O que é sintetizar uma substancia

      Atualmente,[1]muitos cursos de graduação não dão muita ênfase no estudo de compostos heterocíclicos, como, por exemplo, aziridinas, piridinas, epóxidos, furanos, dentre outros, embora eles apresentem diversas propriedades de nosso interesse. Nesse sentido, recentemente, Silvio Cunha e colaboradores[1] publicaram um artigo que descreve a síntese do Ácido Cumarino-3-Carboxílico e sua aplicação na obtenção total da aiapina, cumarina e umbeliferona que são agentes terapêuticos heterocíclicos anticoagulante, antifúngico e retentor de radiação solar, respectivamente.

     Os autores propõem diferentes rotas sintéticas que podem ser reproduzidas em ''aulas experimentais de química orgânica e discutem cada uma das etapas, através das quais alunos menos experientes poderão trabalhar com reagentes mais simples, que não requeiram maiores cuidados de manuseio, comparando-as com as rotas empregadas comercialmente, bem como  desmistificar a complexidade e inviabilidade em se realizar uma Síntese Total de uma substância natural em aulas experimentais.

Figura 1. Exemplos de cumarinas bioativas.

Fonte: desenhado por Matheus Sales com o programa ChemDraw Professional 16.0

         As substâncias na Figura 1, como podemos ver, possuem todas um núcleo Cumarínico, isto é, são variações diretas da molécula central, o que ressalta a sua relevância biológica. Outras substâncias derivadas da Cumarina são abordadas no artigo onde cada uma apresenta uma qualidade medicinal característica. Como, por exemplo, as moléculas citadas na Figura 2. Como muitas das reações abordadas na literatura envolvem a manipulação de substâncias químicas consideravelmente perigosas, os pesquisadores elaboraram estratégias sintéticas mais brandas no intuito de facilitar a compreensão e execução dessas práticas experimentais. Além disso, no decorrer das transformações são trabalhados conceitos como a limitação de uma reação em função dos substituintes dos reagentes de partida, o rendimento limitado devido a uma etapa avançada da síntese, a interconversão de grupos funcionais, a formação de ligações carbono-carbono e carbono-heteroátomo e o manejo de vidrarias.

Figura 2. Mais exemplos de cumarinas bioativas.

Fonte: desenhado por Matheus Sales com o programa ChemDraw Professional 16.0

      Ademais, o desenvolvimento de substâncias naturais via sínteses totais é uma tarefa  temida pelos alunos de graduação. As sínteses propostas por esses pesquisadores, todavia, conseguiram facilitar as suas obtenções em rendimentos na maioria das vezes consideráveis, sendo realizáveis em apenas 1 aula prática de laboratório, cada. O texto compara as sínteses propostas com as presentes na literatura, explicando suas limitações na hora de serem reproduzidas em oficinas.

      Não somente o estudo de compostos heterocíclicos representa um quesito importante devido à enorme variedade de produtos naturais que entra nessa classificação, como também possibilita a abordagem empírica de táticas e procedimentos que tornem a execução dessas práticas mais didática e acessível. Entretanto, ainda é necessário selecionar um caminho reacional que atenda às condições do ambiente de trabalho no contexto educacional, o que pode acabar se tornando uma tarefa morosa para o processo e, portanto, espera-se que o incentivo para essas atividades sejam viabilizadas, principalmente, em laboratórios de ensino específicos como, por exemplo, de síntese orgânica.

      Caso queira saber mais detalhes da pesquisa, aproveite que o artigo original está disponível gratuitamente e faça uma boa leitura. Como sempre, dúvidas, críticas e sugestões são bem - vindas e podem ser enviadas tanto pelas redes sociais quanto pelo e-mail .

