O desenvolvimento de novos medicamentos muitas vezes depende de encontrar os blocos de construção moleculares certos. Alguns medicamentos importantes, incluindo a penicilina, dependem de pequenas moléculas em forma de anel que armazenam grandes quantidades de tensão interna. Estas estruturas tensas podem conduzir reações químicas, ajudando os cientistas a criar compostos complexos de forma mais eficiente.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Frank Gloris, do Instituto de Química Orgânica da Universidade de Münster, na Alemanha, introduziu agora um novo método para criar essas estruturas moleculares desafiadoras. O método converte materiais iniciais simples e amplamente disponíveis em moléculas compactas e altamente tensas chamadas “housanes”, assim denominadas por suas formas que lembram desenhos simples de casas. Essa reação é alimentada por um fotocatalisador, que transfere energia luminosa para dentro da molécula, permitindo que ocorra a transformação.
Por que as moléculas de alta tensão são importantes
As pequenas moléculas do anel se comportam um pouco como galhos de árvores que se dobram sob pressão. Por conterem grandes quantidades de tensão armazenada, a energia pode ser liberada em reações subsequentes, tornando-os ferramentas valiosas para a produção de produtos químicos e medicamentos úteis.
Apesar de sua importância, essas moléculas são difíceis de produzir. Os primeiros métodos de fabricação de casas geralmente exigiam altas temperaturas e outras condições adversas. Estes métodos também são intolerantes a grupos atômicos ou moleculares pendentes (chamados grupos funcionais) ligados ao material de partida. Estes grupos funcionais são particularmente importantes porque influenciam fortemente o comportamento da molécula e as suas propriedades.
Usando luz para controlar reações difíceis
Os pesquisadores começaram com um hidrocarboneto chamado 1,4-dieno. Quando expostos à luz, estes compostos frequentemente sofrem reações colaterais indesejadas que interferem nos processos desejados. Para resolver este problema, a equipa de investigação ajustou as cadeias laterais moleculares dos materiais de partida para ajudar a suprimir estas reações concorrentes e tornar a reação química mais controlável e previsível.
Uma vez bloqueadas as vias indesejadas, as moléculas são capazes de se dobrar nas estruturas em anel tensas necessárias para formar housanes. “Este processo é muitas vezes difícil de implementar porque é energeticamente ‘subida’ e requer energia adicional. A fotocatálise fornece a energia necessária”, diz Frank Glolorius.
A equipe também utilizou análises computadorizadas para compreender melhor o mecanismo de reação e como ocorre a conversão.
Benefícios potenciais para o desenvolvimento de medicamentos e ciência de materiais
Esta nova tecnologia proporciona uma forma mais eficiente e fácil de produzir housanes, ao mesmo tempo que expande a gama de moléculas que podem ser construídas a partir destas estruturas altamente tensas. Os pesquisadores acreditam que o método poderia apoiar pesquisas químicas básicas e aplicações práticas, incluindo a fabricação de medicamentos e o desenvolvimento de materiais avançados.
