Os Professores Clarissa P. Frizzo, Helio G. Bonacorso, Manfredo Hörner, Nilo Zanatta, Marcos A. P. Martins e os estudantes do Núcleo de Química de Heterociclos (NUQUIMHE) do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) manifestam satisfação com a concessão do prêmio Nobel de Química 2016 aos cientistas James F. Stoddart (USA), Jean-Pierre Sauvage (França) e Bernard L. Feringa (Holanda) que dedicaram suas pesquisas ao planejamento, síntese e funcionamento de “máquinas moleculares”.
As ‘máquinas moleculares’ são estruturas constituídas por moléculas entrelaçadas, que são formadas por dois ou mais componentes moleculares. Os catenanos, por exemplo, são formados por dois ou mais componentes moleculares cíclicos entrelaçados, como elos de uma corrente. Já os rotaxanos são formados por um componente molecular linear que funciona como um eixo e, encaixado nele, há um outro componente na forma de ciclo que funciona como uma roda. Os componentes moleculares são entrelaçados por meio uma ligação ‘mecânica’, que permite o movimento de um componente molecular em relação ao outro, mas impede a dissociação dos mesmos. A existência da ligação ‘mecânica’ é a condição essencial para que um componente molecular possa se mover rapidamente em relação ao outro, caracterizando assim a ‘máquina molecular’. O componente molecular cíclico pode executar movimento de rotação e também movimento de translação ao longo do eixo. Estes movimentos translacionais podem ser induzidos por estímulos externos, como a mudança de pH, variação da temperatura, ou por incidência de luz.
Há cinco anos os cientistas do NUQUIMHE têm desenvolvido a síntese e estudo estrutural de ‘máquinas moleculares’ baseadas em rotaxanos. As principais contribuições dos trabalhos desenvolvidos pelo NUQUIMHE são (i) síntese e estudo das interações intramoleculares em moléculas de rotaxanos (Chem. Commun. 2012); (ii) o desenvolvimento de novos eixos moleculares que permitem a dissociação dos componentes moleculares de rotaxanos (J. Org. Chem. 2015) e novos eixos moleculares contendo heterociclos substituídos (artigos em submissão, teses e dissertações em andamento). Estas contribuições destacam o NUQUIMHE como um dos únicos grupos de pesquisa do Brasil que trabalha com foco na compreensão da natureza das interações inter- e intramoleculares de rotaxanos em solução e no estado sólido cristalino. A compreensão dessas interações permitirá o planejamento de novas ‘máquinas moleculares’ com respostas aos estímulos externos adequadas para seu uso como transportadores moleculares, sensores, sistemas de armazenamento, válvulas, rotores, chips moleculares, etc (Animação abaixo).
Atualmente, há duas teses de doutorado e uma dissertação de mestrado em andamento no NUQUIMHE focadas neste tema. Para os Cientistas e Estudantes do NUQUIMHE, o prêmio Nobel de Química deste ano representa um grande incentivo, tendo como consequência o reconhecimento, por parte da comunidade científica e do público, da importância deste tema de pesquisa.
Fonte: Professores Clarissa P. Frizzo e Marcos A. P. Martins