Referências Bibliográficas

https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422015000801125&script=sci_arttext). Acesso em: (25/07/2020). DOI: 0100-4042.20150096

                                                                            
                                                                                     Escrito por Matheus Pereira Sales
                                                                     

Revisado pelos discentes Luís Henrique M. Camargos e Francisco Wytorhugo

Editado pelo discente Henrique do Nascimento Coutinho  

Ouça este artigo:

Síntese orgânica é uma subárea da química orgânica que estuda o comportamento das reações que utilizam moléculas orgânicas menos complexas, geralmente disponíveis comercialmente, para sintetizar-se moléculas de interesse, seja a partir de uma transformação química de uma etapa, ou em um processo mais complexo, envolvendo várias reações sequenciais.

O termo síntese orgânica nem sempre foi utilizado para reações envolvendo compostos orgânicos. Inicialmente achava-se que só era possível obter um composto orgânico a partir de organismos vivos, essa ideia era chamada de Teoria da Força Vital e separava compostos inorgânicos e orgânicos como substâncias completamente diferentes e não relacionadas.

Friedrich Wöhler.

Em 1828, o químico Friedrich Wöhler (foto) conseguiu, pela primeira vez, quebrar a Teoria da Força Vital quando sintetizou a ureia a partir do cianato de amônio (NH4OCN), um composto inorgânico.

Leia mais: Síntese de Wöhler

Outras sínteses orgânicas importantes

Síntese de Kolbe (1845): consiste na eletrólise de sais de sódio de ácidos monocarboxílicos acíclicos e saturados, com “n” átomos de carbono na cadeia, produzindo alcanos com “2n – 2” átomos de carbono.

Síntese de Kolbe-Schmitt (1860): consiste na adição de uma carboxila que se processa pelo aquecimento do fenolato de sódio com dióxido de carbono sobre a pressão de 100 atm e temperatura de 125°C. AO final, trata-se o produto com ácido sulfúrico, produzindo o ácido salicílico (o precursor da aspirina).

Síntese de Berthelot (1856): é a síntese de acetileno através de um arco voltaico produzido entre eletrodos de grafite envolvidos numa atmosfera de hidrogênio.

2C + H2 → C2H2

No período após a Segunda Guerra Mundial, houve um “boom” dentro das pesquisas relacionadas à síntese orgânica. Diversos químicos, farmacêuticos e até médicos começaram a tentar elucidar melhor como se processavam essas sínteses.

Robert Burns Woodward foi considerado pioneiro na síntese orgânica do século vinte. Ele elucidou a síntese de diversos produtos naturais complexos, determinando sua estrutura e também no estudo teórico de reações orgânicas, trabalho que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Química em 1965.

Alguns avanços na área em síntese orgânica, que tiveram seu desenvolvimento após a 2ª Guerra foram:

• Formulação dos mecanismos das reações fundamentais da química orgânica de maneira detalhada, incluindo estados de transição.
• Introdução da análise conformacional para estruturas orgânicas.
• Desenvolvimento da análise espectroscópica.
• Uso de métodos cromatográficos.
• Descoberta de uma série de novos reagentes.

Ao se estudar a rota de síntese de um composto, temos que levar em conta quais grupos funcionais queremos na molécula alvo, a forma de obtenção de cada um desses grupos, a reatividade dos reagentes, dentre outros fatores. Em suma, um projeto de síntese para o desenvolvimento de um novo composto envolve conhecimentos a respeito de métodos sintéticos, mecanismos de reação, materiais de partida comerciais e métodos de análise. Ou seja, é preciso fazer uma análise da viabilidade técnica e financeira do projeto, o que é conhecido em química orgânica como Análise Retrosintética, conceito criado por E. J. Corey em 1967.

Hoje em dia, considera-se como razões chave para desenvolver uma síntese:

• A substância nunca foi sintetizada.
• Aplicar uma nova estratégia sintética.
• Para comprovar a estrutura de um dado composto.
• Pelo interesse na molécula em si própria (econômico, biológico, etc.).

Bibliografia:

Carey, F.A., Química orgânica, volume 1, 7ª ed., Porto Alegre: AMGH, 2011.

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2254376/mod_resource/content/0/QFL-2349_2016%20Aula%2007%20Sintese.pdf

http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/1sintese_organica.pdf

http://sistemas.timoteo.cefetmg.br/nos/_media/bd:livro:quimica:pso.pdf