Em testes de laboratório, um modelo prevê onde reage uma molécula

Os químicos que querem saber onde é que uma molécula vai reagir recorrem há muito ao rendimento do produto, ou seja, à proporção do material de partida que acaba como produto pretendido após várias etapas de síntese. Esta medida é afetada pela purificação e pelas reações secundárias, e varia de um cenário de síntese para outro. Além disso, não diz nada sobre qual dos vários grupos reativos chegou efetivamente a reagir.

Na Universidade Nacional de Yokohama, uma equipa dirigida pelo professor associado Hiroaki Gotoh e pelo doutorando Daimon Sakaguchi optou por um caminho mais simples. Misturaram moléculas complexas que contêm vários grupos cetona, formados por átomos de oxigénio e de carbono unidos por uma dupla ligação, com diferentes quantidades de boro-hidreto de sódio em metanol. Ao medir qual o grupo cetona que reagiu primeiro, construíram uma escala cinética, ou mapa da velocidade de reação, para cada molécula. A equipa combinou depois este mapa com informação eletrónica tridimensional recolhida em torno de cada local de reação, e introduziu ambos num modelo de aprendizagem automática.

O modelo foi treinado apenas com moléculas simples. Testado em seis moléculas mais complexas, cada uma com dois grupos cetona, previu corretamente tanto o principal local de reação como o lado por onde a reação ocorreu. O estudo, publicado na revista JACS Au, mostra que experiências de competição podem ligar medições laboratoriais, cálculos de química quântica e aprendizagem automática num único fluxo de trabalho. Os autores sublinham que se trata de resultados de laboratório obtidos numa reação definida, com boro-hidreto de sódio em metanol.

Para um químico que desenha um candidato a fármaco, o ganho prático seria saber, antes da síntese, que parte de uma molécula tem probabilidade de reagir e que produto se formará. Gotoh aponta como alvo os candidatos a fármacos, os produtos naturais e as moléculas funcionais, e apresenta como objetivo menos ciclos de tentativa e erro e uma descoberta mais rápida de novas moléculas e percursos sintéticos. A equipa não diz quando é que estas previsões poderão ser utilizadas na prática, nem se o modelo se aplica a reações diferentes desta. O que oferece é uma base de dados cinéticos revista e um fluxo de trabalho com descritores, que outros investigadores podem reutilizar para construir novos modelos e testar as suas hipóteses em reduções mais complexas.