Novo catalisador bifuncional permite novas aplicações
"Ativação" de moléculas por catalisadores com dois sítios reactivos
Numa edição recente do Journal of the American Chemical Society, a equipa liderada pelos Professores Johannes Teichert (Cadeira de Química Orgânica) e Martin Breugst (Cadeira de Química Orgânica Teórica) da Universidade de Tecnologia de Chemnitz apresenta os resultados da sua investigação sobre o que é conhecido como "catálise selectiva do local". "Este tipo de seletividade só muito raramente pode ser realizado, uma vez que representa um grande desafio - nomeadamente a diferenciação de sítios reactivos diferentes mas muito semelhantes dentro de uma molécula. Este tipo de reação é inspirado na natureza, uma vez que as enzimas podem frequentemente permitir estas reacções selectivas com elevada precisão. No entanto, é muito difícil reproduzir isto com um catalisador artificial, uma vez que a precisão de ajuste dos compostos artificiais não é muitas vezes suficientemente elevada", explica Teichert.
O catalisador de dupla reação distingue entre diferentes amidas
Na publicação, a equipa de investigação de Chemnitz descreve como o chamado "catalisador bifuncional" pode ser utilizado para distinguir entre subunidades de moléculas estruturalmente muito próximas, nomeadamente duas amidas. Bifuncional significa que duas subunidades reactivas trabalham lado a lado no catalisador - uma é responsável pelo reconhecimento da respectiva amida, enquanto a outra realiza a reação real, a chamada redução, diretamente na amida reconhecida. No entanto, é importante notar que as duas subunidades só são eficazes se estiverem muito próximas uma da outra, ou seja, se estiverem ligadas na mesma molécula.
O que realça ainda mais a importância do trabalho atual é o facto de nenhum outro catalisador ou reagente ter sido até agora capaz de distinguir entre diferentes amidas. Neste processo, os investigadores da Universidade de Tecnologia de Chemnitz conseguiram identificar várias das chamadas "amidas privilegiadas", cada uma das quais é controlada preferencialmente pelo catalisador - mesmo que outras amidas estejam presentes na mesma molécula. Enquanto estas "amidas privilegiadas" são rapidamente convertidas pelo catalisador, as "amidas não privilegiadas" quase não reagem ou apenas reagem muito lentamente. Esta é a principal descoberta que o estudante de doutoramento Dimitrios-Ioannis Tzaras, do grupo de trabalho de Química Orgânica, fez durante o seu trabalho de investigação.
Interação entre a experiência e a teoria
Para além das experiências, os cálculos de mecânica quântica efectuados pelo grupo de investigação do Prof. Breugst foram também cruciais para uma primeira compreensão fundamental. "Estes cálculos são uma peça importante do puzzle quando se trata de explicar a causa da seletividade de sítios raros, sem a qual não se teriam obtido resultados importantes", afirma Breugst sobre o trabalho conjunto.
Possível aplicação na investigação de medicamentos ou na química sustentável
As amidas são importantes blocos de construção, tanto em ingredientes activos como em materiais, razão pela qual este trabalho fornece informações importantes para a produção mais simples de moléculas biologicamente activas complexas ou, por exemplo, para a reciclagem altamente eficiente de plásticos com hidrogénio sustentável. "Continuaremos a investigar ativamente nesta direção, em particular no futuro", afirma Teichert.
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