METODOLOGIAS DE SÍNTESE ORGÂNICA
A síntese total de um composto orgânico exigiria partir cada vez dos elementos que o compõem. No entanto, é bem conhecido que compostos orgânicos simples como ureia, metano, metanol, acetileno, ácido acético, etanol podem ser obtidos a partir dos elementos, e assim por diante, estruturas cada vez mais complexas podem ser construídas.
No entanto, isso não é prático nem necessário, pois há um grande número de compostos orgânicos disponíveis comercialmente ou economicamente disponíveis e que podem ser usados como materiais de partida. A rigor, todos eles derivam dos elementos que os compõem ou deles podem ser derivados, portanto qualquer síntese que se faça a partir dessas matérias-primas será “formalmente” uma síntese total.
As metodologias de síntese para enfrentar uma síntese bem-sucedida foram mudando com o passar do tempo e o desenvolvimento da própria química como ciência, daí se conhecer:
- Metodologia da “associação direta”
- Metodologia da “abordagem intermediária”
- Metodologia da "análise lógica"
METODOLOGIA DE PARCERIA DIRETA
Esta metodologia, após grandes esforços de químicos proeminentes, foi o que levou no século XIX e início do século XX à obtenção de muitas moléculas de interesse, tais como:
Alfa-Terpineol (Perkin 1904)
Cânfora (C. Komppa 1093, Perkin 1904
Tropinona (R. Willstätter 1901, Robinson 1917)
Nesta metodologia, uma série de subestruturas ou unidades são reconhecidas diretamente na estrutura da molécula alvo (MOb), que podem ser apropriadamente colocadas na estrutura da molécula alvo ou precursora, por meio de reações conhecidas.
Geralmente, há uma tendência de os grupos serem inseridos em uma única etapa, o que exige do químico vasto conhecimento de reações orgânicas e, sobretudo, muita experiência em síntese, para poder associar uma reação específica ao objetivo de localizar a subestrutura no local desejado.
Entre 1920 e 1945, conseguiu-se a síntese de moléculas mais complexas, baseadas no conhecimento das reações para formar moléculas policíclicas e em uma abordagem detalhada que permitisse a aplicação desses métodos.
Após a Segunda Guerra Mundial e até 1960, passou a outro nível de sofisticação graças à formulação dos mecanismos das reações orgânicas, introdução da análise conformacional, desenvolvimento de métodos espectroscópicos, uso de métodos cromatográficos de análise e separação e a descoberta e aplicação de novos reagentes seletivos.
Muitas dessas sínteses que tiveram 20 ou mais etapas foram possíveis pela avaliação prévia de cada etapa com base no conhecimento dos mecanismos de reação, intermediários reativos, efeitos estéricos e eletrônicos na reatividade, efeitos conformacionais e estereoeletrônicos. Apesar disso, naquela época cada problema sintético era encarado como um caso especial e com uma análise individualizada. Muito uso foi feito da intuição e técnicas gerais de resolução de problemas não foram aplicadas, insistiu-se fortemente que a síntese química era mais como uma arte. Um dos grandes representantes dessa corrente é o químico e Prêmio Nobel (1965) RB Hoodward, por sua contribuição à síntese orgânica, com a síntese de moléculas complexas como quinino, colesterol, etc.
METODOLOGIA DE ANÁLISE LÓGICA
Por outro lado, a metodologia da análise lógica tem como um de seus promotores e defensores para outro químico orgânico contemporâneo. Elías J. Corey, também ganhador do Prêmio Nobel por sua contribuição à síntese. A metodologia supõe a escolha e aplicação de uma determinada estratégia como o uso tático dos diferentes recursos que a química orgânica moderna nos oferece e constitui "uma metodologia limitada apenas pelas fronteiras da química e pelo poder criativo da inteligência humana"
O ponto central desta metodologia é uma análise racional e penetrante da estrutura molecular da Molécula Alvo (MOb) e das moléculas precursoras geradas antiteticamente. O método é conhecido como “ método de desconexão ” ou “ método de sintonização ” e é baseado em um novo paradigma da química orgânica, conhecido como a RETROSÍNTESE.
No entanto, a utilização de critérios lógicos e/ou matemáticos numa síntese orgânica, que esta metodologia supõe, encontrou a sua melhor aplicação numa série de Softwares com abordagem não empírica (lógica, matemática ou base de conhecimento), criados para gerar os diferentes rotas de síntese com o auxílio de um computador.
JI Borrell afirma que "os modelos usados nesses programas nem sempre estão próximos da realidade química e, portanto, é muito possível que as sínteses propostas não se concretizem em laboratório". No entanto, as desconexões e intermediários que eles propõem acabam sendo uma valiosa fonte de ideias.
Os programas desse tipo, que tiveram maior uso e divulgação, são os seguintes:
SYNGEN (GERAÇÃO DE SÍNTESE) (Hendrickson)
AVANTE (Hendrickson)
LHASA (Lógica e Heurística Aplicada à Análise Sintética) (EJ Corey)
CHAOS (Informática e Heurística Aplicada e Síntese Orgânica) (F. Serratosa)
METODOLOGIA DA “ABORDAGEM INTERMEDIÁRIA”
A maioria dos químicos orgânicos planeja sínteses, ou elabora projetos de síntese, fazendo uso simultâneo de metodologias de "associação". direta” e “análise lógica”, que conseqüentemente deu origem a uma outra forma de abordar a síntese de moléculas orgânicas; recebeu o nome de metodologia de "abordagem intermediária". Nela, produz-se a conjunção de “arte e ciência”, da qual os químicos são portadores.
Essa metodologia, rica em ações heurísticas, que não perde a abordagem retrossintética, por sua vez, deu origem a outros métodos de síntese orgânica, conhecidos como:
· O “método da árvore síntese” e
· O “método da folha de resumo”
ELABORAÇÃO DE UM PLANO DE SÍNTESE .
Um plano de síntese para uma molécula com uma certa complexidade na sua estrutura, dentro do paradigma retrossintético e qualquer que seja o método utilizado para o seu desenho, tem em conta os seguintes elementos gerais:
· Em princípio, deve-se conhecer e se familiarizar com todos os detalhes estruturais da molécula alvo (MOb).
· Quando se trata de uma substância natural, é preciso ter todas as informações possíveis sobre o background químico da molécula e conseqüentemente deduzir suas prováveis propriedades, assim como é fundamental conhecer suas propriedades físicas.
· A "regra de ouro" para desenvolver um plano de síntese é proceder no sentido contrário (antitético) ao que será seguido na prática no laboratório químico. Começa com o MOb e é realizada uma "degradação mental" de sua estrutura, que gera uma sequência de moléculas precursoras que também são submetidas a análises semelhantes, até chegar aos materiais de partida , que por sua vez devem ser simples e fáceis. .
