LED azul dispensa metal precioso para fabricar fármacos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/01/2022

A luz azul dos LEDs permitiu criar reações que não existiam antes, produzindo as moléculas com a quiralidade desejada.
[Imagem: Yusuke Masuda]

Reação de acoplamento cruzado

Um simples LED azul permitiu que químicos eliminassem a necessidade de um dos catalisadores mais caros do mundo, usado para fabricar compostos químicos para a indústria farmacêutica e eletrônica.

Yusuke Ueda e seus colegas da Universidade de Hokkaido, no Japão, demonstraram como a luz azul pode ser usada para permitir que o metal precioso paládio seja substituído pelo muito mais barato cobre.

Os LEDs azuis foram usados em combinação com um catalisador molecular à base de cobre para realizar o que é conhecido como reação de acoplamento cruzado, na qual duas moléculas são unidas por meio de uma ligação carbono-carbono. Este é um dos tipos de reações químicas mais utilizados e é essencial para criar a maioria dos produtos químicos.

O uso de cobre - um metal mais barato e mais amplamente disponível - como catalisador para uma reação de acoplamento cruzado é um grande avanço na sustentabilidade da indústria química, diz a equipe, uma vez que essa reação normalmente depende do uso de metais preciosos do grupo da platina, sobretudo o paládio.

Outra vantagem é que o cobre no próprio catalisador molecular absorve a luz azul, em vez de precisar de um composto absorvedor de luz separado, além do catalisador. Isso torna a síntese não apenas mais barata e mais simples de executar, mas também mais fácil de controlar, uma vez que há menos componentes envolvidos.

1 - Esquema da reação de acoplamento cruzado usando um catalisador à base de cobre (superior esquerdo). 2 - Esquema mostrando a excitação do catalisador à base de cobre pelo LED azul e a transferência de carga resultante (inferior esquerdo). 3- Representação artística do catalisador absorvendo luz e sendo ativado (direita).
[Imagem: Yusuke Ueda et al. - 10.1021/jacs.1c11526]

Catalisador de cobre

A luz azul desempenha um papel fundamental na ativação do catalisador à base de cobre: A exposição à luz faz com que os elétrons se movam do átomo de cobre metálico para uma subunidade conectada do catalisador molecular.

Esse estado energizado separa as cargas elétricas, tornando o catalisador muito mais reativo.

A equipe demonstrou isto em uma reação de acoplamento cruzado que cria um grupo acil, útil para a síntese de produtos farmacêuticos e fotoeletrônicos. E eles testaram o novo método com vários materiais de partida diferentes, incluindo um material derivado da probenecida, um medicamento para uma forma de artrite conhecida como gota.

O produto obtido a partir deste material de partida tem aplicações potenciais na indústria farmacêutica. Na verdade, a técnica em si contém um aspecto chave ao permitir a formação dos compostos químicos de forma assimétrica. Isso significa que uma das duas possíveis versões espelhadas da molécula (quiralidade) é produzida seletivamente, uma característica altamente desejada para o desenvolvimento de novos medicamentos.

"Este método sintético é um avanço porque combina dois itens de fácil aquisição, uma luz LED azul e o cobre, para obter uma reação de acoplamento que não existia antes," comentou o professor Yusuke Masuda, orientador da equipe. "Uma tecnologia que produza compostos úteis a partir de recursos abundantemente disponíveis na Terra é fundamental para o desenvolvimento sustentável da humanidade. Espero que este avanço se torne um marco no desenvolvimento de métodos sintéticos moleculares sustentáveis".

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