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Des progrès dans l'étude de la chiralité

Des scientifiques financés par l'UE et recherchant les causes d'une forte activité optique ont mis au point une nouvelle catégorie de macromolécules chirales et stables, des oligomères alléno-acétyléniques. Elles sont intéressantes pour la chimie à cause de leurs exceptionnelles propriétés chiro-optiques, ainsi que pour d'autres usages.
Des progrès dans l'étude de la chiralité
L'activité optique des molécules chirales est de faire tourner la polarisation de la lumière, dans le sens horaire ou anti-horaire. Les alléno-acétylènes du projet sont des molécules chirales énantiopures, dotées d'une forte activité optique.

Les chercheurs du projet HELICALLENES (Helical alleno-acetylenic oligomers with high chiroptical activity) ont formé des assemblages supramoléculaires d'alléno-acétylènes, afin d'étudier les relations entre leur structure et leurs propriétés.

Les scientifiques ont associé des calculs avec une étude expérimentale d'oligomères et de macrocycles alléno-acétyléniques, avec divers linkers, démontrant que le fort effet Cotton est une caractéristique de ces molécules. Ces travaux ont aussi mis en évidence la structure hélicoïdale de ces molécules, dont la chiralité dépend de celle des monomères de base.

Une autre découverte a été de constater que les ligands alléno-acétyléniques énantiopurs s'assemblent de manière diastéréosélective en présence de sels de zinc (II), formant des hélices à triple brin. Le point remarquable, et rare, tient à ce que cette structure en hélice est assez spacieuse pour encapsuler des molécules organiques. Le spectre de dichroïsme circulaire des hélices s'est avéré extrêmement sensible à la nature de ces molécules hébergées.

Ces matériaux chiraux ont démontré une affinité particulière pour des molécules non chirales et non chromophores, typiquement trouvés dans l'eau, et peuvent donc servir à les détecter.

Les chercheurs ont ensuite synthétisé des structures hélicoïdales plus étendues, avec deux cavités séparées. La liaison indépendante de petites molécules dans chaque cavité serait le premier cas signalé d'intégration de plusieurs hôtes dans des hélices énantiopures. L'effet Cotton était plus important qu'avec des structures hélicoïdales plus courtes.

Les chercheurs ont constaté que des brins énantiopurs d'alléno-acétylènes s'assemblaient en présence des sels d'argent (I), formant des hélices à double brin. L'augmentation de la polarité du solvant formait des structures interverrouillées avec une morphologie unique et une augmentation notable de l'effet Cotton.

L'usage de ces matériaux chiraux comme détecteurs sensibles et sélectifs pour des solutions aqueuses pourrait avoir un important impact socioéconomique. En outre, ces matériaux dotés de remarquables propriétés chiro-optiques ont la capacité de s'assembler en présence de certains sels, ce qui pourrait les rendre utiles pour de futurs dispositifs d'optoélectronique.

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Mots-clés

Oligomères alléno-acétyléniques, chimie supramoléculaire, reconnaissance de molécules, activité optique, molécules chirales, énantiopur, effet Cotton, détection d'analyte