Nov/Dez 2010 

Pesquisas envolvendo sínteses orgânicas catalisadas por compostos de paládio proporcionaram a Richard Heck, da Universidade de Delaware (EUA), Ei-ichi Negishi, da Universidade de Purdue (EUA), e Akira Suzuki, da Universidade de Hokkaido (Japão), o Prêmio Nobel de Química de 2010.

Suas descobertas tiveram grande impacto no desenvolvimento de novas drogas, materiais e têm sido utilizadas em muitos processos químicos industriais para a síntese de outros fármacos e compostos biologicamente ativos. Além do reconhecimento mundial, eles dividirão a importância de 10 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 2,5 milhões).

Os ganhadores do Nobel desenvolveram métodos que possibilitaram a formação de ligações carbono-carbono (C-C) através de reações chamadas de “acoplamento cruzado”. Isso permitiu a obtenção, em laboratório, de moléculas orgânicas complexas  que até então existiam apenas na natureza.

Outros trabalhos relacionados à formação de ligações C-C receberam o Prêmio Nobel anteriormente. Em 1912, o prêmio foi dado pela descoberta da reação de Grignard; em 1950, para a descoberta da reação de Diels-Alder; em 1979 foi a vez da reação de Wittig e, em 2005, os laureados foram pesquisadores que trabalharam com metátese de olefinas.

Metais - Durante a segunda metade do século XX, os metais de transição desempenharam um papel importante na química orgânica, o que contribuiu para a descoberta de um grande número de reações catalisadas por compostos de metais de transição objetivando a obtenção de novas moléculas orgânicas.

Os metais de transição têm a propriedade de ativar vários tipos de com­ postos orgânicos, o que possibilita a formação de novas ligações químicas. Um dos metais utilizados desde o início dos estudos em síntese orgânica foi o paládio. Ele foi empregado na reação que possibilitou a oxidação de etileno a acetaldeído pelo oxigênio (O₂) do ar atmosférico. Esta reação se tornou um processo industrial muito importante, chamado “Processo Wacker”.

Reações de carbonilação catalisadas por paládio também conduziram à formação de novas ligações C-C e, consequentemente, à obtenção de novas moléculas orgânicas.

O trabalho pioneiro de Heck com olefinas

Em 1968, Heck publicou uma série de artigos que descreviam a reatividade de compostos de paládio, ou mais es­ pecificamente, dos haletos de metil- e fenilpaládio com olefinas à temperatura ambiente. O produto final desta reação é o estireno, precursor do poliestireno.

Depois, Heck planejou uma reação inédita de um grupo alquil ou um grupo aril com olefina. Esta reação se tornou o processo mais importante para a formação de ligações C-C.

Em 1972, ele fez uma modificação importante na reação de arilação (ou de alquilação), elevando sua importância para a síntese de outros compostos. Nesta versão, o composto organometálico de paládio, RPdX, é gerado de um haleto orgânico (RX) com paládio metálico, num processo chamado de adição oxidativa.   

O trabalho de Negishi

Em 1976, Negishi iniciou uma série de estudos para explorar a seletividade de novas espécies organometálicas que catalisam reações de formação das ligações C-C. Nos primeiros estudos, Negishi utilizou compostos organometálicos de Zn e de Al. No ano seguinte, ele introduziu compostos organometálicos de zinco como participantes das reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio. 
 

Essa nova reação se tornou um mé­todo muito importante para a formação de ligações C-C e foi chamada de “reação de Negishi”. Partindo-se de um haleto de alquila (R’X) e de um composto de zinco do tipo RZnY é possível obter o composto orgânico R-R’ (onde R e R’ são dois grupos orgânicos alquílicos).  

As descobertas de Suzuki

Em 1979, Suzuki e colaboradores publicaram dois artigos em que descreviam o uso de compostos orgânicos de boro, em presença de uma base, como “parceiros” dos compostos de paládio utilizados como catalisadores para a síntese de novos compostos orgânicos a partir de vinil- e aril-haletos. No processo ocorre a transferência de um grupo orgânico do boro para o paládio. A transferência é chamada de “transmetalação”.  

Impacto - As reações catalisadas por compostos de paládio descobertas por Heck, Negishi e Suzuki tiveram um grande impacto na química orgânica sintética. As novas reações possibilitaram a síntese de produtos naturais e de substâncias orgânicas biologicamente ativas, que possuem estruturas moleculares mais complexas.

A reação de Heck tem sido utilizada para as sínteses de mais de 100 diferentes compostos orgânicos.Um exemplo é a síntese do taxol, um produto encontrado na natureza e que vem sendo utilizado no tratamento do câncer. Outro exemplo é a síntese de um composto orgânico que possibilita a obtenção posterior da morfina, agente extraído do ópio que age diretamente no sistema nervoso central.

A variante do método desenvolvida por Ei-ichi Negishi permitiu a síntese em laboratório de um composto para combater o câncer chamado discodermolida que, até então, era encontrado apenas em esponjas (Discodermia dissoluta) que vivem no mar do Caribe.

 
O herbicida Prosulforon é produzido pela Ciba-Geigy e sua síntese é baseada na reação de Heck. O Naproxen, utilizado como anti-inflamatório e no tratamento de asma, é outro caso de produto cuja síntese para produção industrial baseou-se na reação de Heck. 

Imagem 1 - Encontrada no mar do Caribe, a esponja "Discodermia dissoluta" produz a discodermolida, substância de ação antitumoral.

Figura 1 - Estrutura molecular do Taxol, usado no tratamento de câncer.

Figura 2 - Richard Heck usou o paládio como catalisador da síntese do estireno. O paládio possibilita a ligação entre um dos átomos de carbono da olefina com o átomo de carbono da molécula de bromobenzeno. O resultado da reação é a formação da molécula de estireno, um polímero de grande importância industrial e comercial.

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