Dans un particular nombre de processus biologiques, les agrégats fer-soufre jouent un rôle very important, où ils agissent comme cofacteurs des enzymes. Une recherche publiée dans Angewandte Chemie montre maintenant que les amas cubiques peuvent supporter des états de liaison inhabituels. Cette étude montre que le cluster résiste bien à une liaison multiple entre le fer et l’azote – un motif structurel qui peut être impliqué dans la fixation biologique de l’azote.



Les agrégats constitués d’atomes de fer et de soufre sont des cofacteurs essentiels pour un selected nombre d’enzymes, en particulier dans les processus biologiques impliquant le transfert d’électrons. Par exemple, les bactéries fixatrices d’azote utilisent des amas de fer-soufre pour convertir l’azote de l’air en composés azotés utiles. Pour comprendre cet critical processus biologique, les scientifiques approfondissent les relations de liaison possibles entre les atomes d’azote et de fer dans de tels groupes.

Daniel Suess et ses collègues, du Massachusetts Institute of Technological innovation à Cambridge, aux États-Unis, ont maintenant étudié la capacité du cluster à previous des liaisons inhabituelles entre le fer et l’azote. Une double liaison, qui fait partie d’un groupe chimique appelé imide, peut jouer un rôle dans la fixation de l’azote.



Pour construire l’imide, l’équipe a commencé par produire un amas de fer-soufre en forme de cube. Les huit coins du cube sont occupés par une alternance d’atomes de fer et de soufre trois des atomes de fer sont protégés par des espèces chimiques servant de ligands. Ces ligands ne se lient pas directement aux atomes, mais les protègent simplement à la spot. L’atome de fer non blindé restant de l’amas était lié à un ligand chlorure remplaçable. Une sélection minutieuse des réactifs a permis à l’équipe d’échanger l’ion chlorure puis, par oxydation avec un réactif contenant de l’azote, la double liaison délicate entre l’atome de fer special et l’atome d’azote – et donc le groupe imide – s’est formée..

Les chercheurs s’attendaient à ce que la double liaison fer-azote puisse fortement déformer la structure de l’amas. Au lieu de cela, à leur grande shock, ils n’ont observé que des changements structurels mineurs. Les études spectroscopiques des auteurs expliquent cette découverte : l’imide riche en électrons repousse la densité électronique des atomes de soufre et de fer voisins, et la totalité de ces effets mineurs est ce qui permet à l’amas d’accueillir la liaison imide. « Ces résultats démontrent une interaction dynamique entre les liaisons fer-azote, fer-soufre et fer-fer », déclarent les auteurs.

Le nouveau cluster lié à l’imido a été capable de cliver de faibles liaisons carbone-hydrogène à partir de réactifs organiques. Les auteurs ont l’intention d’utiliser ces études comme stage de départ pour une étude moreover approfondie de la réactivité des amas fer-soufre liés à l’imide. « Cela fulfilled en évidence la promesse d’exploiter la synergie entre la robustesse structurelle et la flexibilité électronique de ces cofacteurs fondamentaux », déclare Suess.