Quebrando ligações para formar ligações:Nova reação química com aplicações potenciais em química medicinal
O principal desafio da ativação C – H é controlar qual ligação C – H é funcionalizada no processo – o chamado "problema de seletividade". Crédito:Grupo Maulide Uma equipa de químicos da Universidade de Viena, liderada por Nuno Maulide, conseguiu um avanço significativo no campo da síntese química, desenvolvendo um novo método para manipular ligações carbono-hidrogénio. Esta descoberta fornece novos insights sobre as interações moleculares de átomos de carbono com carga positiva.
Ao visar seletivamente uma ligação C – H específica, eles abrem portas para vias sintéticas que estavam anteriormente fechadas – com aplicações potenciais na medicina. O estudo foi publicado na Science .
Os organismos vivos, incluindo os humanos, devem a sua complexidade principalmente às moléculas que consistem principalmente em carbono, hidrogénio, azoto e oxigénio. Esses blocos de construção formam a base de inúmeras substâncias essenciais para a vida diária, incluindo medicamentos. Quando os químicos embarcam na síntese de um novo medicamento, eles manipulam moléculas através de uma série de reações químicas para criar compostos com propriedades e estruturas únicas.
Este processo envolve quebrar e formar ligações entre átomos. Algumas ligações, como aquelas entre carbono e hidrogênio (ligações C – H), são particularmente fortes e requerem energia considerável para serem quebradas, enquanto outras podem ser modificadas mais facilmente. Enquanto um composto orgânico normalmente contém dezenas de ligações C – H, os químicos tradicionalmente tinham que recorrer à manipulação de outras ligações mais fracas. Tais ligações são muito menos comuns e muitas vezes precisam ser introduzidas em etapas sintéticas adicionais, tornando tais abordagens dispendiosas – portanto, procuram-se métodos sintéticos mais eficientes e sustentáveis.
A) Eliminação convencional de um hidrogénio vizinho. B) Novela “eliminação remota”, descoberta por cientistas da Universidade de Viena. Crédito:Grupo Maulide
Ativação C–H como uma nova abordagem
O conceito de ativação C – H é uma abordagem revolucionária que permite a manipulação direta de fortes ligações C – H. Este avanço não só aumenta a eficiência dos processos sintéticos, mas também pode muitas vezes reduzir o seu impacto ambiental e fornecer caminhos mais sustentáveis para a descoberta de medicamentos.
Um desafio chave é a manipulação precisa de uma ligação C – H específica dentro de uma molécula contendo muitas ligações C – H diferentes. Este obstáculo, conhecido como "problema de seletividade", muitas vezes dificulta a aplicação mais ampla das reações de ativação C – H estabelecidas.
Visando uma ligação C – H específica
Pesquisadores da Universidade de Viena liderados por Maulide desenvolveram agora uma nova reação de ativação C – H que aborda o problema de seletividade e permite a síntese de moléculas complexas à base de carbono. Ao direcionar seletivamente uma ligação C – H específica com notável precisão, eles abrem portas para caminhos sintéticos que estavam anteriormente fechados.
A "eliminação remota", um novo tipo de reação de ativação C – H, permite acesso sintético simples a decalinas substituídas. Crédito:Grupo Maulide
O grupo Maulide concentra-se nos chamados "carbocátions" (isto é, moléculas contendo um átomo de carbono carregado positivamente) como intermediários principais. “Tradicionalmente, os carbocátions reagem eliminando um átomo de hidrogênio adjacente ao átomo de carbono, formando uma ligação dupla carbono-carbono no produto”, explica Maulide.
"Produtos com ligações duplas - chamados alcenos - podem ser extremamente úteis. No entanto, às vezes é desejada uma ligação simples em vez de uma ligação dupla."
"Descobrimos que, em certos casos, a reatividade pode tomar uma nova direção. Isto leva a um fenômeno chamado 'eliminação remota', resultando na formação de uma nova ligação simples carbono-carbono - um fenômeno que não foi investigado antes", explica Phillip Grant e Milos Vavrík, primeiros autores do estudo.
Os pesquisadores demonstraram essa nova reatividade sintetizando decalinas, um alicerce de muitos produtos farmacêuticos.
“As decalinas são uma classe de moléculas cíclicas à base de carbono encontradas em muitos compostos biologicamente ativos. Agora podemos produzir essas moléculas de uma forma muito mais eficiente, contribuindo potencialmente para o desenvolvimento de medicamentos novos e mais eficazes”, conclui Maulide.
