Químicos da Scripps Research revelaram um método para transformar produtos químicos baratos e amplamente disponíveis, conhecidos como ácidos dicarboxílicos, em moléculas potencialmente muito valiosas chamadas lactonas.
Estruturas de lactona são comuns em moléculas naturais biologicamente ativas; eles podem ser encontrados, por exemplo, na vitamina C e no antibiótico derivado de bactérias eritromicina. Os químicos têm há muito tempo técnicas para sintetizar lactonas, mas essas técnicas são bastante limitadas no que podem produzir. A conquista, relatada em 26 de maio de 2022, em Ciência , torna a construção de lactonas diversas e complexas mais fácil do que nunca.

"Esse método deve ser amplamente útil para o desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos, materiais poliméricos, perfumes e muitos outros produtos químicos - já estamos recebendo consultas de fabricantes interessados", diz Jin-Quan Yu, Ph.D., Frank e Bertha Hupp Professor de Química na Scripps Research.

Yu e seu laboratório são famosos por suas inovações na construção de moléculas, especialmente no que diz respeito à "ativação C-H". Isso envolve o uso de moléculas catalisadoras especialmente projetadas para remover um átomo de hidrogênio (H) de um átomo de carbono (C) em uma molécula orgânica e substituir o átomo de hidrogênio por um aglomerado de átomos mais complexo.

O objetivo geral é desenvolver um conjunto de métodos para fazer a ativação C-H seletivamente para qualquer átomo de carbono escolhido em uma molécula inicial – e o sonho é usar esses métodos para transformar moléculas baratas e relativamente simples em drogas, plásticos e outras moléculas complexas e valiosas. .

Neste caso, Yu e sua equipe tiveram como objetivo realizar ativações C-H particularmente difíceis e seletivas ao local para converter ácidos dicarboxílicos baratos e prontamente disponíveis em lactonas altamente valiosas. Os ácidos dicarboxílicos, apesar de seu nome aparentemente complicado, são moléculas relativamente simples e são materiais de partida ideais para muitos tipos de síntese química. Mas os químicos que tentam a ativação C-H de ácidos dicarboxílicos tradicionalmente enfrentaram obstáculos íngremes.

"Ativações de C-H em locais de um ácido dicarboxílico que estão longe de um de seus grupos carboxílicos têm sido muito difíceis de datar", diz Yu. “Ser capaz de atingir carbonos distantes e/ou carbonos mais próximos, seletivamente pelo controle do catalisador, parecia um sonho impossível”.

A façanha alcançada por Yu e sua equipe, incluindo o primeiro autor Sam Chan, Ph.D., bolsista de pós-doutorado da Croucher Foundation no laboratório de Yu, foi um conjunto de métodos empregando catalisadores à base de paládio para obter livremente ativações de C-H em condições fáceis e difíceis. - para alcançar carbonos em um ácido dicarboxílico.

"Nas últimas duas décadas, conseguimos desenvolver bons métodos para a ativação de C-H a dois carbonos de distância de um carboxila, mas agora com nossos novos métodos também podemos alcançar mais um carbono de distância, e com a liberdade de escolher entre os dois locais, podemos podem acessar prontamente o novo espaço químico na descoberta de medicamentos", diz Yu. "Além disso, o grupo carboxila restante no ácido dicarboxílico pode ser usado para fazer outras modificações, portanto, essencialmente com essa abordagem, pode-se construir uma gama muito ampla de compostos complexos de lactona".

Yu e sua equipe demonstraram a facilidade e a utilidade de seus novos métodos sintetizando – a partir de ácidos dicarboxílicos baratos – duas lactonas naturais complexas, uma molécula fúngica chamada miroteciumona A, que foi investigada por propriedades anticancerígenas, e a lactona vegetal pedicelosina.

Os químicos estão agora usando os novos métodos para gerar centenas de diversas estruturas de lactona, cujas propriedades - e potencial para serem desenvolvidas em futuros produtos farmacêuticos - eles estão explorando em colaboração com o laboratório de Ben Cravatt, Ph.D., Gilula Chair of Chemical Biologia na Scripps Research.

"Também estamos usando nossos métodos para desenvolver processos aprimorados para produção em escala de toneladas de lactonas usadas por fabricantes de produtos químicos", diz Yu. + Explorar mais

Equipe sintetiza simultaneamente ácidos dicarboxílicos e hidrogênio a partir de dióis