Tecnologia Científica

HAT trick dos químicos para sa­ntese química mais verde
Criar novos compostos qua­micos, como novas drogas, não étão simples quanto montar um desses modelos com bolas e bastaµes coloridos que vocêpode ter visto em uma aula de química inicial. Na£o, geralmente éum processo complexo...
Por Universidade de Utah - 25/05/2022


Doma­nio paºblico

Criar novos compostos qua­micos, como novas drogas, não étão simples quanto montar um desses modelos com bolas e bastaµes coloridos que vocêpode ter visto em uma aula de química inicial. Na£o, geralmente éum processo complexo com muitas etapas e muitos participantes qua­micos, alguns dos quais são ta³xicos e perigosos para o meio ambiente.

Uma técnica usada na sa­ntese química échamada de transferaªncia de a¡tomos de hidrogaªnio, ou HAT. a‰ uma ferramenta química potencialmente poderosa e versa¡til, 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 aºteis", diz Samer Gnaim, da Scripps Research, primeiro autor de um estudo que relata as descobertas dos pesquisadores. "Atravanãs da introdução de um conceito fundamentalmente novo, esses desafios químicos podem ser resolvidos, estabelecendo o HAT como uma ferramenta acessa­vel para a grande maioria dos produtos químicos orga¢nicos em ambientes industriais e acadaªmicos".

O estudo foi publicado na Nature .

"Este éum exemplo cla¡ssico da necessidade de centros multidisciplinares que reaºnam químicos orga¢nicos , eletroquímicos e cientistas da computação para resolver grandes problemas em sa­ntese orga¢nica", diz Minteer, distinto professor de química.

Promessas e desafios da HAT

HAT éum processo que simplesmente move um a¡tomo de hidrogaªnio de uma molanãcula para outra. a‰ útil para fazer uso de ligações insaturadas carbono-carbono - a ligação química útil mais comum em química orga¢nica - para criar uma ampla gama de novas ligações, como ligações carbono-carbono, carbono-oxigaªnio e carbono-nitrogaªnio. Todos esses são passos importantes na construção de moléculas complexas. Fazer novas ligações a partir de uma ligação dupla carbono-carbono échamado de "funcionalização".

"A funcionalização de tais ligações éuma estratanãgia 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 a¡tomo de hidrogaªnio 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 necessa¡rios em grandes quantidades, o que torna impratica¡vel o emprego de HAT em larga escala e quase impossí­vel de ser aplicado em processos químicos industriais.

Insight do armazenamento de energia

Enquanto os químicos tem se esforçado para melhorar o HAT, os pesquisadores de armazenamento de energia estãodesenvolvendo ao mesmo tempo um processo que pode ajudar. Armazenar energia na forma de hidrogaªnio envolve a conversão de pra³tons carregados positivamente em moléculas de hidrogaªnio com a ajuda de um catalisador de hidreto de cobalto. a‰ o mesmo tipo de catalisador necessa¡rio para o processo HAT.

Mas o campo de armazenamento de energia foi capaz de construir catalisadores de hidreto de cobalto usando pra³tons e elanãtrons como substitutos para oxidantes e redutores osum processo qua­mico completamente diferente para obter o mesmo produto final.

Então Gnaim e seus colegas compararam como o processo eletroqua­mico se compara a  química HAT convencional, avaliando seu desempenho em uma ampla gama de reações de química orga¢nica. Os resultados foram muito animadores. O uso de eletroquímica para criar catalisadores de hidreto de cobalto era mais sustenta¡vel e eficiente, eles descobriram e atétornaram o processo mais preciso e ajusta¡vel.

O que podemos fazer agora

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

"Os químicos estãocontinuamente buscando expandir a reatividade química para novos Espaços permitindo a descoberta de novas transformações que possam 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 cla¡ssicas e novas transformações".

 

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