La mécanochimie, nouveau levier de la chimie verte

La mécanochimie, l’application d’une force mécanique pour entraîner des réactions chimiques, est largement utilisée depuis longtemps dans l’industrie pour activer des matériaux inorganiques sensibles à la force (mécanophores). Avec les polymères organiques mécanophores, la mécanochimie trouve aujourd’hui de nombreuses autres applications : systèmes catalytiques, libération de médicaments, capteurs et matériaux fonctionnels.

La mécanochimie est particulièrement intéressante d’un point de vue environnementale car elle évite le recours à des solvants potentiellement nocifs. En France dès 2016, l’équipe Chimie verte et technologies innovantes de l’Institut des Biomolécules Max Mousseron (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) proposait de recourir à de la mécanique via un broyeur à billes pour produire des complexes organo-métalliques de type carbène-cuivre (1).

Tout récemment, une équipe de chercheurs de l’Université du Wisconsin à Madison (2,3) vient de démontrer que des mécanophores activés par flexion peuvent libérer un carbène N-hétérocyclique (NHC), un composant de plus en plus recherché pour développer des systèmes performants aussi bien en catalyse organique qu’organométallique (4). Cette production de NHC s’obtient sans dégradation de la chaîne principale du polymère à base de carbodiimide (NHC-CDI) sur plusieurs cycles de compression-activation, d’où des rendements élevés.

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(1)Audrey Beillard, Thomas-Xavier Métro, Xavier Bantreil, Jean Martinez & Frédéric Lamaty
Cu(0), O2 and mechanical forces: a saving combination for efficient production of Cu-NHC complexes, Chemical Science, 28 septembre 2016 (DOI: 10.1039/C6SC03182J)

(2) Dr. Hang Shen, Prof. Dr. Michael B. Larsen, Prof. Dr. Allison G. Roessler, Prof. Dr. Paul M. Zimmerman, Prof. Dr. Andrew J. Boydston. Mechanochemical Release of N-Heterocyclic Carbenes from Flex-Activated Mechanophores. Angewandte Chemie, 07 April 2021. doi.org/10.1002/anie.202100576

(3) Yury Suleymanovs, N-heterocyclic carbenes by compression. Science (4 Jun 2021: Vol. 372, Issue 6546, pp. 1052). DOI: 10.1126/science.372.6546.1052-c

(4) Hopkinson, M., Richter, C., Schedler, M. et al. An overview of N-heterocyclic carbenes. Nature 510, 485–496 (2014). https://doi.org/10.1038/nature13384