As reações químicas são usadas para produzir todos os tipos de moléculas importantes, como drogas, agroquímicos e materiais.

Para criar um medicamento com propriedades específicas - polar o suficiente para se dissolver no ambiente aquoso do estômago e do sangue, mas oleosa o suficiente para passar através das células ou cruzar a barreira hematoencefálica - os químicos geralmente trocam as matérias-primas.

Agora, um estudo da Universidade de Michigan mostrou que é possível alterar as propriedades das moléculas modificando as condições de reação, potencialmente simplificando a maneira como drogas e outros compostos úteis são descobertos. O trabalho é publicado em Natureza .

"Imagine uma caixa de tijolos de Lego. Pegue quaisquer dois e encaixe-os. Talvez você pegue um vermelho e um azul, ou um preto e um amarelo. Mas se você só tivesse dois blocos de Lego, você ainda pode clicá-los de várias maneiras para obter formas diferentes. Imagine clicar em dois blocos de Lego usando dois divots, quatro divots, ou um divot. Você obtém formas diferentes, "disse o autor principal Tim Cernak, Professor assistente de química e química medicinal da U-M.

A equipe de Cernak está tentando fazer o mesmo com as moléculas. Tipicamente, os químicos procuram átomos com propriedades específicas para construir moléculas com os resultados desejados. Em vez de, a equipe U-M sugere o uso de diferentes condições de reação para fazer moléculas com diferentes formas e diferentes propriedades.

"Mapeando todas as reações possíveis, descobrimos que há um eixo completamente novo a considerar ao alterar as propriedades de uma molécula, "Cernak disse.

Vinte e cinco por cento das reações usadas na descoberta de medicamentos reúnem uma amina e um ácido carboxílico para formar uma ligação amida. Essas ligações são formadas pelo acoplamento do composto básico de amina com um ácido carboxílico. Agora, a equipe U-M mostrou que ajustar a forma como uma amina e um ácido carboxílico são conectados pode resultar em centenas de outras maneiras de encaixar os dois materiais de partida, cada um produzindo uma nova molécula com diversas propriedades.

Isso significa que, ao variar o catalisador e o reagente que unem a amina e o ácido carboxílico, os químicos podem projetar as propriedades que o composto exibirá. O laboratório de Cernak mostra que este método pode produzir moléculas que são ácidas, básico, lipofílico ou hidrofílico, todos iniciando a partir dos mesmos dois materiais de partida, mas usando diferentes condições de reação.

"Se estamos falando de produtos farmacêuticos, essas mudanças nas propriedades podem ser a diferença entre uma molécula que se distribui para o cérebro e uma molécula que vai para o fígado, "Cernak disse." Isso é exatamente o que os caçadores de drogas fazem:eles mudam os átomos um pouco para modular as propriedades das moléculas. Isso sempre é feito indo até a caixa de Lego e pegando diferentes peças de Lego.

"E se você pudesse fazer tudo isso com apenas duas peças de Lego simplesmente usando diferentes catalisadores para juntá-los de maneiras diferentes? Isso adiciona uma nova dimensão à exploração química do espaço."

Por exemplo, se você descarboxilar o ácido carboxílico em vez de formar uma ligação amida, você forma uma ligação carbono-nitrogênio. Se você remover a amina, você forma uma ligação carbono-oxigênio. Se você remover simultaneamente a amina e descarboxilar o ácido carboxílico, você pode fazer uma ligação carbono-carbono.

“Nós mostramos que você pode acessar carbono-nitrogênio, ligações carbono-oxigênio e carbono-carbono dos mesmos dois materiais de partida apenas por condições de reação variáveis, "Disse Cernak." A descoberta que me mantém acordado à noite é que existem centenas de outras reações que ainda não percebemos. Há muitas oportunidades nessas centenas de novas reações que estão apenas esperando para serem inventadas. "

O estudo também fornece uma estrutura computacional para inventar novas reações usando uma técnica de triagem de reação rápida desenvolvida pela Cernak.

"Estamos desenvolvendo uma interface de síntese química e ciência de dados, " ele disse.