O papel oculto do hidrogênio na degradação molecular

O mecanismo de interação do hidrogênio em moléculas foi estudado por uma equipe internacional das Academias de Ciências da Polônia e da República Tcheca. Os resultados da pesquisa são importantes para a proteção ambiental e o desenvolvimento de medicamentos, entre outros objetivos.

O trabalho da equipe liderada pelo Dr. Dariusz Piekarski, do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAN), e pelo Dr. Jaroslav Kocziszek, da Academia Tcheca de Ciências (CAS), concentra-se em imidazóis e triazóis – alguns dos compostos químicos mais comuns utilizados em diversas indústrias. Eles são componentes de muitos medicamentos (antifúngicos, anti-infecciosos, anticancerígenos) e fungicidas, ou seja, agentes antifúngicos utilizados na agricultura.

No entanto, imidazóis e triazóis podem acabar na água e no solo, levando à poluição ambiental e ao crescimento descontrolado de fungos resistentes a fungicidas. Por isso, os cientistas buscam novas maneiras de degradar esses compostos, incluindo o desenvolvimento de métodos eficazes de tratamento de águas residuais e de água.

Uma pesquisa da equipe do IPC PAS e CAS, publicada no Journal of the American Chemical Society (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c18446), demonstrou o papel do hidrogênio e do bromo na dissociação de ânions triazólicos. Os cientistas demonstraram como quebrar essas moléculas usando elétrons de baixa energia.

Conforme explicado no comunicado à imprensa, quando um composto como o triazol captura um de seus elétrons de baixa energia, ele cria uma versão carregada de curta duração de si mesmo que eventualmente se desintegra. No entanto, o curso desse processo depende da estrutura molecular, especificamente da posição dos átomos de hidrogênio. Os autores do artigo examinaram duas versões de triazol substituído por bromo e aplicaram o método de ligação dissociativa de elétrons (DEA) a duas moléculas quase idênticas, diferindo apenas na posição de um único átomo de hidrogênio.

Com base em estudos empíricos e cálculos teóricos, cientistas determinaram que a mudança na posição do hidrogênio afeta a dinâmica molecular após a interação com elétrons de baixa energia. Mesmo um único elétron induz mudanças estruturais, que por sua vez causam uma dinâmica molecular completamente diferente.

Acontece que o átomo de bromo no triazol facilita a captura de um elétron pela molécula e ajuda a estabilizar suas diferentes formas, dependendo de onde o hidrogênio está colocado no anel do triazol.

"Como duas chaves que parecem iguais à primeira vista, mas abrem portas completamente diferentes, essas moléculas quase idênticas se comportam de maneiras notavelmente diferentes. A ideia de que podemos controlar o movimento de átomos pesados ​​por algo tão simples como colocar o hidrogênio em uma posição específica é empolgante e oferece novas possibilidades para o design de compostos", explicou o Dr. Dariusz Piekarski, citado no comunicado à imprensa.

A pesquisa da equipe internacional abre – como observado no comunicado à imprensa – “novas direções para manipulação molecular controlada em química e ciência dos materiais”.

"Este trabalho nos permite descrever um caminho para a degradação mais eficiente de compostos estáveis ​​e propensos a poluentes no ambiente e entender como moléculas semelhantes a fármacos se comportam sob condições específicas. Isso é crucial para o design de fármacos", afirma o relatório.

Em estudos subsequentes, os cientistas querem verificar se fenômenos semelhantes ocorrem ao usar diferentes fontes de radiação e em outros compostos químicos.

A pesquisa foi cofinanciada pelo Centro Nacional de Ciências e pelo MEYS tcheco, OP JAK. (PAP)

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