Cerca de um terço de todas as exportações suíças resultam de descobertas fundamentais na química sintética. Certos medicamentos e perfumes, assim como alimentos e produtos agrícolas - e até mesmo a famosa cor vermelha da Ferrari - são derivados de novas estruturas moleculares inventadas por cientistas suíços. Químicos da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, acabam de descobrir que ligações químicas baseadas em antimônio, um elemento esquecido no meio da tabela periódica, produzem novos catalisadores poderosos que podem ser usados ​​para estimular a transformação de uma molécula a partir de dentro. Essas ligações complementam as interações existentes, como ligações de hidrogênio convencionais ou as ligações de calcogênio mais recentes com enxofre. Esta descoberta, publicado no jornal Angewandte Chemie , pode levar à criação de novos, materiais inovadores. Isso desencadeou uma pequena revolução entre os químicos sintéticos, que sempre acreditou que havia um limite para o número de ligações possíveis para construir novos catalisadores.

A pesquisa básica em química requer criatividade. Mas os químicos precisam de ferramentas específicas. Para induzir uma transformação molecular, a molécula de substrato deve entrar em contato com um elemento do catalisador. Em condições normais, essa ligação é hidrogênio. Mas as possibilidades criativas são reduzidas quando restritas a este único elemento. Encontrar novas maneiras de iniciar o contato entre as moléculas tornaria possível transformá-las de forma diferente, permitindo assim que os químicos criem novos materiais. "É por isso que minha equipe está constantemente procurando por novas ligações para catálise, "explica Stefan Matile, professor do Departamento de Química Orgânica da Faculdade de Ciências da UNIGE. "Depois de descobrir a ligação à base de enxofre para catálise, calcogênio, dois anos atrás, decidimos olhar para outra categoria na tabela periódica, elementos pnictogênicos, que se distinguem por seus componentes metálicos. "Nitrogênio, fósforo, arsênico, antimônio e bismuto pertencem a esta categoria.

Desenterrar novos vínculos para a catálise requer inovação. "A pesquisa geralmente se concentra no estudo dos elétrons dos elementos. Fizemos a abordagem oposta - examinamos apenas os espaços vazios deixados pelos elétrons, que são essenciais para a construção molecular, para que pudéssemos procurar novas interações possíveis, "diz o professor Matile. Elementos pnictogênicos pesados, como frutas maduras, são mais flexíveis e deformáveis ​​que o hidrogênio, que é muito compacto. Os espaços vazios são, portanto, mais acessíveis e inteligíveis para os químicos.

Sete elementos foram escolhidos pelos cientistas da UNIGE. “Os cálculos teóricos permitem uma melhor visualização dos espaços vazios, "diz Amalia I. Poblador-Bahamonde, pesquisador do Departamento de Química Orgânica da Faculdade de Ciências. "É por isso que primeiro realizamos a modelagem por computador dos sete elementos sozinhos, para que pudéssemos visualizar onde os elétrons e os espaços vazios estavam localizados. Em seguida, fizemos novamente com as moléculas a serem testadas para medir a força da nova ligação . " Quanto mais visíveis os espaços vazios da molécula se tornam, melhor o vínculo funciona, e melhor será o elemento como catalisador. Nesta fase teórica, o antimônio acabou sendo o melhor dos sete elementos testados. As descobertas encorajaram os químicos a se concentrarem nos elementos da parte inferior da tabela periódica, área pouco explorada na química orgânica.

Baseando seu trabalho na modelagem teórica, os químicos estudaram as ligações usando ressonância magnética nuclear, o que permite visualizar as moléculas e as transformações em sua estrutura. "Nossos resultados foram perfeitamente consistentes com as previsões teóricas, "diz Sebastian Benz, um Ph.D. aluno da equipe do professor Matile. "O antimônio provou ser ultraeficiente mais uma vez, até 4, 000 vezes mais rápido do que os outros elementos testados na criação de uma nova estrutura. "

O antimônio acabou sendo uma surpresa para os pesquisadores da UNIGE. Foi usado como maquiagem para os olhos no antigo Egito antes de cair no esquecimento. Esta pesquisa coloca o elemento de volta no centro das atenções, tudo graças às qualidades excepcionais que mostrou para a transformação molecular. "O antimônio não é apenas ultrarrápido, mas também - ao contrário de outros catalisadores que agem na superfície da molécula - ele funciona de dentro. Isso afeta todo o ambiente do material e permite que o químico seja mais preciso ao realizar as transformações, "diz o professor Matile.

As ligações do pnictogênio com o antimônio são as terceiras ligações para a catálise descobertas pelos químicos da UNIGE, seguindo ligações ânion-π e ligações calcogênicas com enxofre. Todos os três introduzem novas maneiras de olhar para as transformações moleculares e abrem perspectivas não experimentadas. "Não temos a intenção de parar por aí, claro. Continuaremos procurando por novos vínculos e maneiras de fazer uso deles, "diz o professor Matile. Os pesquisadores desenvolveram as primeiras enzimas que trabalham com ligações ânion-π, feito no Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) Engenharia de Sistemas Moleculares, e as primeiras sondas fluorescentes que podem visualizar forças mecânicas em células vivas graças às ligações de calcogênio com enxofre, feito no NCCR Chemical Biology da UNIGE.