O átomo mais simples não é fácil de dominar
Os investigadores desenvolveram um método baseado na luz para aproveitar o hidrogénio atómico em reações químicas
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O hidrogénio é o elemento mais simples da tabela periódica, sendo composto por apenas um protão e um eletrão. Na química, porém, o mais pequeno dos átomos está longe de ser simples. Produzidos pela primeira vez pelo laureado com o Prémio Nobel Irving Langmuir há mais de um século, os átomos isolados de hidrogénio (H•) são tão reativos que é quase impossível prepará-los e utilizá-los.
Num esforço de colaboração internacional, investigadores do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces, da University College London e do Imperial College London encontraram agora uma solução para este problema. Recorrendo à luz, geram átomos de hidrogénio em condições suaves e utilizam-nos para reduzir moléculas orgânicas sem o recurso a metais. As suas descobertas foram agora publicadas no «Journal of the American Chemical Society».
Um átomo de hidrogénio não pode esperar
Em laboratório, os químicos deparam-se frequentemente com o hidrogénio na forma de H₂: dois átomos de hidrogénio firmemente ligados entre si. A molécula é estável e a sua utilização na química sintética é generalizada. Um único átomo de hidrogénio, por outro lado, é uma história completamente diferente.
«Do ponto de vista químico, um átomo de hidrogénio é incrivelmente simples, mas também é extremamente reativo», afirma Nils J. Flodén, primeiro autor do estudo no Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces. «Por isso, tivemos de encontrar uma forma de gerar átomos de hidrogénio em condições que nos permitissem canalizar a sua reatividade para fazer o que queríamos.»
A luz liberta os átomos de hidrogénio
Para a sua nova abordagem, os investigadores utilizam a luz. Combinam hidrazina com um derivado de tiofenol e, em seguida, expõem a mistura à luz. A luz fornece a energia necessária para desencadear uma transferência de eletrões entre as duas moléculas.
As investigações sugerem que a transferência de eletrões resulta na formação de um intermediário de vida curta pertencente à classe mais ampla dos chamados radicais de Rydberg. A sua vida útil é de apenas cerca de 13 picossegundos, o que corresponde a 13 trilionésimos de segundo. Embora os átomos de Rydberg sejam cruciais na computação quântica, neste trabalho o decaimento de uma molécula de Rydberg é utilizado para libertar um radical de hidrogénio.
A ideia remonta a mais de cem anos
Não é segredo que os átomos de hidrogénio são difíceis de gerar e controlar. Em 1912, o químico norte-americano Irving Langmuir descobriu que as moléculas de hidrogénio se podem decompor em átomos individuais de hidrogénio no fio de tungsténio aquecido de uma lâmpada. Para tal, eram necessárias temperaturas superiores a 2 000 Kelvin. Mais tarde, foram desenvolvidos métodos que envolviam descargas elétricas ou radiação UV de mercúrio, o que permitiu investigar as propriedades e a reatividade do hidrogénio atómico com maior detalhe. No entanto, estes métodos não eram particularmente adequados para a síntese orgânica, uma vez que as condições envolvidas eram demasiado extremas.
O que o radical de hidrogénio torna possível
Utilizando o radical de hidrogénio produzido, os investigadores conseguem reduzir várias moléculas orgânicas em condições suaves e sem metais. Entre estas incluíam-se alcenos altamente funcionalizados e compostos halogenados.
«Para a química orgânica, a descoberta de novos intermediários químicos abre novas possibilidades», afirma Peter H. Seeberger, diretor do Departamento de Sistemas Biomoleculares do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces. «Com este trabalho, o hidrogénio atómico torna-se uma ferramenta prática para os químicos sintéticos.»
Os investigadores encaram isto, acima de tudo, como um novo ponto de partida. Isto porque a reatividade invulgar do H• pode ser de interesse não só para as reações de redução estudadas. São concebíveis aplicações noutras áreas da química orgânica e, a longo prazo, também nas ciências biológicas.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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