Chiral discrimination in jet-cooled complexes

La discrimination chirale joue un rôle fondamental dans la chimie du vivant et repose sur la formation de paires de contact diastéréoisomères, souvent transitoires, qui impliquent des interactions spécifiques. L’utilisation conjointe des jets supersoniques et de la spectroscopie laser offre un moyen unique de stabiliser et de caractériser ces complexes faiblement liés en phase gazeuse, et permet ainsi d’étudier à l’échelle moléculaire la nature des forces responsables de la reconnaissance chirale.
Le principe de l’expérience repose sur la complexation d’un chromophore fluorescent chiral, sous une forme énantiomère donnée, par les deux énantiomères d’une molécule chirale. La non-équivalence des complexes diastéréoisomères ainsi formés se manifeste par un déplacement spécifique des niveaux d’énergie, que ce soit dans l’état électronique fondamental ou excité, dans les états vibrationnels, ou dans l’ion. Les déplacements spécifiques des transitions électroniques et vibrationnelles sont utilisés pour caractériser spectroscopiquement les complexes diastéréoisomères.

On présentera ici deux aspects, énergétique et structural. L’énergie de liaison de complexes diastéréoisomères formés entre deux alcools a été obtenue en mesurant le seuil d’apparition de l’ion fragment résultant de l’ionisation dissociative du complexe. Dans le cas présenté ici (1-phényl éthanol/butan-2-ol), le complexe homochiral est plus lié que le complexe hétérochiral de 0,7~kcal/mol. L’étude de systèmes mettant en jeu plusieurs liaisons hydrogène a été abordée dans le cas de complexes formés entre un alcool fluorescent et un aminoalcool. Des expériences de spectroscopie vibrationnelle utilisant des méthodes de double résonance, couplées à des calculs de chimie quantique, montrent que les deux sites d’interaction de l’aminoalcool (OH et NH₂) entrent en compétition pour la formation d’un complexe, et que cette compétition dépend de la chiralité.