Pour la première fois dans l'histoire, une liaison carbone-carbone à un électron a été découverte, les scientifiques recherchaient cette liaison depuis longtemps et leur recherche a finalement pris fin. Il y a environ 90 ans, l'ingénieur chimiste américain Linus Pauling proposait un concept unique. Il a supposé que la formation d’une liaison entre deux atomes ne nécessite pas nécessairement deux électrons ou plus ; une liaison covalente avec un électron peut également exister. À l’époque, Pauling n’avait pas accès aux outils nécessaires pour observer de telles connexions. Sa théorie a été prouvée en 1998, lorsque les scientifiques ont découvert pour la première fois une liaison à un électron dans le phosphore.
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Depuis lors, de telles liaisons ont également été découvertes dans l’hydrogène et d’autres éléments, mais aucun scientifique n’a jamais découvert de liaison carbone-carbone à un électron. Cependant, une équipe de chercheurs de l'Université japonaise d'Hokkaido a découvert pour la première fois une liaison covalente à un électron entre deux atomes de carbone. Certains experts considèrent cette découverte comme un miracle.
Deux atomes de carbone ont tendance à former des liaisons avec deux électrons partagés. Les liaisons covalentes à un seul électron sont très actives chimiquement et moins stables car elles ont une faible force de liaison. Tous ces facteurs rendent l’isolement des atomes de carbone liés par un électron une tâche très difficile. C'est pourquoi, "bien que plusieurs études pionnières aient rapporté des liaisons monoélectroniques entre hétéroatomes, les preuves directes de liaisons monoélectroniques entre atomes de carbone restent insaisissables", notent les auteurs de l'étude.
La seule façon possible d’y parvenir est de créer un composé capable de stabiliser cette liaison. Pour ce faire, les auteurs de l’étude ont réalisé une réaction d’oxydation du dérivé de l’hexaphényléthane à l’aide de l’iode. Ce dérivé contenait une liaison covalente très allongée entre deux atomes de carbone.
Des cristaux violets se sont formés à la suite de la réaction. Lorsque les chercheurs ont utilisé la diffraction des rayons X pour étudier les cristaux, ils ont remarqué que les deux atomes de carbone allongés étaient réunis par la formation d’une liaison covalente à un électron entre eux. Ces résultats ont ensuite été vérifiés à l’aide de la spectroscopie Raman, une technique utilisée pour étudier la composition moléculaire et la disposition des matériaux. Les résultats de cette analyse ont confirmé la présence d'une liaison C-C à un électron.
"Ainsi, ces résultats fournissent la première preuve expérimentale de l'existence d'une liaison covalente carbone-carbone à un électron, ce qui devrait ouvrir la voie au développement ultérieur de la chimie de ce type de liaison peu étudié", a déclaré Takuya Shimajiri. , premier auteur de l'étude et professeur associé à l'université de Tokyo
Le carbone est l’ingrédient le plus important pour la vie et pour la plupart des éléments qui soutiennent la vie sur Terre. Des cellules de votre corps à la voiture que vous conduisez en passant par la nourriture que vous mangez, presque tout ce que vous voyez et utilisez contient du carbone.
Cette recherche est importante car « clarifier la nature des liaisons sigma à un électron entre deux atomes de carbone est important pour une compréhension plus approfondie des théories des liaisons chimiques et fournira des informations plus approfondies sur les réactions chimiques », a déclaré Yusuke Ishigaki, l'un des auteurs de l'étude. et professeur à l'Université d'Hokkaido.
Cependant, les auteurs de l'étude ne sont pas sûrs que leurs recherches puissent avoir des applications pratiques, mais ils supposent que "cela sera dans les manuels".
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