L’hydrure de calcium est un agent desséchant puissant et un agent réducteur utilisé dans des protocoles biochimiques anhydres. Il est particulièrement employé pour le séchage des solvants avant des réactions sensibles à l’humidité telles que les formations de réactifs de Grignard et les réductions médiées par hydrure en synthèse de nucléotides, où un contrôle strict de la teneur en eau est essentiel pour l’efficacité et la reproductibilité des réactions.
Propriétés chimiques
L’hydrure de calcium (CaH₂, masse molaire 42,09 g/mol) se présente sous forme d’une poudre grise orthorhombique, avec une densité de 1,70 g/cm³ et un point de fusion de 816 °C, se décomposant au-delà de 1000 °C. Il possède une structure d’hydrure ionique analogue au réseau de type cotunnite, dans laquelle les cations Ca²⁺ sont coordonnés par huit anions hydrure H⁻ selon une géométrie cubique déformée (distance Ca–H ≈ 2,42 Å). Insoluble dans la plupart des solvants organiques, il réagit vigoureusement avec l’eau selon la réaction CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂, avec dégagement de dihydrogène et une enthalpie de réaction ΔH ≈ −177 kJ/mol. Il reste stable sous atmosphère inerte jusqu’à environ 400 °C.
Applications en synthèse organique et biochimique
En synthèse organique, l’hydrure de calcium est couramment utilisé à des concentrations de 1 à 5 % (m/m) pour le séchage de solvants tels que le tétrahydrofurane (THF), l’éther diéthylique (Et₂O) et le dioxane, généralement sous atmosphère d’azote avec agitation pendant 24 à 48 heures. Ce procédé permet d’éliminer efficacement l’eau résiduelle, ainsi que les alcools et les amines, jusqu’à des niveaux inférieurs à 10 ppm, ce qui est crucial pour les réactions sensibles à l’humidité, notamment les additions d’organolithiens sur des composés carbonylés et les stratégies de protection par groupes silylés.
En chimie des peptides, il est utilisé pour le prétraitement de solvants tels que le diméthylformamide (DMF) employés dans les réactions de couplage basées sur la stratégie Fmoc, contribuant à limiter des réactions secondaires telles que la formation d’aspartimide. En biologie moléculaire, il est également utilisé pour purifier des solvants destinés à la synthèse d’oligonucléotides par la méthode des phosphoramidites, où le maintien d’une teneur en eau inférieure à 5 ppm est essentiel pour atteindre des rendements de couplage supérieurs à 98 %.
