Uma equipa da UNIGE e da Universidade de Pisa concebeu conjuntos moleculares surpreendentemente estáveis, abrindo caminho para novas configurações medicamentosas e materiais com geometria controlada.
Moléculas espelhadas sintetizadas neste estudo, apresentando um carbono assimétrico (cinza) totalmente substituído por átomos de oxigénio (vermelho). Os átomos de hidrogénio estão em branco. © Pierrick Berruyer
Consegue imaginar que uma molécula possa salvar vidas mas que a sua "gémea" seja um veneno mortal? Por mais surpreendente que possa parecer, esta realidade química é conhecida como "quiralidade".
Tal como uma mão direita e uma mão esquerda, duas moléculas podem ter a mesma composição, mas uma forma e uma imagem diferentes no espaço. Esta diferença pode mudar tudo. A compreensão e o controlo deste fenómeno são cruciais para a conceção de medicamentos. Uma equipa da Universidade de Genebra (UNIGE), em colaboração com a Universidade de Pisa, desenvolveu uma nova família de moléculas quirais com uma estabilidade notável. Estes trabalhos abrem novas perspetivas para a conceção de medicamentos com geometria controlada. São publicados no
Journal of the American Chemical Society.
Uma molécula, ou qualquer objeto, é quiral se não puder ser sobreposta à sua imagem espelhada por qualquer combinação de rotações, translações e alterações geométricas. Um pouco como as nossas duas mãos que parecem idênticas mas que não podem ser sobrepostas quando as olhamos pelo dorso ou pela palma. Esta assimetria molecular universal obriga os químicos a conceber moléculas quirais capazes de interagir de forma precisa com os sistemas vivos.
Esta nova maneira de organizar o espaço molecular abre um grau totalmente novo de liberdade e imaginação em síntese química.
No seio de uma molécula, a quiralidade nasce frequentemente da presença de um ou vários centros de assimetria, chamados centros estereogénicos. São frequentemente constituídos por um átomo de carbono central, ele próprio ligado a quatro grupos ou cadeias de átomos diferentes, na maioria dos casos também de carbono. O grupo de Jérôme Lacour, professor ordinário no Departamento de Química Orgânica da Secção de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da UNIGE, criou um novo tipo de centro estereogénico. Desta vez, o átomo de carbono central não está rodeado por cadeias de carbono ou hidrogénio, mas apenas por átomos de oxigénio e azoto. Uma primeira vez no domínio da química.
"Moléculas possuindo este novo tipo de centro estereogénico nunca tinham sido isoladas sob forma tridimensional estável anteriormente. A sua síntese e caracterização marcam um avanço conceptual e experimental maior", explica Jérôme Lacour.
Uma estabilidade fora do comum
A estabilidade das moléculas quirais é um parâmetro particularmente importante. Com efeito, os pares de moléculas espelhadas são muito próximos estruturalmente e em numerosos casos a passagem espontânea de uma para a outra é possível, por exemplo sob o efeito da temperatura. Como se uma mão esquerda se transformasse subitamente em mão direita. Poder-se-ia assim passar de um medicamento para uma molécula inativa, ou mesmo tóxica! As novas estruturas moleculares desenvolvidas pela equipa da UNIGE apresentam uma estabilidade quiral excecional, ou seja, a passagem de uma molécula para a sua irmã espelhada é particularmente difícil para ocorrer espontaneamente.
Olivier Viudes, doutorando e primeiro autor do estudo, explica: "graças a técnicas de cromatografia dinâmica e cálculos de química quântica, os cientistas mostraram que, para uma das moléculas desenvolvidas, seriam necessários 84 000 anos à temperatura ambiente para que metade de uma amostra se transformasse na sua molécula espelhada". Para um medicamento, uma tal duração de estabilidade garante um armazenamento seguro, sem necessidade de condições específicas. Para a segunda molécula, esta duração foi estimada em 227 dias a 25 °C.
Os novos centros estereogénicos desenvolvidos pela equipa genebrina deverão permitir a conceção de moléculas quirais tridimensionais, estáveis e controladas. Estas estruturas abrem novas possibilidades para a conceção de medicamentos, ou ainda a criação de novos materiais. "Estes centros estereogénicos de um novo género oferecem uma nova maneira de organizar o espaço molecular. Abrem um grau totalmente novo de liberdade e imaginação em síntese química", conclui Gennaro Pescitelli, professor na Universidade de Pisa e co-investigador principal deste artigo.
Fonte: Universidade de Genebra