Composés à base d'or

L'or utilisé comme catalyseur

Avant les années 1980, on considérait que l'or présentait une activité catalytique limitée. Toutefois, les percées réalisées par des pionniers comme F. Dean Toste et Alois Fürstner ont réhabilité l'or jusqu'à lui prêter un rôle essentiel dans la catalyse par les métaux de transition. La catalyse médiée par l'or (parfois appelée catalyse pi-acide) repose généralement sur des complexes d'or(I) à ligand phosphine. Ces types de produit sont récemment apparus comme de puissants catalyseurs de la formation de liaisons C–C, capables de dérouler différentes réactions en conditions douces, notamment des cyclopropanations, des isomérisations d'ényne, des réarrangements de Rautenstrauch, des réactions ène et des agrandissements de cycle. Le système catalytique implique habituellement un complexe de chlorure d'or(I) et de phosphine, associé à un cocatalyseur du type sel d'argent, pour générer l'espèce active in situ.

L'or a en outre su dépasser son rôle ornemental pour devenir un catalyseur d'une importance remarquable dans les procédés pharmaceutiques. Les catalyseurs à l'or jouent un rôle déterminant dans la synthèse d'intermédiaires pharmaceutiques, en augmentant le rendement de la fabrication des médicaments.

Il a été montré que la catalyse par l'or est un outil de synthèse particulièrement puissant lorsqu'il est associé à l'organocatalyse. La synergie entre les complexes de l'or et les organocatalyseurs fait preuve d'une efficacité remarquable et facilite diverses réactions, des additions de carbonyle aux cycloadditions. Cette prouesse catalytique non seulement accélère la vitesse des réactions, mais permet également de synthétiser des intermédiaires de médicament complexes avec une sélectivité fantastique. Au fur et à mesure des avancées de la recherche pharmaceutique, les systèmes catalytiques binaires composés à la fois d'or et d'organocatalyseurs continuent de redéfinir les stratégies de synthèse, ouvrant la voie à des procédés de développement de médicament plus simples et plus respectueux de l'environnement.

Le chlorure d'or

Le chlorure d'or(III), composé formé par l'association d'or et de chlore, possède par nature une structure monoclinique. On peut le trouver sous deux formes : l'une hydratée, l'autre anhydre. Toutes deux sont des solides hygroscopiques et sensibles à la lumière. Le chlorure d'or(III) est un acide de Lewis qui réagit avec HCl pour former HAuCl4.

Il sert de catalyseur en synthèse organique, où il facilite la création de structures moléculaires complexes, essentielles aux avancées dans le secteur pharmaceutique. Ses propriétés antimicrobiennes intéressent également la recherche sur les nouveaux antibiotiques, qui vise les infections résistant aux médicaments.

En outre, la décomposition thermique du chlorure d'or(III) produit du chlorure aureux, également connu sous le nom de chlorure d'or(I). Il a une structure cristalline tétragonale et est légèrement soluble dans l'eau. Le chlorure d'or(I) sert de catalyseur en présence d'amines pour réaliser une catalyse synergique dans la fonctionnalisation des aldéhydes et former des aldéhydes alcynyliques et des aldéhydes allényliques par α-alcynylation et α-allénylation.

Le chlorure d'or trihydraté est un composé cristallin associant de l'or, du chlore et des molécules d'eau. Il sert de réactif en chimie analytique, où il facilite l'identification et la quantification de certaines substances. Il intervient également dans la synthèse de plusieurs composés à base d'or. Il joue en outre un rôle crucial dans le procédé de galvanoplastie, qui permet de déposer de l'or sur d'autres surfaces métalliques. Le chlorure d'or(III) trihydraté est aussi un précurseur essentiel dans la synthèse de nanoparticules d'or par différentes méthodes. Par exemple, la méthode de Turkevich utilise HAuCl4 pour synthétiser des particules de 20 nm. La méthode de Brust-Schiffrin a été mise au point pour contrôler la taille des NP d'Au et leur assurer un faible degré de dispersion en utilisant une solution de HAuCl4.

