Por mais de uma década em meados do século 20, os químicos debateram exatamente como eram os "carbocatos" - moléculas com um átomo de carbono carregado positivamente. O que é conhecido como a "visão clássica, "que foi ensinado no início daquele século, afirmou que o carbono nessas moléculas mantinha a carga; a "visão não clássica" sustentava que a carga também poderia ser compartilhada por outros átomos próximos. A teoria e o experimento eventualmente provaram que existiam carbocations não clássicos, e o debate desapareceu. Mesmo que essas estruturas existam, a maioria dos químicos acreditava, eles não tinham relevância prática.

Agora, Os pesquisadores da UCLA descobriram uma reação química - que pode algum dia ser usada para processar o petróleo em compostos úteis - na qual carbocations não clássicos desempenham papéis importantes. Os resultados, publicado em 27 de julho na revista Ciência , ressaltam a importância de cátions não clássicos - íons com menos elétrons do que prótons, e, portanto, uma carga positiva. As descobertas também oferecem uma nova reação para processar alcanos, produtos químicos encontrados nos gases metano e propano que são notoriamente difíceis de converter em outros produtos.

"Há tanto essa reação com muito potencial prático, e esta química surpreendente por trás da reação, "disse Oséias Nelson, um professor assistente de química e bioquímica da UCLA e autor sênior do estudo.

“Agora mostramos a importância dessas espécies para explicar a reatividade e seletividade, "disse Kendall Houk, Professor Saul Winstein da UCLA em Química Orgânica, um co-autor da nova pesquisa. Winstein era um professor da UCLA e um campeão do conceito de íon não clássico. Por meio de seu trabalho, UCLA tornou-se conhecida como a principal universidade para o estudo de carbocations, disse Miguel García-Garibay, reitor da Divisão de Ciências Físicas da UCLA e professor de química e bioquímica.

O laboratório de Nelson concentra-se no desenvolvimento de novas reações químicas que têm usos práticos na criação de medicamentos e no processamento de resíduos indesejados.

“Nosso objetivo é retirar o lixo da chaminé de uma refinaria e transformá-lo em produtos farmacêuticos, "Disse Nelson. Os alcanos deste tipo de resíduo representam um problema particular porque são muito estáveis ​​quimicamente, ele disse. Isso significa que é difícil quebrar as ligações que mantêm essas moléculas juntas.

Ano passado, Contudo, Nelson e seus colegas descobriram uma reação química que parecia alterar eficazmente os alcanos em um subproduto que é mais quimicamente útil. Havia apenas um problema, Disse Nelson. "Aqui estava uma reação muito poderosa, mas não pudemos explicar como ou por que funcionou, "disse ele. Ele se juntou a Houk para obter uma explicação.

Quando os pesquisadores analisaram a reação com métodos computacionais modernos, eles descobriram que a reação envolve a formação de um carbocátion não clássico.

"Esta foi uma descoberta fundamental surpreendente, "Disse Nelson." Isso introduz muitas outras questões, e pensamos que a não-classicidade dessas reações nos permitirá quebrar muitas das regras da síntese química para desenvolver novos tipos de reações. "

Uma vez que a carga é compartilhada entre vários átomos - o modelo não clássico - a molécula tem mais flexibilidade para sofrer uma gama diversificada de reações, incluindo aqueles necessários para quebrar as ligações fortes dos alcanos. Apenas olhando para as reações com dinâmica molecular, seguindo os movimentos dos átomos conforme as reações ocorrem, poderiam as reações ser compreendidas.

"Desenvolvemos uma maneira totalmente nova de pensar sobre as reações por meio de nossas simulações de dinâmica molecular, "Houk disse.

Por enquanto, os alcanos não são convertidos diretamente em drogas, mas sim em outros produtos químicos que podem ser úteis no processamento de moléculas de drogas. Nelson suspeita que a reação também tem utilidade para quebrar as longas moléculas de alcano encontradas em alguns plásticos não biodegradáveis. Seu grupo está investigando ambas as aplicações com mais detalhes.