Article de référence | Réf : RE162 v1

Première navette moléculaire à base de cuivre
Évolution des navettes moléculaires à base de cuivre

Auteur(s) : Fabien DUROLA

Relu et validé le 18 mars 2021

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Présentation

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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2. Première navette moléculaire à base de cuivre

2.1 Structure et principe

En même temps que la première navette moléculaire créée en 1994 par J.F. Stoddart, a été développée à Strasbourg, dans l'équipe de Jean-Pierre Sauvage, la première machine moléculaire électrochimique à base de caténane de cuivre. Quelques mois plus tard, en adaptant le même principe de fonctionnement à un rotaxane, a été créée la première navette moléculaire à base de cuivre .

Les machines moléculaires à base de cuivre utilisent des propriétés de chimie de coordination, c'est-à-dire la faculté qu'ont certaines molécules organiques, appelées ligands, à se lier via des doublets électroniques non liants, à des atomes ou des ions métalliques pour former des complexes. Dans le cas des systèmes développés dans le groupe de recherche de Jean-Pierre Sauvage, les centres métalliques sont des ions cuivre(I) et cuivre(II), et les ligands utilisés sont des molécules organiques comportant deux ou trois azotes dans des motifs de type polypyridine (une pyridine est un cycle aromatique à cinq carbones et un azote).

Ainsi, la première navette moléculaire à base de cuivre est un rotaxane constitué de deux parties (figure 3) :

  • un anneau, ou macrocycle m-30 car d'un périmètre de 30 atomes, comportant un ligand à deux azotes de type phénanthroline (phen) ;

  • un axe à deux stations, dont les extrémités sont occupées par des groupements encombrants plus larges qu'un anneau m-30. Chaque station est constituée d'un ligand azoté, l'une étant de type phénanthroline à deux azotes (bidentate) et l'autre étant de type terpyridine (terpy) à trois azotes (tridentate).

Le principe...

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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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