Des chimistes de l'Université du Minnesota ont synthétisé un composé chimique complexe qui pourrait révolutionner la médecine, l'agriculture et l'électronique, surmontant un défi qui persistait depuis plus d'un siècle.
L’exploitation de ces molécules peut avoir un impact significatif sur l’agriculture, les produits pharmaceutiques et l’électronique.
Des chimistes du Twin Cities College of Science and Engineering de l'Université du Minnesota ont réussi à synthétiser un composé chimique hautement réactif qui échappait aux scientifiques depuis plus de 120 ans. Cette avancée pourrait ouvrir la voie au développement de traitements médicamenteux innovants, de produits agricoles plus sûrs et d’une électronique améliorée.
Depuis des décennies, les chercheurs étudient des molécules appelées N-hétéroarènes, qui sont des composés chimiques en forme d'anneau contenant un ou plusieurs atomes d'azote. Les molécules bioactives ayant un noyau N-hétéroarène sont largement utilisées pour de nombreuses applications médicales, pharmaceutiques vitales, pesticides et herbicides, et même dans l'électronique.
« Bien que la personne moyenne ne pense pas quotidiennement aux hétérocycles, ces molécules uniques contenant de l'azote sont largement utilisées dans toutes les facettes de la vie humaine », a déclaré Courtney Roberts, auteur principal de l'étude et professeur au département de chimie de l'Université du Minnesota. professeur adjoint titulaire de la chaire 3M Alumni.
Défis de la synthèse chimique
Ces molécules sont très recherchées par de nombreuses industries, mais sont extrêmement difficiles à fabriquer pour les chimistes. Les stratégies précédentes ont pu cibler ces molécules spécifiques, mais les scientifiques n’ont pas réussi à créer une série de ces molécules. L’une des raisons à cela est que ces molécules sont extrêmement réactives. Ils sont si actifs que les chimistes ont utilisé la modélisation informatique pour prédire qu’ils devraient être impossibles à réaliser. Cela a créé des défis pendant plus d’un siècle et a empêché de trouver une solution pour créer cette substance chimique.
« Ce que nous avons pu faire, c'est exécuter ces réactions chimiques avec un équipement spécialisé tout en éliminant les éléments couramment présents dans notre atmosphère », a déclaré Jenna Humke, étudiante diplômée en chimie à l'Université du Minnesota et auteur principal de l'article. « Heureusement, nous disposons des outils nécessaires pour le faire à l’Université du Minnesota. Nous avons mené des expériences sous azote dans une boîte à gants à chambre fermée, ce qui crée un environnement chimiquement inactif pour tester et déplacer les échantillons.
Ce graphique représente le composé chimique que l'équipe de chimistes a pu découvrir. Crédit : The Roberts Group/Université du Minnesota
Ces expériences ont été réalisées en utilisant la catalyse organométallique, l'interaction entre les métaux et les molécules organiques. La recherche a nécessité une collaboration entre des chimistes organiques et inorganiques. C'est quelque chose de courant à l'Université du Minnesota.
« Nous avons pu résoudre ce défi de longue date parce que le département de chimie de l'Université du Minnesota est unique en ce sens que nous n'avons pas de divisions formelles », a ajouté Roberts. « Cela nous permet de constituer une équipe d’experts dans tous les domaines de la chimie, ce qui a été un élément essentiel pour mener à bien ce projet »
Après avoir présenté le composé chimique dans cet article, les prochaines étapes consisteront à le rendre largement accessible aux chimistes de plusieurs domaines afin de rationaliser le processus de création. Cela pourrait aider à résoudre des problèmes importants tels que la prévention de la pénurie alimentaire et le traitement des maladies pour sauver des vies.
Aux côtés de Roberts et Humke, l'équipe de recherche de l'Université du Minnesota comprenait le chercheur postdoctoral Roman Belli, les étudiants diplômés Erin Plasek, Sallu S. Kargbo et l'ancienne chercheuse postdoctorale Annabel Ansel.
Ce travail a été principalement financé par le Instituts nationaux de la santé et la Fondation nationale de la science. Le financement a également été assuré par quatre bourses de recherche supérieures parrainées par l'Université du Minnesota et par un financement de démarrage fourni par le Département de chimie.
