O diródio (mostrado em azul) impulsiona a reação, enquanto a forma do andaime em torno dele controla em qual ligação C-H o catalisador funciona. Crédito:Kuangbiao Liao, Emory University.
Os químicos desenvolveram outro catalisador que pode ativar seletivamente uma ligação carbono-hidrogênio, parte de uma estratégia contínua para revolucionar o campo da síntese orgânica e abrir um novo espaço químico.
O jornal Natureza está publicando o trabalho de químicos da Emory University, seguindo o desenvolvimento de um catalisador semelhante no ano passado. Ambos os catalisadores são capazes de funcionalizar seletivamente as ligações não reativas de carbono-hidrogênio (C-H) de um alcano sem usar um grupo de direcionamento, ao mesmo tempo que mantém o controle virtualmente total da seletividade do local e da forma tridimensional das moléculas produzidas.
"Alcanos têm muitas ligações C-H e mostramos no ano passado que podemos trazer um de nossos catalisadores e arrancar uma dessas ligações em particular e torná-la reativa, "diz Huw Davies, um professor Emory de química orgânica cujo laboratório conduziu a pesquisa. "Agora estamos relatando um segundo catalisador que pode fazer a mesma coisa com outra ligação C-H. Estamos construindo a caixa de ferramentas, e temos mais catalisadores em preparação que continuarão a expandir a caixa de ferramentas para essa nova forma de fazer química. "
A funcionalização seletiva de C-H é uma promessa particular para a indústria farmacêutica, Davies acrescenta. "É uma estratégia tão nova para fazer compostos químicos que vai abrir um novo espaço químico e a possibilidade de fazer novas classes de medicamentos que nunca foram feitos antes."
Alcanos são as moléculas mais simples, consistindo apenas de átomos de hidrogênio e carbono. Eles são baratos e abundantes. Até o recente desenvolvimento dos catalisadores pelo laboratório Davies, Contudo, alcanos foram considerados não funcionais, ou não reativo, exceto em situações incontroláveis, como quando estavam queimando.
O primeiro autor do Natureza o papel é o estudante de pós-graduação em química Emory Kuangbiao Liao.
O dirhodium (mostrado em azul) conduz a reação, enquanto a forma do andaime em torno dele controla em qual ligação C-H o catalisador funciona. Crédito:Kuangbiao Liao, Emory University.
Davies é o diretor do Centro de Funcionalização C-H seletiva (CCHF) da National Science Foundation, que se baseia em Emory e abrange 15 grandes universidades de pesquisa de todo o país, bem como parceiros industriais. A NSF concedeu recentemente ao CCHF um financiamento renovado de US $ 20 milhões nos próximos cinco anos.
O CCHF está liderando uma mudança de paradigma em síntese orgânica, que tradicionalmente se concentra na modificação reativa, ou funcional, grupos em uma molécula. A funcionalização do C-H quebra esta regra de como fazer compostos:ela ignora os grupos reativos e faz a síntese no que normalmente seriam consideradas ligações inertes de carbono-hidrogênio, abundante em compostos orgânicos.
"Vinte anos atrás, muitos químicos chamavam a ideia de funcionalizar seletivamente as ligações C-H de ultrajante e impossível, "Davies diz." Agora, com todos os resultados provenientes do CCHF e de outros grupos de pesquisa em todo o mundo, eles estão dizendo:'Isso é incrível!' Estamos começando a ver alguns avanços reais neste campo. "
Muitas outras abordagens em desenvolvimento para funcionalização C-H usam um grupo de direção - uma entidade química que se combina a um catalisador e, em seguida, direciona o catalisador para uma ligação C-H particular.
O laboratório de Davies está desenvolvendo um conjunto de catalisadores dirhodium que contornam a necessidade de um grupo de direção para controlar a funcionalização C-H. Os catalisadores dirhodium são encerrados dentro de um andaime tridimensional.
“O dirhodium é o motor que faz a química funcionar, "Davies diz." O formato do andaime em torno do diródio é o que controla em qual ligação C-H o catalisador funciona. "
