Chemists synthesize a new allotrope of carbon
Les chimistes synthétisent un nouvel allotrope du carbone
Par l'Université d'Oxford
Édité par Sadie Harley, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
À gauche : Structure chimique du cyclo[48]carbone [4]caténane. À droite : Représentation de remplissage d'espace. Crédit : Harry Anderson.
Dans une nouvelle étude menée par le département de chimie de l'Université d'Oxford, des chimistes ont démontré la synthèse d'un cyclocarbone suffisamment stable pour permettre une caractérisation spectroscopique en solution à température ambiante. L'étude est publiée dans la revue Science.
La synthèse d'un nouveau type d'allotrope moléculaire du carbone, pouvant être étudié dans des conditions normales de laboratoire, est une réalisation rare. Le seul exemple précédent était la synthèse de fullerènes en 1990.
Dans cette nouvelle étude, la molécule de cyclo[48]carbone a été synthétisée sous forme de caténane, c'est-à-dire avec le cycle C48 enfilé à travers trois autres macrocycles. Ces macrocycles filetés augmentent la stabilité du C48 en empêchant l'accès au cyclocarbure protégé.
Jusqu'à présent, les cycles moléculaires constitués uniquement d'atomes de carbone n'étaient étudiés qu'en phase gazeuse ou à très basse température (4 à 10 K). L'équipe a maintenant synthétisé un cyclocarbure stable en solution à 20 °C (demi-vie de 92 heures). Ce résultat a été obtenu grâce à l'utilisation de macrocycles filetés, au choix d'un cyclocarbure de grande taille présentant une faible contrainte et au développement de conditions réactionnelles douces pour l'étape de démasquage (transformation d'une molécule précurseur en produit final).
Le caténane du cyclocarbure a été caractérisé par spectrométrie de masse, RMN, UV-visible et spectroscopie Raman. L'observation d'une seule résonance RMN intense du 13C pour les 48 atomes de carbone sp1 indique que tous les carbones se trouvent dans des environnements équivalents, ce qui constitue une preuve solide de la structure du caténane du cyclocarbure.
L'auteur principal, le Dr Yueze Gao (Département de chimie, Université d'Oxford), a déclaré : « Obtenir des cyclocarbures stables dans un flacon à température ambiante est une étape fondamentale. Cela facilitera l'étude de leur réactivité et de leurs propriétés dans des conditions normales de laboratoire. »
L'auteur principal de l'étude, le professeur Harry Andersen (Département de chimie, Université d'Oxford), a déclaré : « Cette réussite marque l'aboutissement d'un long travail de synthèse de caténanes de cyclocarbures, fondé sur l'espoir qu'ils soient suffisamment stables pour être étudiés à température ambiante. »
La proposition de subvention initiale a été rédigée en 2016, sur la base de résultats préliminaires de 2012 à 2015. Il est satisfaisant d'en être arrivé là, car à de nombreuses reprises, l'objectif semblait irréaliste et inaccessible. Ce travail n'aurait pas été possible sans les installations exceptionnelles de spectroscopie RMN du Département de chimie.
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RESUME
Des chimistes synthétisent un nouvel allotrope du carbone
Dans une nouvelle étude menée par le département de chimie de l'Université d'Oxford, des chimistes ont démontré la synthèse d'un cyclocarbone suffisamment stable pour être caractérisé par spectroscopie en solution à température ambiante. L'étude est publiée dans la revue Science.
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COMMENTAIRES
Nouveau et interessant :le carbonne n en finit pas de nous etonner !
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More information: Yueze Gao et al, Solution-phase stabilization of a cyclocarbon by catenane formation, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady6054. www.science.org/doi/10.1126/science.ady6054
Journal information: Science
Provided by University of Oxford
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