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Uma estratégia de síntese inovadora abriu caminho para estruturas fundidas 2D/3D usando quinolinas baratas como matéria-prima, relatam cientistas da Tokyo Tech. Ao aproveitar um intermediário borato sensível à luz, os cientistas poderiam transformar derivados de quinolina em uma grande variedade de estruturas fundidas 2D/3D de maneira direta e econômica. Espera-se que suas descobertas permitam a síntese de candidatos a medicamentos altamente personalizáveis.
As quinolinas têm atraído muita atenção de químicos que desejam sintetizar compostos conhecidos como estruturas fundidas 2D/3D. Essas moléculas orgânicas complexas têm muito potencial médico devido à sua estrutura e grupos funcionais altamente personalizáveis. As quinolinas tornam possível a síntese de tais estruturas graças à sua configuração eletrônica única. Eles consistem em um anel de benzeno abundante em elétrons fundido a um anel de piridina deficiente em elétrons; estes anéis eletronicamente distintos podem ser modificados independentemente ajustando as condições de reação.
Uma das maneiras mais atraentes de usar quinolinas como matéria-prima para estruturas 2D/3D é através de fotocicloadições desaromativas. Este processo envolve a desestabilização de um dos anéis aromáticos da quinolina, usando luz e às vezes um catalisador, de modo que um reagente possa “travar-se” no anel, formando o composto alvo. Apesar de muitos esforços, a maioria dos estudos relatou fotocicloadições acontecendo no lado do anel benzênico da quinolina, enquanto poucos têm como alvo o lado da piridina. Assim, todo o potencial das quinolinas permanece inexplorado.
Neste contexto, uma equipa de investigação do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, liderada pelo professor assistente Yuki Nagashima, em colaboração com cientistas da Universidade de Tóquio, decidiu enfrentar o desafio. Em seu último estudo, publicado em Edição Internacional de Química Aplicada em 27 de maio de 2024, eles apresentam uma metodologia conveniente para acessar o lado piridina das quinolinas e sintetizar diversas estruturas 2D/3D.
A chave para sua abordagem está no uso de uma molécula conhecida como pinacolborano, também conhecida como HB(pin). Os pesquisadores descobriram que este composto contendo boro era extremamente eficaz na indução da fotocicloadição desaromativa quase exclusivamente no lado piridina da quinolina. Não apenas os rendimentos obtidos foram elevados, mas também uma grande variedade de derivados e reagentes de quinolina puderam ser usados para obter todos os tipos de estruturas 2D/3D.
Procurando esclarecer os mecanismos subjacentes à sua nova estratégia, a equipa conduziu uma série de experiências e análises teóricas. Eles determinaram que a quinolina reage primeiro com um composto organolítio e depois com HB (pin) para formar um complexo intermediário de borato. Esta etapa intermediária é crucial, como observa Nagashima: “Nossos estudos mecanísticos detalhados revelaram que o complexo de borato fotoexcitado acelera a cicloadição e suprime a rearomatização que geralmente ocorre em reações convencionais de fotocicloadição.” Estes efeitos combinados levam a menos compostos que não reagiram e aromáticos indesejados.
Vale ressaltar que a metodologia proposta oferece diversas vantagens em relação às técnicas concorrentes. Por um lado, requer menos tempo de reação e etapas do que as rotas clássicas de síntese. Os catalisadores também não são necessários, o que reduz ainda mais os custos. Além disso, podem ser utilizadas moléculas iniciais multi-substituídas, o que proporciona acesso a inúmeros compostos alvo. “Até onde sabemos, essas transformações são as primeiras fotocicloadições à base de boro e desbloqueiam compostos organoboro anteriormente indescritíveis. A presente estratégia baseada em um complexo intermediário de borato deve ser útil para posterior funcionalização de vários tipos de hidrocarbonetos aromáticos com múltiplos anéis, “destaca Nagashima.
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