Criar novos compostos químicos, como novas drogas, não é tão simples quanto montar um desses modelos com bolas e bastões coloridos que você pode ter visto em uma aula de química inicial. Não, geralmente é um processo complexo com muitas etapas e muitos participantes químicos, alguns dos quais são tóxicos e perigosos para o meio ambiente.
Uma técnica usada na síntese química é chamada de transferência de átomos de hidrogênio, ou HAT. É uma ferramenta química potencialmente poderosa e versátil, mas as restrições técnicas limitaram seu uso. Agora, os químicos da Universidade de Utah, Scripps Research, e seus colegas tomaram emprestada uma técnica da química do armazenamento de energia para realizar HAT com menos produtos químicos e menor custo.

"O HAT armazena o potencial para transformações incrivelmente úteis", diz Samer Gnaim, da Scripps Research, primeiro autor de um estudo que relata as descobertas dos pesquisadores. "Através da introdução de um conceito fundamentalmente novo, esses desafios químicos podem ser resolvidos, estabelecendo o HAT como uma ferramenta acessível para a grande maioria dos produtos químicos orgânicos em ambientes industriais e acadêmicos".

O estudo foi publicado na Nature .

"Este é um exemplo clássico da necessidade de centros multidisciplinares que reúnam químicos orgânicos, eletroquímica e cientistas da computação para resolver grandes problemas em síntese orgânica", diz Minteer, distinto professor de química.

Promessas e desafios do HAT

HAT é um processo que simplesmente move um átomo de hidrogênio de uma molécula para outra. É útil para fazer uso de ligações insaturadas carbono-carbono - a ligação química útil mais comum em química orgânica - para criar uma ampla gama de novas ligações, como ligações carbono-carbono, carbono-oxigênio e carbono-nitrogênio. Todos esses são passos importantes na construção de moléculas complexas. Fazer novas ligações a partir de uma ligação dupla carbono-carbono é chamado de "funcionalização".

"A funcionalização de tais ligações é uma estratégia atraente para construir moléculas e atingir a complexidade molecular de forma eficiente", diz Gnaim.

Mas por mais útil que seja, o HAT tem suas desvantagens. O processo simples de mover um átomo de hidrogênio requer produtos químicos adicionais, como oxidantes e redutores, para criar um catalisador ativo, um composto que ajuda a reação a prosseguir. Os oxidantes e redutores são necessários em grandes quantidades, o que torna impraticável o emprego de HAT em larga escala e quase impossível de ser aplicado em processos químicos industriais.

Informações do armazenamento de energia

Enquanto os químicos têm se esforçado para melhorar o HAT, os pesquisadores de armazenamento de energia estão desenvolvendo ao mesmo tempo um processo que pode ajudar. Armazenar energia na forma de hidrogênio envolve a conversão de prótons carregados positivamente em moléculas de hidrogênio com a ajuda de um catalisador de hidreto de cobalto. É o mesmo tipo de catalisador necessário para o processo HAT.

Mas o campo de armazenamento de energia foi capaz de construir catalisadores de hidreto de cobalto usando prótons e elétrons como substitutos para oxidantes e redutores – um processo químico completamente diferente para obter o mesmo produto final.

Então Gnaim e seus colegas compararam como o processo eletroquímico se compara à química HAT convencional, avaliando seu desempenho em uma ampla gama de reações de química orgânica. Os resultados foram muito animadores. O uso de eletroquímica para criar catalisadores de hidreto de cobalto era mais sustentável e eficiente, eles descobriram e até tornaram o processo mais preciso e ajustável.

O que podemos fazer agora

O processo eletroquímico ofereceu outros benefícios. Pode ser realizado em lotes pequenos ou grandes, sem as etapas complicadas de remover todo o ar ou água do processo e deixar para trás a necessidade de oxidantes e redutores caros.

"Os químicos estão continuamente buscando expandir a reatividade química para novos espaços permitindo a descoberta de novas transformações que podem melhorar os processos de descoberta de novos medicamentos", diz Gnaim. "No nosso caso, podemos acessar novos motivos moleculares usando substâncias ecologicamente corretas e baratas, contando com o uso de reações HAT clássicas e novas transformações". + Explorar mais

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