La mécanochimie, un renouveau pour la RMN de l'oxygène-17

02 juin 2017

Résultats scientifiques Instruments et analyse

L’oxygène, élément le plus abondant à la surface de la Terre, est un constituant essentiel des organismes vivants et du monde minéral. Il est donc primordial de visualiser comment il interagit avec son environnement à l’échelle atomique pour comprendre en détail les propriétés des molécules et matériaux qui nous entourent.

Hélas, très peu de techniques permettent d’analyser l'environnement atomique de l’oxygène, notamment au sein de systèmes complexes comme les matériaux désordonnés ou les organismes vivants. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) en est une, mais ne s’applique qu’à l’isotope 17 de l’oxygène qui n’est présent naturellement qu’à hauteur de 0,04 %. D’où la nécessité, dans la plupart des cas, d’enrichir en oxygène-17 les systèmes pour pouvoir les étudier. Problème : les voies d’enrichissement actuelles sont difficiles, lentes, et les précurseurs enrichis pour fournir l’oxygène-17 sont très coûteux …

C’est pourquoi les chercheurs de l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) en collaboration avec des équipes de l’Institut des biomolécules Max Mousseron (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) et du Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Sorbonne Universités) ont mis au point une nouvelle méthode d’enrichissement isotopique en oxygène-17 très simple à mettre en œuvre, rapide et peu coûteuse (gain d’un ordre de grandeur environ sur le coût et le temps de réaction). Pour la première fois, ils ont montré qu’il était possible d’avoir recours à la mécanochimie (technique de synthèse fondée sur l'utilisation des forces mécaniques en chimie, en plein essor actuellement pour la préparation de molécules et matériaux), pour enrichir isotopiquement en oxygène-17 toute une variété de composés organiques et inorganiques. Cette technique, qui assure un contact intime entre les composés que l’on souhaite traiter et l’eau enrichie qui va fournir l’oxygène-17, réduit le temps de réaction et la quantité d’eau enrichie nécessaire, donc le coût. Ces résultats laissent présager une réelle popularisation de la RMN de l’oxygène-17 dans les années à venir, et, a fortiori, une meilleure compréhension de la structure et de la réactivité de nombreux systèmes à base d’oxygène.