Un bore contre-nature pour de nouvelles applications en chimie

Transformer le bore, un élément chimique avide d’électrons, en une entité riche en électrons, c’est-à-dire l’inverse de ce que prédit la littérature, telle est la prouesse réalisée pour la première fois, par une collaboration franco-germano-américaine impliquant l’Unité mixte internationale UCR/CNRS Joint Research Chemistry Laboratory à l’Université de Californie et l’Université de Marburg en Allemagne. Aujourd’hui utilisés notamment dans les lessives et les matériaux à base de verre, les composés du bore pourraient ainsi trouver de nouvelles applications dans le domaine de la catalyse aussi bien pour la fabrication de médicaments que celle de matières premières. Ces travaux sont publiés le 29 juillet 2011 dans la revue Science.

Granules de bore élémentaire © Xvazquez

Le bore est un élément chimique non toxique et relativement abondant sur Terre. Ses composés sont utilisés dans domaines très variés : les verres, les pesticides, les agents de blanchiment comme les lessives ou les détergents, l’industrie des semi-conducteurs (comme accepteur d’électron ou dopant de type p), etc. Le bore et ses composés possèdent un déficit électronique : ce sont des composés avides d’électrons. À ce titre, au cours des réactions chimiques, ils se lient aisément avec des espèces riches en électrons, comme les composés de l’azote, afin de combler cette lacune. Très étudiée, la chimie du bore ne semblait pas prête à réserver de grandes surprises.

Pourtant, des chimistes franco-américains de l’Unité mixte internationale UCR/CNRS Joint Research Chemistry Laboratory, en collaboration avec des théoriciens allemands, sont parvenus pour la première fois à préparer un composé du bore agissant comme un donneur d’électrons. Pour cela, ils ont imaginé une astuce pour tromper le bore : son noyau reste identique, mais son environnement est modifié de manière à ce qu’il se comporte comme un azote en quelque sorte. Au moyen d’une technique ingénieuse, les scientifiques ont synthétisé un borane (molécule formée d’atomes de bore et d’hydrogène) complètement nouveau. Loin d’être déficient en électrons, ce borane possède une paire d’électrons supplémentaire sur l’atome de bore. Il se comporte donc comme une entité avec un excès d’électrons, ce qui laisse espérer des réactions totalement inédites.

La réactivité de ces nouveaux composés diffèrera complètement de celle des boranes connus. Une nouvelle chimie s’ouvre pour le bore. De nombreuses applications sont attendues, principalement en catalyse organométallique et organique, aussi bien pour la fabrication de médicaments que celle de matières premières. Beaucoup de réactions chimiques sont possibles grâce à des catalyseurs, eux-mêmes formés de complexes métalliques stabilisés et solubilisés par la présence de ligands (donneurs d’électrons). Disposer de nouveaux ligands constitués de bore démultiplierait les possibilités de catalyseur et pourrait permettre de limiter l’utilisation de ligands comportant du phosphore (élément plus toxique que le bore et présent dans la grande majorité des ligands aujourd’hui).

Source : communiqué de presse du CNRS