Influence du spin d’un ion métallique sur la réactivité moléculaire

Température, lumière, pression ou environnement chimique, de nombreux stimuli peuvent induire une commutation à transition de spin. Cette propriété liée au comportement quantique des électrons se manifeste pour un nombre limité d’ions métalliques tels que l’ion ferreux (Fe(II)), et permet de le stabiliser dans deux états électroniques. Dans l’état appelé « bas spin », tous les électrons sont par paires alors qu’à l’état haut spin, certains sont célibataires. 

C’est le cas du composé aminé [Fe(NH₂trz)₃](NO₃)₂ qui présente ces deux états stables et accessibles par une simple variation de température. En solution, la présence d’un aldéhyde dans le milieu réactionnel induit la transformation des groupements amines (NH₂) du composé en imines1 . Des scientifiques du Laboratoire de chimie de coordination (CNRS) ont réalisé une série d'expériences pour étudier la transformation de ces groupes aminés en fonction de l'état de spin du métal. En jouant sur la température pour amener l’ion fer dans l’un ou l’autre des états de spin, l’effet de ce paramètre sur la réactivité du composé a pu être clairement différencié de l'influence des autres paramètres réactionnels.

Leurs travaux montrent que le composé dans lequel de fer est à l'état haut spin est plus réactif vis-à-vis de l'aldéhyde que le complexe à l'état bas spin. Résultat qui pourrait s’expliquer par les différences d’interactions entre le solvant et le composé dans les deux états de spin. 

Les scientifiques montrent pour la première fois l’existence d’une forte synergie entre l’état de spin des ions fer et les propriétés chimiques du complexe, ouvrant la voie au contrôle de la réactivité de certains ligands organiques par l’état de spin de l’ion métallique de la molécule associée.

Rédacteur : CCdM

• 1Le groupement imine est caractérisé par une double liaison carbone-azote.