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Pesquisador brasileiro explica a descoberta do Prêmio Nobel de Química

O doutor em Química pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e atualmente pós-doutorando no Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSC), José Tiago Menezes Correia, trabalhou diretamente com o ganhador do Prêmio Nobel de Química 2021, o alemão Benjamin List, no Instituto Max Planck. Tiago nos contou um pouco sobre a descoberta do professor List – a organocatálise – e como ela pode revolucionar o mercado de fármacos e agroquímicos, na qual a Química Verde está inserida.

“A Química Verde, para mim, é um grande incentivo à inovação, um convite à nova geração de químicos, que agora carregam consigo todo conhecimento acumulado ao longo de várias décadas de desenvolvimento da área”, disse Tiago Correia.

De acordo com Correia, enquanto a organocatálise emprega moléculas orgânicas pequenas, como aminoácidos e seus derivados, como catalisadores, a catálise metálica é baseada em compostos de metais de transição, sendo paládio, irídio e cobre, alguns dos metais mais empregados. Já a biocatálise se baseia no uso de enzimas produzidas por microorganismos para catalisar as reações. As enzimas também são compostos orgânicos, mas são muito maiores e mais complexos que os organocatalisadores. “Sem entrar em muitos detalhes, todas as três áreas têm experimentado grandes avanços recentemente, e são complementares entre si.”

“Meu trabalho no grupo do professor List foi parte dos estudos que desenvolvi durante o meu doutorado na UNICAMP, no Laboratório de Síntese de Produtos Naturais e Fármacos – LSPNF, sob a orientação do professor Fernando Coelho”, comentou. 

A colaboração entre os dois grupos (Unicamp e Instituto Max Planck) teve início em 2015, com a ida de Tiago Correia ao Instituto Max Planck, com o objetivo de investigar a funcionalização assimétrica de uma família de moléculas chamadas Indolizinas, que possuem atividades biológicas e fotofísicas interessantes, e cuja reatividade já vinha sendo estudada no Brasil. 

“A minha missão foi encontrar, dentre a diversidade de organocatalisadores assimétricos desenvolvidos e explorados pelo grupo do professor List, os mais eficientes para a transformação que estávamos buscando. Em 2016, eu retornei ao Brasil com resultados bastante promissores e finalizei minhas investigações aqui, as quais resultaram em uma publicação em um periódico internacional de alto fator de impacto”, acrescentou o pesquisador brasileiro.

Correia explica que, de forma simplificada, uma reação de adição consiste em “inserir” uma molécula em outra. Nesse processo, uma nova ligação química é formada entre as duas moléculas, ao mesmo tempo que uma ligação dupla na molécula aceptora é quebrada. 

“Na transformação que desenvolvemos, essa adição pode ocorrer em duas orientações diferentes no espaço, que dão origem à duas novas moléculas, que possuem a mesma conectividade entre os átomos, mas que são espacialmente distintas”, descreve.

O químico diz que essas duas moléculas se correlacionam pelo fato de uma ser a imagem da outra no espelho. “Essa relação é a mesma que temos em nosso par de mãos: mesma conectividade entre os dedos e a palma da mão, mas distribuição espacial distinta, sendo uma mão a imagem da outra no espelho. Nesse processo, o organocatalisador assimétrico empregado tem dois papéis, ele ativa as moléculas dos reagentes para que a reação, entre elas, aconteça, ao mesmo tempo que favorece uma das duas orientações possíveis e, portanto, a formação majoritária de apenas um dos produtos, garantindo, então, a seletividade do processo.”

De acordo com o cientista brasileiro, é geralmente por meio desses átomos não-metálicos que as interações entre os organocatalisadores e as moléculas participantes das reações químicas acontecem. Ao longo dos últimos 20 anos, uma gama de reações, que antes eram apenas catalisadas por metais, tiveram suas versões organocatalíticas desenvolvidas. Além disso, uma variedade de transformações inéditas também foram e ainda têm sido viabilizadas pela organocatálise. 

Pesquisador Tiago, o segundo na fileira da direita.
O Nobel de Química, Benjamin Lista, é o quarto na fileira da esquerda.

“A aplicação da organocatálise na preparação de fármacos é crescente, uma vez que há um grande interesse de se minimizar a contaminação residual por metais no final do processo. A produção de agroquímicos e de polímeros também estão sendo beneficiadas. O desenvolvimento de métodos catalíticos é, por si só, um dos princípios da Química Verde, pois permite a obtenção mais eficiente de moléculas, através da redução das quantidades de reagentes químicos empregados, reduzindo, consequentemente, a geração de resíduos e, portanto, a poluição do meio ambiente”, comenta Correia.

Vantagens

As reações organocatalíticas carregam consigo a vantagem de geralmente não necessitarem de altas temperaturas, e tolerarem atmosfera ambiente (principalmente oxigênio) e a umidade. Esses catalisadores podem ser recuperados e reutilizados. Uma vez que são compostos orgânicos, se degradam mais facilmente quando descartados. Juntos, essas qualidades têm grande impacto nos custos operacionais e na geração de resíduos.

Devido aos avanços tecnológicos atuais, temos agora mais oportunidades de usarmos esse conhecimento de forma inteligente e criativa, obviamente ainda visando contemplar as necessidades e as demandas da sociedade, mas também levando em consideração o impacto ao meio ambiente. Afinal, é do meio ambiente que tiramos as matérias primas para a realização de nossos estudos, e o uso racional desses recursos é muito importante.”

Veja o trabalho que o professor Tiago Correia desenvolveu com o prêmio Nobel de Química 2021, Benjamin List: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201700513