Transformer le diazote en molécules azotées: vers des méthodes plus vertes

L'atome d'azote est un des constituants des acides aminés, son assimilation par les êtres vivants est donc primordiale. La réserve essentielle de cet élément est l'atmosphère terrestre, puisque sa forme élémentaire, le diazote (N2), en représente 80%. Le problème: N2 est une molécule très inerte, il est très difficile de la faire réagir avec d'autres éléments.

Depuis près d'un siècle, le procédé industriel Haber-Bosch permet d'effectuer chaque année la conversion de millions de tonnes de N2 en ammoniac (NH3), qui permet entre autres de synthétiser les fertilisants azotés indispensables à l'agriculture intensive. Mais ce procédé est gourmand en énergie (hautes températures et pressions) et ressources fossiles (dihydrogène (H2), mais aussi responsable d'émissions importantes de CO2.

Pour transformer N2, les scientifiques cherchent donc des méthodes plus douces, moins énergivores et plus respectueuses de l'environnement. Récemment, l'utilisation de complexes moléculaires pour activer cette molécule s'est montrée prometteuse. Des chercheurs du Laboratoire de chimie de coordination (CNRS) sont parvenus à créer des liaisons entre un des atomes d'azote de N2 et un atome de bore ou de silicium, à température ambiante et sous pression atmosphérique, c'est-à-dire sans apport énergétique important. Pour cela, ils ont utilisé une méthode inédite basée sur l'action coopérative d'un complexe métallique et d'une molécule spécifiquement synthétisée contenant un atome de bore, inspirée par la chimie récente des "Paires de Lewis Frustrées"(*). Ce travail ouvre de nouvelles perspectives quant à la transformation de cette molécule N2 abondante, mais particulièrement difficile à rendre assimilable par des organismes vivants.

Ces résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie.


Note:
(*) Les paires de Lewis frustrées sont des combinaisons de molécules non-métallique, l'une riche en électron et l'autre pauvre, qui peuvent activer de nombreuses petites molécules, soit en induisant une hétérolyse, soit par coordination.

Référence publication:
Antoine Simonneau, Raphaël Turrel, Laure Vendier & Michel Etienne
Group 6 Transition-Metal/Boron Frustrated Lewis Pair Templates Activate N2 and Allow its Facile Borylation and Silylation
Angew. Chem. 29 Août 2017
DOI: 10.1002/anie.201706226

Contact chercheur:
Antoine Simonneau, Laboratoire de chimie de coordination – Toulouse