Article de référence | Réf : RE162 v1

Navettes moléculaires de deuxième génération
Évolution des navettes moléculaires à base de cuivre

Auteur(s) : Fabien DUROLA

Relu et validé le 18 mars 2021

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NOTE DE L'ÉDITEUR

En 2016, le chimiste français Jean-Pierre Sauvage a obtenu le prix Nobel de chimie pour le design et la synthèse de machines moléculaires en compagnie de Sir J. Fraser Stoddart et Bernard L. Feringa.

18/03/2021

RÉSUMÉ

Parmi les nanotechnologies, le domaine des machines moléculaires est particulièrement actif et les chercheurs développent d'ingénieux systèmes mimant l'action des nano-machines naturelles. Une équipe de Strasbourg a concentré son activité sur la création de machines moléculaires à base de cuivre, dont une famille de navettes moléculaires. La structure chimique de ces navettes a été optimisée au cours du temps pour les rendre plus efficaces en termes de rapidité et de distance parcourue.

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ABSTRACT

Evolution of copper-based molecular shuttles

Among nanotechnologies, the sector of molecular machines is particularly active and researchers are developing ingenious systems reproducing the action of natural nano-machines. A team from Strasbourg has focused its activities on the creation of copper-based molecular machines, including a family of molecular shuttle. The chemical structure of these shuttles has been optimized over time in order to make them more efficient in terms of speed and distance covered.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : nanotechnologies, machines moléculaires

Degré de diffusion de la technologie : croissance

Technologies impliquées : chimie organique, chimie des complexes métalliques, électrochimie

Domaines d'application : recherche fondamentale

Principaux acteurs français : Jean-Pierre SAUVAGE

Centres de compétence : Université de Strasbourg

Autres acteurs dans le monde : J.F. STODDART (Chicago, USA), D.A. LEIGH (Edimbourg, UK)

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re162


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3. Navettes moléculaires de deuxième génération

3.1 Plus large, plus rapide

L'étude d'autres machines moléculaires à base de cuivre a révélé qu'un des facteurs critiques influençant la rapidité de leurs mouvements est l'encombrement stérique autour des sites de complexation . Ainsi, lorsqu'un ligand de type polypyridine est fonctionnalisé sur les positions adjacentes aux atomes d'azote, cela réduit considérablement la vitesse de décomplexation, ou de « décrochage », des complexes instables et retarde ainsi la mise en mouvement de la machine.

Dans le cas de la première navette moléculaire, cette fonctionnalisation trop encombrante intervient à la fois sur la station phen de l'axe et sur le ligand, phen également, de l'anneau. Cet encombrement n'a que des effets négatifs, étant également très utile pour la stabilité des complexes tétracoordinés de cuivre(I), et il est donc plus judicieux de ne remplacer que le ligand encombrant sur l'anneau pour améliorer la rapidité de ces navettes moléculaires à base de cuivre.

Un nouveau macrocycle a d'abord été créé, comportant cette fois-ci un ligand de type biisoquinoline (biiq), dont les groupements substituants sont très éloignés des atomes d'azote et dont le site de complexation est très peu encombré (figure 7). Ayant 39 atomes dans son périmètre, il est nommé mb-39.

Malgré la conservation des deux stations de type phen et terpy, un nouvel axe a également été créé, dont la principale différence avec l'ancien est que le groupement espaceur entre les deux stations est maintenant rigide. Cela n'a pas pour but d'augmenter la rapidité de la navette mais plutôt de rendre le terme de « translation » plus rigoureux lorsque l'on décrit le mouvement de cette navette moléculaire.

La combinaison de ces deux nouveaux éléments a abouti à la formation d'une nouvelle...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SAUVAGE (J.-P.) -   Les nanomachines moléculaires. De la biologie aux systèmes artificiels et dispositifs.  -  L'actualité chimique, p. 117-123 (2003).

  • (2) - BALZANI (V.), CREDI (A.), RAYMO (F.M.), STODDART (J.F.) -   Artificial molecular machines.  -  Angewandte Chemie, International Edition in English, 39, p. 3348-3391 (2000).

  • (3) - KAY (E.R.), LEIGH (D.A.), ZERBETTO (F.) -   Synthetic molecular motors and mechanical machines.  -  Angewandte Chemie, International Edition in English, 46, p. 72-191 (2007).

  • (4) - ELSTON (T.), WANG (H.), OSTER (G.) -   Energy transduction in ATP synthase.  -  Nature, 391, p. 510-513 (1998).

  • (5) - NOJI (H.), YASUDA (R.), YOSHIDA (M.), KINOSITA Jr. (K.) -   Direct observation of the rotation of F1-ATPase.  -  Nature, 386, p. 299-302 (1997).

  • (6) - ASBURY (C.L.), FEHR (A.N.), BLOCK (S.M.) -   Kinesin...

1 Sites Internet

Biographie de Jean-Pierre Sauvage http://www.academie-sciences.fr/membres/S/Sauvage_JP_bio.htm

Conférence de Jean-Pierre Sauvage http://www.canal-u.tv/producteurs/université_de_tous_les_savoirs puis dans « Catalogue des ressources » cliquez sur les liens « Les conférences de l'année 2006 », « La Chimie et la Vie » et enfin « Machines et moteurs moléculaires : de la biologie aux molécules de synthèse ».

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2 Annuaire

Laboratoires

LSAMM - Laboratoire de Synthèse des Assemblages Moléculaires Multifonctionnels Université de Strasbourg http://lsamm.fr/

IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier http://www.glycorotaxane.fr/index.html

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