Apesar de serem alguns dos blocos de construção mais versáteis da química orgânica, os compostos chamados carbenos podem ser muito quentes para serem manuseados. No laboratório, os químicos geralmente evitam usar essas moléculas altamente reativas devido ao quão explosivas elas podem ser.
No entanto, em um novo estudo, publicado hoje na revista Science , pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio relatam um método novo e mais seguro para transformar essas moléculas de alta energia e vida curta em moléculas muito mais estáveis.

“Os carbenos têm uma quantidade incrível de energia neles”, disse David Nagib, coautor do estudo e professor de química e bioquímica na Ohio State. "O valor disso é que eles podem fazer química que você simplesmente não pode fazer de outra maneira."

Na verdade, os membros do Nagib Lab se especializam em aproveitar reagentes com energia química tão alta e ajudaram a inventar uma infinidade de novas substâncias e técnicas que de outra forma seriam quimicamente inatingíveis.

Neste estudo, os pesquisadores desenvolveram catalisadores feitos de metais baratos e abundantes na Terra, como ferro, cobre e cobalto, e os combinaram para facilitar seu novo método de aproveitar o carbeno.

Eles foram capazes de usar com sucesso essa nova estratégia para canalizar o poder dos carbenos reativos para fabricar moléculas valiosas em maior escala e muito mais rapidamente do que os métodos tradicionais. Nagib comparou esse salto a engenheiros que descobriram como usar aço para construir arranha-céus em vez de tijolo e argamassa.

Por exemplo, uma característica molecular que os químicos foram pressionados a criar é o ciclopropano, um pequeno e tenso anel de ligações químicas torcidas encontrado em alguns medicamentos. Mais recentemente, o ciclopropano tem sido usado como ingrediente chave na pílula antiviral oral chamada Paxlovid. Usada para tratar o COVID-19, a pílula reduz a gravidade da doença impedindo a replicação do vírus, em vez de matá-lo imediatamente.

Embora o ciclopropano necessário para fabricar a droga tenha sido difícil de criar em grandes quantidades, Nagib disse acreditar que o novo método de seu laboratório pode ser aplicado para criar a droga mais rapidamente e em maior escala. "Nosso novo método permitirá um melhor acesso a dezenas de tipos de ciclopropanos para incorporação em todos os tipos de medicamentos para o tratamento de doenças", disse.

Embora a pesquisa da equipe tenha aplicações potenciais fora do campo farmacêutico, como agroquímicos, Nagib disse que está mais apaixonado por como sua ferramenta pode acelerar a descoberta de novos medicamentos direcionados. "Você poderia tecnicamente aplicar nossos métodos a qualquer coisa", disse ele. "Mas em nosso laboratório, estamos mais interessados ​​em acessar novos tipos de drogas mais potentes."

Nagib prevê que, usando o processo que sua equipe desenvolveu, um reagente químico que atualmente leva 10 ou 12 etapas para ser feito (por intermediários explosivos) poderia ser feito em quatro ou cinco, eliminando quase 75% do tempo necessário para fabricar.

No geral, Nagib disse que espera que esta pesquisa ajude outros químicos a fazer seu trabalho.

“Existem muitos grandes cientistas ao redor do mundo que fazem esse tipo de química e, usando nossa ferramenta, eles poderiam ter um laboratório mais seguro”, disse Nagib. "O sabor da ciência que fazemos, a recompensa mais satisfatória é quando outras pessoas usam nossos métodos químicos para melhorar moléculas importantes."

Outros co-autores foram Lumin Zhang, ex-bolsista de pós-doutorado, bem como Bethany M. DeMuynck, Alyson N. Paneque e Joy E. Rutherford, todos estudantes de pós-graduação do departamento de química e bioquímica e membros do Nagib Lab. + Explorar mais

Um 'cinturão' molecular mais adequado para a fabricação de novos medicamentos