p Os pesquisadores projetaram e construíram uma nova ferramenta química inspirada por enzimas naturais contendo metais em organismos vivos. O produto, um "zinco quiral tetraédrico, "mantém sua forma por anos, fornecendo uma nova estrutura com possibilidades empolgantes para a fabricação de produtos farmacêuticos e eletrônicos ópticos. Os especialistas adicionam aspas em torno do "zinco quiral" para enfatizar que uma ligação quiral está ligada ao zinco, em vez de outro átomo em uma molécula que contém zinco. p "Esperamos que os resultados deste estudo adicionem uma nova página aos livros didáticos de química e tenham um grande impacto em muitas indústrias envolvidas na síntese de substâncias, "disse o professor Mitsuhiko Shionoya, líder do laboratório que conduziu a pesquisa na Universidade de Tóquio. Os resultados da equipe são publicados em Nature Communications .

p Uma característica essencial do composto é sua quiralidade no átomo de zinco no centro da molécula. Uma molécula quiral vem em duas versões, chamados enantiômeros. Os enantiômeros são feitos dos mesmos elementos, mas diferem na orientação 3-D de como os átomos estão ligados, como as mãos esquerda e direita.

p A quiralidade pode dar aos produtos químicos propriedades ópticas únicas, que pode ser útil em eletrônica. Algumas moléculas de drogas quirais são terapêuticas em uma orientação e tóxicas na outra, portanto, isolar o enantiômero desejado é frequentemente essencial para os fabricantes de medicamentos e os métodos para forçar as reações químicas para produzir apenas o enantiômero desejado podem economizar tempo e reduzir o desperdício.

p Os químicos desenvolveram muitas maneiras eficientes de construir compostos quirais com carbono e outros não metais no centro quiral. Adicionalmente, o projeto de catalisadores quirais que contêm metal - mas cuja quiralidade não está centrada no átomo do metal - ganhou o Prêmio Nobel de química de 2001 por sua capacidade útil de induzir quiralidade centrada no carbono. Contudo, fazer moléculas quirais centradas em metal permanece um desafio aberto. Os metais são mais difíceis de usar como centros quirais porque as ligações que eles fazem costumam ser menos estáveis.

p "Meu sonho era um pouco maior. Gostaria que cada elemento da tabela periódica se tornasse o centro da quiralidade, "Shionoya observou. Átomos únicos de zinco rodeados por quatro braços em uma pirâmide triangular, ou tetraédrico, forma são comuns na natureza - muitos tipos de compostos tetraédricos de zinco, como dedos de zinco, ligam-se ao DNA e outros gerenciam o dióxido de carbono nas células de mamíferos.

p Químicos sintéticos fizeram compostos 3-D de zinco de cinco e seis braços, mas os compostos tetraédricos de zinco sintéticos feitos até agora permaneceram estáveis ​​por meros minutos antes de suas ligações serem desmontadas.

p A equipe de pesquisa de Shionoya levantou a hipótese de que se cada um dos quatro braços ligados ao zinco tivesse uma função diferente, a molécula quiral final pode permanecer estável e servir como uma ferramenta útil para acelerar outras reações químicas. O primeiro passo da equipe foi projetar uma estrutura de três braços, ou ligante tridentado assimétrico, e prenda esses braços ao átomo de zinco central.

p "Esta foi a parte mais difícil. Não houve exemplos bem-sucedidos de estabilização da quiralidade tetraédrica centrada no metal antes do início deste estudo, então tivemos que projetar o ligante tridentado do zero, "disse Shionoya.

p Esta primeira etapa produziu quantidades iguais de cada enantiômero de um zinco quiral ligado ao ligante tridentado.

p Então, os pesquisadores conectaram um quarto braço intermediário denominado ligante quiral auxiliar. Este ligante quiral deu ao tetraedro inteiro dois pontos de quiralidade - um no quarto braço e um no zinco central. O aquecimento da solução persuadiu quase todas as moléculas a se reconfigurarem em um enantiômero mais estável.

p A última etapa foi substituir o auxiliar quiral por um quarto braço aquiral. O produto final foi obtido como cristais de enantiômero único 100% puro. A pureza deste enantiômero permaneceu maior que 99% ao longo do tempo e mesmo após a dissolução do cristal em um solvente.

p Um braço intercambiável permanece no "zinco quiral, "que pode então ser usado para acelerar reações químicas para produzir produtos úteis. Além disso, usar uma solução pura de um enantiômero de um catalisador quiral muitas vezes pode levar a uma reação química para produzir um produto final que também é um único enantiômero.

p "Esperamos que muitos químicos comecem a usar complexos de metal tetraédrico como catalisadores para fazer produtos úteis para a sociedade, "disse Shionoya.