Químicos descobrem moléculas ‘impossíveis’ que quebram regras de ligação centenárias

Químicos descobrem moléculas ‘impossíveis’ que quebram regras de ligação centenárias

Tendo pela primeira vez químico criou uma classe de moléculas anteriormente consideradas instáveis ​​demais para existir e as usou para criar compostos exóticos 1. Os cientistas dizem que estas notórias moléculas, conhecidas como olefinas anti-Bredt (ABOs), oferecem uma nova via para a síntese de candidatos a medicamentos desafiantes.

O trabalho é chamado de “contribuição inovadora”, diz Craig Williams, químico da Universidade de Queensland, em Brisbane, Austrália. Os resultados foram publicados na revista Science.

Moléculas orgânicas que carbono normalmente assumem formas específicas que dependem da maneira como os átomos estão conectados entre si. Por exemplo, as olefinas, também conhecidas como alcenos - hidrocarbonetos que são frequentemente utilizados em reações para a Desenvolvimento de medicamentos são usados ​​– uma ou mais ligações duplas entre dois átomos de carbono, o que leva a um arranjo dos átomos em um plano.

A regra de Bredt, conhecida há 100 anos e publicada em 1924 Químico orgânico Julius Bredt afirma que em moléculas pequenas constituídas por dois átomos que compartilham átomos, como é o caso de alguns alcenos, ligações duplas não podem ocorrer entre dois átomos de carbono na junção dos anéis. Isto ocorre porque as ligações forçariam a molécula a assumir uma forma 3D complicada e tensa que a tornaria altamente reativa e instável, diz o co-autor do estudo Neil Garg, químico da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “No entanto, 100 anos depois, as pessoas ainda diriam que tais estruturas são proibidas ou demasiado instáveis ​​para serem construídas”, diz ele.

Embora a regra esteja consagrada nos livros de química, isso não impediu os pesquisadores de tentar quebrá-la. Pesquisas anteriores sugeriram que é possível criar ABOs que tenham uma ligação dupla entre os átomos de carbono na junção 2. No entanto, as tentativas de sintetizá-los na sua forma completa não tiveram sucesso porque as condições de reacção eram demasiado duras, diz Garg.

No último experimento, Garg e seus colegas trataram um pré-composto com uma fonte de flúor para induzir uma “reação de eliminação” mais suave que remove grupos de átomos das moléculas. Isso resultou em uma molécula que possuía a ligação dupla ABO característica. Quando os pesquisadores adicionaram vários agentes de captura – produtos químicos que prendem moléculas instáveis ​​durante a reação – eles foram capazes de produzir vários compostos complexos que puderam ser isolados. Isto sugere que as reações dos ABOs com diferentes agentes de captura podem ser usadas para sintetizar moléculas 3D que são úteis para a concepção de novos medicamentos, diz Garg.

Em contraste com os alcenos típicos, os ABOs são compostos quirais – moléculas que não correspondem perfeitamente à sua imagem espelhada. Garg e seus colegas sintetizaram e capturaram um ABO enantioenriquecido, o que significa que geraram mais de um par de imagens espelhadas do que do outro. Este resultado sugere que os ABOs poderiam ser usados ​​como blocos de construção não convencionais para compostos enantioenriquecidos, que são amplamente utilizados em produtos farmacêuticos.

Chuang-Chuang Li, químico da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul, em Shenzhen, China, diz que esta abordagem poderia ser usada para explorar rotas sintéticas inovadoras para outras moléculas desafiadoras, como o medicamento quimioterápico paclitaxel (comercializado como Taxol) – uma molécula complexa, com muitos anéis, que é difícil de produzir em laboratório. “É um método valioso e confiável”, diz Li.

Garg e sua equipe estão investigando outras reações com ABOs e explorando como outras moléculas com estruturas aparentemente impossíveis podem ser sintetizadas. “Podemos pensar um pouco mais criativamente”, diz ele.

1. McDermott, L. et al. Ciência 386, eadq3519 (2024).

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2. Chan, TH e Massuda, DJ Am. Química. Soc 99 (1977).

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