Cientistas da Universidade de Hokkaido conseguiram sintetizar um α, derivado de α-difluoroglicina, um tipo de α-aminoácido, com base em um caminho de reação previsto por cálculos químicos quânticos. Este novo método, combinando química experimental e química computacional, poderia inovar o desenvolvimento de novas reações químicas.

Além de serem os constituintes básicos de peptídeos e proteínas em nosso corpo, α-aminoácidos são essenciais para nossa vida diária. Eles são usados ​​para suplementos nutricionais, aditivos alimentares e muitos outros produtos. Embora os α-aminoácidos naturais possam ser sintetizados de forma barata por meio de processos de fermentação convencionais, α-aminoácidos não naturais, que poderia adicionar novas propriedades aos peptídeos e proteínas, geralmente são feitos por meio de sínteses químicas.

No estudo atual publicado em Ciência Química , um grupo de cientistas do Instituto de Desenho e Descoberta de Reações Químicas (WPI-ICReDD) da universidade com foco na síntese química de α, α-difluoroglicina, um α-aminoácido fluorado não natural, o que poderia aumentar a estabilidade metabólica da molécula e a atividade biológica. Contudo, um método de síntese eficaz para o aminoácido tem sido evasivo.

Projetar novas reações com base na síntese orgânica convencional requer numerosos ensaios e erros em experimentos e as percepções de químicos especialistas. Consequentemente, muito tempo e dinheiro foram necessários para desenvolver uma reação inovadora.

Para superar esse problema, WPI-ICReDD, o novo centro de pesquisa da universidade, adoptou a sua tecnologia central apelidada de método de reacção induzida por força artificial (AFIR). O AFIR é um método computacional que aplica forças virtuais intermoleculares ou intramoleculares para realizar uma busca sistemática de vias de reação química. O grupo aplicou o método AFIR para conduzir a chamada análise retrosintética, que usa cálculos químicos quânticos para encontrar os caminhos de decomposição de um produto desejado antes de propor caminhos sintéticos de forma reversa.

Eles procuraram caminhos de decomposição de α, α-difluoroglicina e selecionou um grupo incluindo três compostos básicos e simples - amina, difluorocarbeno, e dióxido de carbono. Seu cálculo previu que esses três compostos são capazes de produzir o composto alvo com rendimento de 99,99%.

Depois de ajustar várias condições de reação, os químicos experimentais sintetizaram com sucesso um α, Derivado de α-difluoroglicina com rendimento de 80%. "Primeiro, não conseguimos obter o produto alvo, mas ainda estávamos confiantes de que a síntese foi bem-sucedida porque a previsão computacional era muito concreta. Isso nos encorajou a continuar, "diz Tsuyoshi Mita do grupo." Demorou apenas dois meses para conseguir a síntese, que é significativamente mais rápido do que um processo de desenvolvimento típico. Isso economiza um tempo significativo de pesquisa porque um computador prevê a viabilidade de sintetizar compostos alvo e seus rendimentos químicos. "

"O método AFIR é fundamental para a realização de sínteses orgânicas de próxima geração, "diz Satoshi Maeda, quem inventou o método. "Esperamos que nosso método seja aplicado para produzir produtos químicos finos com eficácia, materiais funcionais, e descobrir novos medicamentos. ”O grupo está fazendo um banco de dados de caminhos encontrados por meio do método AFIR e espera usá-lo com cientistas da informação para acelerar o desenvolvimento de novas reações químicas.