Quando os cientistas desenvolvem as fórmulas químicas para novos produtos, como combustíveis e medicamentos, eles frequentemente precisam primeiro criar moléculas que não existiam anteriormente.

Um passo básico para a criação de novas moléculas é quebrar e reformar seletivamente as ligações químicas que conectam os átomos que as constituem. Um dos principais desafios é que a ligação entre os átomos de carbono e hidrogênio - os blocos de construção de muitas moléculas - é excepcionalmente forte, então os químicos muitas vezes têm que recorrer ao uso de produtos químicos raros e caros, como irídio, para convertê-lo em outro, tipos mais úteis de ligações químicas. Os cientistas se referem a esse processo como "funcionalização" das ligações.

Agora, uma equipe de químicos da UCLA desenvolveu uma nova técnica para quebrar as ligações carbono-hidrogênio e fazer ligações carbono-carbono. A abordagem usa catalisadores feitos de dois elementos abundantes e baratos, silício e boro. Sua pesquisa foi publicada em Ciência .

Hosea Nelson, um professor assistente de química e bioquímica da UCLA e autor sênior do estudo, disse que a indústria de energia está interessada em pegar moléculas de hidrocarbonetos muito simples como o metano e transformá-las em novos combustíveis.

"Este novo método permitirá aos cientistas incorporar metano em moléculas maiores, " ele disse.

Outra aplicação potencial seria a conversão de metano, um dos principais componentes do gás natural, em algo que é mais denso e fácil de conter depois de ter sido retirado da Terra. O processo atual é complicado porque o metano, um gás leve, tende a escapar para a atmosfera.

Nelson colaborou no estudo com os alunos de graduação da UCLA Brian Shao, Alex Bagdasarian e Stasik Popov.

Os pesquisadores usaram sua nova técnica para criar um composto semelhante a um cátion fenil, uma substância química que foi estudada teoricamente, mas raramente investigada em experimentos de laboratório reais. Eles então usaram o composto para cortar as ligações carbono-hidrogênio no metano e no benzeno, que lhes permitiu inserir outros átomos e formar ligações carbono-carbono, que são os blocos básicos de construção das moléculas que constituem os organismos vivos, bem como combustíveis e produtos farmacêuticos.

Além de demonstrar que existem compostos do tipo fenil cátion, a nova técnica permite que moléculas complexas sejam montadas em muito menos etapas de reação do que era possível anteriormente, o que poderia economizar tempo e dinheiro aos fabricantes de produtos químicos e farmacêuticos. Outra vantagem do método é que, ao contrário das abordagens anteriores, pode ser realizado em temperaturas e pressões de gás facilmente atingíveis em um laboratório.

O processo também pode ser usado para alterar as moléculas em produtos farmacêuticos existentes para torná-los mais eficazes, mais seguro ou menos viciante.

Os químicos testaram sua técnica usando amostras muito pequenas de reagentes - muito menos do que um grama. Mas Nelson tem esperança de que a metodologia possa ser ampliada para ser útil em uma ampla gama de reações químicas do mundo real.