Clique em química e bioortogonalidade ganham o Prêmio Nobel de Química de 2022
Um dos vencedores - Dr. K. Barry Sharpless - é agora a quinta pessoa na história a ganhar dois Nobel.
- A química do clique é um termo cunhado para descrever um conjunto de reações simples, limpas e altamente favoráveis que funcionam como um encanto com moléculas orgânicas.
- Na forma bioortogonal, permite que os pesquisadores adicionem moléculas de rastreamento em células vivas sem perturbá-las ou prejudicá-las.
- Este é o segundo Prêmio Nobel de Química ganho pelo Dr. K. Barry Sharpless, um pioneiro caolho.
O Prêmio Nobel de Química de 2022 foi concedido aos Drs. K. Barry Sharpless, Morten Meldal e Carolyn Bertozzi, por dois avanços relacionados. A primeira das descobertas premiadas deste ano carrega um apelido cativante: clique em química . O outro, bioortogonalidade , é mais um bocado. Ambas as técnicas compartilham alguma semelhança com o vencedor do ano passado, organocatálise assimétrica . Ou seja, são métodos de síntese orgânica, projetados para auxiliar na pesquisa das moléculas que compõem os organismos vivos, produtos farmacêuticos, produtos químicos agrícolas e polímeros.
A química do clique é um nome simples para um conjunto simples de reações
O núcleo do conceito de química do clique é o cultivo de um pequeno conjunto de reações que são extremamente ideais para trabalhar com moléculas orgânicas. Sharpless os descreveu em seu famoso jornal de 2001 :
“A reação deve ser modular, ampla em escopo, dar rendimentos muito altos, gerar apenas subprodutos inofensivos que possam ser removidos por métodos não cromatográficos e ser estereoespecíficos (mas não necessariamente enantiosseletivos). As características necessárias do processo incluem condições de reação simples (idealmente, o processo deve ser insensível ao oxigênio e à água), materiais de partida e reagentes prontamente disponíveis, o uso de nenhum solvente ou um solvente que seja benigno (como água) ou facilmente removido, e simples isolamento do produto.”
Simplificando, as reações geralmente: podem ser realizadas da mesma maneira em uma variedade de moléculas alvo, são altamente eficientes e fáceis de realizar sob muitas condições, não produzem subprodutos desagradáveis ou difíceis de separar e requerem apenas e soluções suaves. Ele observa ainda que uma favorabilidade termodinâmica muito alta é necessária para conduzir tais reações. Isso resultará em sua conclusão rápida e confiável para produzir um único produto; essas reações são “ com mola .”
O objetivo é montar um pequeno conjunto de reações simples, eficientes, confiáveis e limpas que possam ser usadas na maioria das condições. A química do clique permite a criação de uma ampla gama de compostos químicos, combinando apenas algumas reações excelentes entre os principais ingredientes padrão. Notas sem nitidez em outro papel que ele se inspirou em como a natureza constrói todas as proteínas em nossos corpos a partir de apenas 20 aminoácidos, usando um pequeno conjunto de reações.
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada todas as quintas-feirasComo Sharpless estava definindo esse conceito, tanto ele e Meldall descobriu e publicou independentemente a maior reação química de clique conhecida, cicloadição azida-alcino catalisada por cobre. Meldal descreve os detalhes científicos em detalhes excruciantes em um papel posterior . Ele permite que uma molécula externa com alguma função útil seja encaixada em uma molécula orgânica. A molécula externa anexada pode permitir a síntese de uma variedade de novos medicamentos, criar um farol de rastreamento molecular refletindo seletivamente a luz (um corante) ou emitindo-a (um fluoróforo) ou modificar componentes celulares ligando-os a moléculas de polímero.
Essas técnicas encontraram uso em outros campos da química. O químico Wolfgang Binder escreveu Reveja artigos —relatórios científicos revisados por pares que buscam resumir um grande corpo de trabalho, em vez de relatar um único avanço— descrevendo como click chemistry beneficiou a química de polímeros e superfícies. Ele facilita a ligação de uma ampla gama de polímeros e moléculas semelhantes em cadeia, independentemente do ambiente, com confiabilidade extremamente alta e resultados precisos - algo que antes era incomum.
Bioortogonalidade é um nome obscuro para um conceito simples
Bertozzi criou o termo bioortogonalidade, uma palavra difícil que antecede bio(lógico) à ortogonalidade. A ortogonalidade é uma relação matemática/física entre dois objetos: independência completa. É uma analogia de dimensão superior para o termo mais comum perpendicular . O topo de uma mesa quadrada é ortogonal às pernas. Cada dimensão do espaço-tempo é ortogonal às outras. Em um uso mais solto, os interesses de uma criança podem ser descritos como ortogonais aos brócolis.
A bioortogonalidade descreve reações que podem ocorrer viver , termo latino para dentro de células biológicas vivas, completamente perpendicular à sua função. A reação não danifica, fortalece ou interfere substancialmente nos processos vivos de uma célula. Bertozzi descreve isso em um artigo de revisão bem conhecido dela mesma. Ela fez a principal descoberta neste campo: uma forma alternativa (bioortogonal) da mais famosa reação química de clique. Esta versão remove o catalisador de cobre, que é tóxico para as células vivas. Isso permite que a química de clique adicione tags brilhantes para rastrear processos em tecidos vivos, produzindo essas belas imagens de pesquisa de estruturas celulares em plantas e estas de tumores cancerosos em camundongos .
Os vencedores do Prêmio Nobel são como nós, e não como nós
Sharpless é um personagem extraordinário e normal. Isto é dele segundo Prêmio Nobel de ciências, colocando-o na companhia rarefeita de apenas Marie Curie, Linus Pauling, John Bardeen e Frederick Sanger. No entanto, em um momento de fragilidade humana comum, ele perdeu um olho, e quase o outro, em um acidente em um laboratório de química do MIT em 1970. Ele escreveu depois de aprender a lição de nunca tirar os óculos de segurança no laboratório a qualquer momento . Enquanto um dos vencedores do Nobel do ano passado apontou como até mesmo cientistas brilhantes lutam como todos nós, Sharpless demonstra como eles podem ser diferentes quando ele promove sua memória fotográfica. Isso não seria legal. Você pode ler mais algumas anedotas pessoais sobre os vencedores aqui .
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