Pela primeira vez, os pesquisadores descobriram uma maneira simples e altamente eficiente de produzir certos tipos de compostos orgânicos. A equipe do Departamento de Química da Universidade de Tóquio relatou que seu novo método - que usa um novo catalisador de ferro - pode não apenas simplificar a síntese orgânica, mas também reduzir os custos e reduzir o desperdício de produtos. Isso pode ter enormes implicações para indústrias como a farmacêutica, petroquímica, materiais e muito mais.

Os compostos orgânicos são essenciais para quase tudo. A lista é interminável:combustíveis, remédios, alimentos, detergentes, solventes, plásticos e, claro, a própria vida. Os produtos químicos orgânicos estão literalmente em toda parte, até mesmo nas frias profundezas do espaço. Existem muitos tipos diferentes, alguns são produzidos por organismos vivos e alguns são sintetizados em laboratórios por processos químicos complexos. Esses processos têm custos financeiros e materiais que o professor Eiichi Nakamura, investigador principal do estudo, visa cortar.

"Senti-me atraído por investigar o uso do ferro como catalisador para acelerar as reações, "disse Nakamura." É intrigante como, por um lado, é barato, abundante e não tóxico, mas, por outro lado, é difícil controlar a capacidade catalítica do ferro devido ao seu comportamento eletrônico complexo. "

Então, como o ferro pode ajudar a reduzir custos?

Tudo se resume a como as moléculas componentes se unem para formar outras mais complexas, como os compostos orgânicos sempre tão úteis mencionados acima. Geralmente são combinações de hidrocarbonetos simples - moléculas com ligações carbono-hidrogênio (C-H) - em arranjos específicos. Diferentes ligações C-H se combinam para produzir diferentes funcionalidades no composto resultante.

Contudo, deixados por conta própria, muitas ligações C-H tendem a se ligar a outras ligações idênticas, o que não produz um produto útil. Isso é chamado de homoacoplamento e o resultado é considerado desperdício. O que Nakamura e seus colegas fizeram foi ajustar um catalisador de ferro inédito de seu tipo para que ele selecione quais ligações C-H combinar e quais pares de ligações rejeitar. Desta forma, há menos homocoupling e menos desperdício geral.

"Nosso grupo investigou a reatividade dos catalisadores de ferro por mais de 10 anos, "continuou Nakamura." A parte mais difícil da pesquisa, mas também o mais gratificante, estava elucidando o mecanismo por trás das reações que buscávamos. "

Este mecanismo é uma série de eventos que tomam uma quantidade de moléculas de origem, principalmente os hidrocarbonetos simples que o químico deseja ligar, e fornece uma quantidade de compostos mais complexos após um certo tempo.

Esses eventos ocorrem em vasos de reação em que átomos e até mesmo componentes subatômicos são movidos e descartados conforme necessário por diferentes substâncias que controlam as reações.

Mas servindo de palco para toda essa ação está o catalisador de ferro, sem o qual os hidrocarbonetos não teriam onde realizar sua dança química. Nesta analogia, o catalisador também desempenha o coreógrafo, orquestrar essas rotinas no nível atômico.

Com eventos acontecendo em escalas tão pequenas, é difícil imaginar como Nakamura e sua equipe podem realmente saber o que está acontecendo, mas eles têm truques inteligentes para ver a performance sem interromper os proverbiais dançarinos.

"Marcamos uma ligação C-H com um isótopo de hidrogênio chamado deutério, em seguida, interrompeu a reação no meio do caminho para medir como esse deutério havia mudado, "concluiu Nakamura." Vimos que o deutério se ligou aos agentes de reação de uma maneira tão específica que apoia fortemente o meu mecanismo teorizado. É um dos resultados mais emocionantes que já vi. "