Historicamente, uma das principais maneiras pelas quais os químicos orgânicos exploraram e criaram compostos foi construindo um esqueleto de carbono e fazendo modificações em sua estrutura. Mas em vez de construir um esqueleto de carbono a partir do zero para produzir novos compostos, os cientistas da UChicago desenvolveram um novo método onde podem inserir átomos dentro de uma estrutura de carbono já existente.



A inovação vem de um artigo publicado recentemente na Science , por Rui Zhang, um estudante de graduação do quinto ano do Guangbin Dong Lab. Zhang, com a ajuda do estudante de graduação Tingting Yu, desenvolveu uma nova estratégia de "gancho e deslizamento" que promete otimizar a química medicinal.

“Isso poderia levar ao acesso rápido a diferentes candidatos a medicamentos e, portanto, economizar muito tempo no processo de descoberta de medicamentos”, disse Zhang.

Homologação

Em maio de 2021, Zhang começou a trabalhar em um problema relacionado à forma como os cientistas criam novas moléculas.

Ao ajustar a estrutura das moléculas de forma sistemática, os cientistas podem explorar como essas mudanças afetam as propriedades das substâncias com as quais trabalham, fornecendo uma ferramenta útil para adaptar as moléculas às necessidades específicas em diversas aplicações. Isto é especialmente relevante em áreas como o desenvolvimento de medicamentos, onde a nova identificação de chumbo pode potencialmente salvar vidas.

Especificamente, Zhang queria realizar com sucesso o processo de homologação com amidas, uma dificuldade que preocupava a área e que ainda precisava ser resolvida.

A homologação é uma das estratégias mais importantes para modificação molecular.

Na homologação, os cientistas constroem uma família de moléculas relacionadas onde cada membro possui uma estrutura mais longa que o anterior. Uma vez identificados, eles adicionam blocos de construção específicos, geralmente chamados de grupos metileno. Por mais eficiente que seja esse processo, durante anos, quando os investigadores tentaram homologar amidas, um composto encontrado em proteínas e polímeros formidáveis ​​como os plásticos, encontraram resistência e dificuldade. Em comparação com outros grupos funcionais, as amidas revelaram-se difíceis porque são laconicamente inertes, tornando-as difíceis de ativar e, portanto, de manipular.

Inspirado pelo desafio técnico, Zhang não se contentou em simplesmente superar a dificuldade, mas em encontrar novas maneiras de fazer isso bem.

“Não existem métodos para homologar amidas”, disse o professor Guangbin Dong, também autor do estudo. "Nosso objetivo era fornecer homologação ajustável para que pudéssemos inserir uma unidade de carbono de praticamente qualquer comprimento."

Enganchar e deslizar

Onde os métodos anteriores não conseguiram alcançar os resultados desejados, Zhang conseguiu concluir o processo e muito mais.

Com o que Dong descreve como uma “estratégia de gancho e deslizamento”, eles encontraram a chave não apenas para ativar o vínculo, mas para tornar o processo de homologação ajustável.

Depois que Zhang definiu o método de ativação, ele passou mais dois anos aprimorando o projeto, examinando diferentes condições e encontrando maneiras mais eficientes de ativar e criar vínculos.

Com a publicação em Science , ele agora sente que seu trabalho finalmente valeu a pena.

"Ganhamos novos conhecimentos sobre como quebrar essa ligação carbono-carbono muito inerte e esperamos que isso possa inspirar o campo a investigar mais sobre a ativação dessa ligação química inerte", disse Zhang. “Esperamos que isso diga à comunidade que se você projetar bem a estratégia e ela tiver um grande catalisador, até mesmo um vínculo inerte poderá ser manipulado”.

Mais informações: Rui Zhang et al, Homologação de amida sintonizável catalisada por ródio através de uma estratégia de gancho e deslizamento, Science (2023). DOI:10.1126/science.adk1001
Informações do diário: Ciência

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