Les nanoparticules d'or

Les nanoparticules colloïdales, aussi connues sous le nom de nanoparticules d'or (NP d'Au), possèdent différentes fonctions de surface ainsi que d'excellentes propriétés thermo-mécaniques, une grande surface et une faible toxicité. Ces nanoparticules sont communément produites en milieu liquide par réduction de l'acide chloraurique. Une fois dissous, l'acide est rapidement mélangé à un agent réducteur. Ce procédé provoque la réduction des ions Au3+ en atomes d'or neutres. Au fur et à mesure de l'apparition de ces atomes d'or, la solution se sursature, provoquant la précipitation de particules d'or de taille sub-nanométrique.

Du fait de leur structure sphérique, de leur rapport surface/volume élevé et de leur excellente biocompatibilité, les nanoparticules d'or sont couramment utilisées dans les applications biomédicales, notamment le diagnostic basé sur des capteurs électrochimiques et l'administration des médicaments. Elles permettent aussi de détecter certains biomarqueurs dans le diagnostic de maladies cardiaques, de cancers et d'agents infectieux. On retrouve également souvent des nanoparticules d'or dans les dosages immunologiques à flux latéral, dont un exemple bien connu dans nos foyers est le test de grossesse réalisé à domicile. Elles peuvent aussi être conjuguées à des agents thérapeutiques en raison de leur rapport surface/volume extrêmement élevé. Les nanoparticules d'or sont capables de produire de la chaleur lorsqu'elles sont exposées à une lumière d'une longueur d'onde comprise entre 700 et 800 nm. Cette faculté leur permet de détruire certaines tumeurs. Lorsqu'une lumière est appliquée à une tumeur contenant des nanoparticules d'or, ces dernières s'échauffent rapidement et tuent alors les cellules tumorales. Ce traitement est appelé thérapie par hyperthermie ou thermothérapie.

On retrouve aussi des nanoparticules d'or en microscopie en champ sombre par diffusion résonante dans la détection des cellules microbiennes et de leurs métabolites, dans la bio-imagerie des cellules tumorales et dans l'identification des récepteurs à leur surface. Elles permettent également d'étudier l'endocytose. Par ailleurs, des nanoparticules d'or recouvertes d'ADN peuvent être injectées dans des cellules végétales et des embryons pour assurer la pénétration de l'ADN et la modification du matériel génétique, ce qui améliore la fonctionnalité des plastes végétaux.

Les nanoparticules d'or servent de catalyseur dans diverses transformations organiques. Les NP d'Au sur support solide peuvent constituer des catalyseurs extrêmement actifs dans la catalyse hétérogène et l'oxydation de CO. Elles peuvent être utilisées dans certaines réactions organiques telles que les réactions d'oxydation/réduction et de couplage C-C.

Les nanotiges d'or

Les nanotiges d'or (AuNR) ont une structure en forme de bâtonnet, qui présente des propriétés optiques uniques avec une bande de forte absorption dans le spectre visible. Faciles à ajuster sur différentes longueurs d'onde, les nanotiges d'or sont énormément utilisées en biologie dans les capteurs, les traitements photothermiques et les dispositifs d'imagerie. Tirant parti d'effets quantiques dépendant de leur taille et de leur forme, ces nanoparticules présentent des caractéristiques distinctives en termes d'absorption en résonance plasmonique de surface, de diffusion, de fluorescence et de photothermie, ce qui permet de les utiliser dans diverses applications comme la catalyse, la détection chimique, les biocapteurs, l'imagerie cellulaire, la bio-imagerie, l'administration de médicaments et de gènes, et les traitements photothermiques. Leur marquage fluorescent augmente l'émission des fluorophores, ce qui les transforme en nanosondes double mode pour les applications combinées d'administration de médicament et de bio-imagerie.