régions de l'univers sont menacées.
Un nouveau composé organométallique remet en question un principe fondamental de la chimie classique.
Depuis plus d'un siècle, la célèbre règle des 18 électrons guide le domaine de la chimie organométallique. Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST), en collaboration avec des scientifiques allemands, russes et japonais, ont synthétisé avec succès un nouveau composé organométallique qui remet en question ce principe établi de longue date. Ils ont créé un dérivé stable à 20 électrons du ferrocène, un complexe organométallique à base de fer, qui pourrait ouvrir des perspectives prometteuses en chimie.
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Cmmentaires
OK pour accepter ces nouveaux composés organo metalliques japonais
mais je rappelle que les premiers ont été découverts par le français Victor Grignard
!Il découvre un agent de synthèse : les organomagnésiens mixtes (les composés possédant une liaison Carbone-Magnésium) pour lequel il obtient le Prix Nobel de Chimie en 1912, (ors même que sa découverte était largement utilisée dans l'industrie!!!)A cette
époque on n avait pas tout l arsenal d analyse et de recherche qu on possede aujourd hui
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A first for ferrocene: Organometallic capsule with unusual charge-transfer interactions
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