Em laboratório, um catalisador separa moléculas especulares

Coloque uma luva esquerda e uma luva direita lado a lado. Os mesmos materiais, o mesmo tamanho, e no entanto uma não serve na outra mão. As moléculas podem comportar-se da mesma maneira, e para os químicos isso é uma dor de cabeça real. As moléculas especulares, designadas enantiómeros, são tão semelhantes que os métodos de separação habituais têm dificuldade em separá-las. Uma equipa no Japão descreve agora, na revista Science Advances, que conseguiu separar uma mistura em partes iguais dessas moléculas especulares, produzidas substituindo o hidrogénio por deutério numa das formas.

O deutério é um primo mais pesado do hidrogénio: o seu núcleo tem um protão e um neutrão. Trocar hidrogénio por deutério pode alterar ligeiramente as propriedades de uma molécula, o que torna estas moléculas marcadas úteis no desenvolvimento de medicamentos e na engenharia de materiais. A dificuldade é que as duas formas especulares continuam quase idênticas. As ferramentas disponíveis eram fracas. A espectroscopia, que recorre à ressonância magnética nuclear (RMN), consegue distinguir estas moléculas, mas os autores observam que estes métodos são sobretudo analíticos e não oferecem uma via prática para as separar. A cromatografia especializada deu uma separação pobre, e uma tentativa que funcionou melhor exigiu 65 passagens por um sistema de cromatografia de reciclagem. Assim, os investigadores têm construído estas moléculas sobretudo através de uma síntese cuidadosamente controlada, em vez de separarem misturas já existentes.

A ideia da equipa foi usar a única diferença que o deutério introduz. Uma ligação carbono-deutério é mais difícil de romper do que uma ligação carbono-hidrogénio, e os autores chamam a esta diferença «a única alavanca energética disponível» para distinguir as duas formas. Combinaram-na com a preferência de um catalisador por uma orientação molecular. O resultado foi um catalisador à base de ruténio que reage mais depressa com uma forma especular do que com a outra. Nos testes com 2-etilnaftaleno, usando uma reação que adiciona um grupo contendo azoto, estimou-se que o material recuperado continha mais de 99,9 % de uma das formas. Noutro teste, com outra molécula, uma forma reagiu 83 vezes mais depressa do que a outra.

Estes números têm limites reais. A maioria dos valores de enriquecimento foi inferida a partir dos produtos da reação, e não medida diretamente nas moléculas recuperadas. A única verificação independente, que converteu uma amostra e depois aplicou RMN, deu uma proporção medida de 93:7, contra uma previsão de 94:6, uma correspondência próxima que sustenta as estimativas. O desempenho variou também consideravelmente com a estrutura molecular, e alguns compostos foram separados com menos eficácia. O método é um ponto de partida, e não um processo de produção acabado.

Para a investigação farmacêutica, o ganho prático seria um abastecimento mais rápido de blocos de construção marcados com isótopos, as peças de partida que os químicos montam para fazer medicamentos. Uma das moléculas testadas é usada na produção da tofogliflozina, um medicamento para a diabetes, e foi separada com sucesso nestes testes. Os autores afirmam que o método ainda precisa de mais testes, e o artigo não indica um calendário para que os laboratórios o possam adotar. Por agora, a mudança é concreta para os químicos: um caminho que poderia substituir parte da síntese lenta e controlada de que dependem hoje, desde que seja comprovado para além destes exemplos laboratoriais.