Os pioneiros da organocatálise assimétrica ganham o Prêmio Nobel de Química de 2021

O Prêmio Nobel de Química de 2021 foi para Benjamin List, do Max Planck Institute for Kohlenforschung, e David W. C. MacMillan, da Princeton University, pela descoberta da organocatálise assimétrica. A organocatálise assimétrica usa pequenas moléculas orgânicas como catalisadores em vez de catalisadores tradicionais, como enzimas ou metais. Essas moléculas são capazes de catalisar reações para formar seletivamente um enantiômero de um composto em particular - ou seja, uma versão de duas moléculas em imagem simétrica.

A organocatálise assimétrica é uma técnica amplamente utilizada e é especialmente importante para o processo de descoberta de medicamentos. Moléculas biologicamente ativas são normalmente quirais, e organocatalisadores fornecem uma maneira de fazer compostos candidatos de medicamentos de forma rápida e eficiente.

Usando pequenas moléculas orgânicas como catalisadores é semelhante a imitar enzimas, diz David Nicewicz, químico organocatalítico da University of North Carolina, Chapel Hill, que trabalhou com MacMillan como pesquisador de pós-doutorado há mais de uma década. Dessa forma, o trabalho “realmente explorou um pouco da química básica que pode ser encontrada na natureza”, diz ele.

“Considero [a escolha do comitê do Nobel] uma excelente escolha pois, na química, como sabemos, valorizamos a capacidade de criar novas soluções e novas formas de síntese”, declarou o presidente da American Chemical Society, H. N. Cheng, à C&EN. “A organocatálise é um grande avanço e este é um reconhecimento adequado de suas contribuições.”

O trabalho de MacMillan nesta área começou transformando aminas em íons imínio e usando os íons imínio para catalisar um grande número de reações orgânicas, incluindo a reação inicial de Diels-Alder. List trabalhou anteriormente com o composto quiral L-prolina e o usou para catalisar uma reação aldólica intermolecular. Trabalhos posteriores incluíram o uso de ácidos de Brønsted como catalisadores.

“Dave e Ben foram pessoas realmente críticas ao trazer este reconhecimento e fazer descobertas que mostram às pessoas as coisas que poderiam ser possíveis nessa área de pesquisa”, diz Vy M. Dong, química orgânica da University of California, Irvine, que completou seu PhD com MacMillan no California Institute of Technology.

Discursando na conferência do Nobel na quarta-feira, List observou que a quiralidade está presente em toda a natureza. Ele disse que, ao usar moléculas orgânicas quirais como catalisadores, “a quiralidade é transferida na reação catalítica para os substratos, de modo que você extraia mais desse tipo de moléculas”.

“Quando pensamos em medicina e como seus medicamentos irão interagir com enzimas e proteínas, isso também envolve o compartilhamento de informações quirais”, diz Dong. “Como resultado disso, precisamos ter acesso a medicamentos que também sejam enantiômeros únicos.”

O prêmio Nobel de química de 2001 foi concedido a William S. Knowles, Ryoji Noyori e K. Barry Sharpless pela catálise assimétrica, que oferece catálise enantiomericamente seletiva usando catalisadores de metal. As contribuições de List e MacMillan substituem os catalisadores de metal por moléculas orgânicas, tornando a síntese mais limpa e mais ecologicamente correta; os catalisadores de metal podem ser tóxicos para as pessoas ou para o meio ambiente. Essa vantagem é especialmente importante na fabricação de medicamentos, diz Dong, pois quaisquer vestígios de metais precisam ser removidos do medicamento final e o processo de remoção de metais é caro e demorado. “Os catalisadores orgânicos realmente oferecem uma maneira de fazer essa química de uma forma mais ecológica e sustentável”, diz ela.