O Prémio Nobel da Química 2021 foi atribuído aos químicos Benjamin List e David MacMillan pelo desenvolvimento da organocatálise assimétrica. Este nome, que pode parecer complexo, é fundamental para o desenvolvimento de vários produtos químicos, e é uma alternativa verde, acessível e barata com aplicação na indústria farmacêutica, na agricultura e na produção de materiais como os plásticos.

Quer na natureza quer nos laboratórios, moléculas complexas são construídas a partir de moléculas mais simples através de reacções químicas sucessivas, um processo chamado de síntese química. Esta é fundamental para a obtenção de medicamentos, pesticidas, aditivos alimentares, perfumes, polímeros como os plásticos e outros materiais da vida quotidiana. Para acelerar as reacções químicas são usadas outras moléculas: os catalisadores. Sem os catalisadores, estas reacções seriam muito mais lentas ou não ocorreriam.

Até ao ano 2000 os catalisadores utilizados eram moléculas associadas a metais, muito usados em processos industriais, e enzimas, proteínas que catalisam reacções químicas na natureza como o metabolismo do nosso corpo. Os catalisadores metálicos por vezes usam metais caros e instáveis e que geram resíduos tóxicos. Já as enzimas são proteínas, moléculas muito grandes e complexas que funcionam em ambientes muito específicos e são difíceis de obter e manipular.

Os organocatalisadores desenvolvidos e estudados por List e MacMillan ajudam a solucionar estas questões: usam moléculas orgânicas muito mais pequenas que enzimas e não precisam de metais para catalisarem reacções químicas. Deste modo são muito mais acessíveis, mais baratos, mais estáveis, sustentáveis e não-tóxicos. Outra enorme vantagem é a sua elevada eficiência para a obtenção de moléculas assimétricas. Numa reacção química pode ocorrer a formação de duas moléculas em tudo semelhantes, mas que são o espelho uma da outra, como as nossas mãos – iguais mas impossíveis de sobrepor. Estas moléculas chamam-se enantiómeros.

Apesar de estas moléculas terem os mesmos átomos e tipos de ligação, por terem orientações espaciais diferentes podem produzir efeitos biológicos muito diferentes, uma vez que são reconhecidas de maneira diferente no nosso organismo.

A natureza é constituída por moléculas assimétricas como os aminoácidos, que compõem as proteínas e existem no nosso organismo apenas na forma de um dos dois enantiómeros possíveis. Milhares de enzimas em todos os organismos vivos promovem a formação de apenas um dos enantiómeros do produto da reacção que catalisam. Isto é muito importante, nomeadamente na síntese de medicamentos. Um dos enantiómeros da molécula do medicamento pode ter o efeito terapêutico desejado e o outro enantiómero pode ter efeitos secundários muito graves, pois o alvo terapêutico onde vão actuar também é assimétrico. Foi o que aconteceu com a talidomida, um medicamento que no início da década de 1960 era dado às gestantes e que teve consequências graves para os bebés.

A indústria farmacêutica precisa por isso de métodos eficientes para sintetizar apenas o enantiómero desejado da molécula que constitui o medicamento. Estas sínteses químicas são muito desafiantes, envolvendo processos longos e complexos. Os organocatalisadores de List e MacMillan promovem a formação selectiva de apenas um dos enantiómeros do produto das reacções, encurtando consideravelmente o seu processo de síntese.

A ideia de que moléculas orgânicas pequenas e acessíveis poderiam catalisar reacções químicas com uma eficiência comparável a de uma enzima foi a inspiração para o químico Benjamin List estudar o aminoácido prolina como catalisador em reacções assimétricas. Uma ideia tão simples mas que só começou a ser desenvolvida no início dos anos 2000, e que levou à criação de um novo ramo de catálise – a organocatálise assimétrica, que desde então tem sofrido um grande desenvolvimento e que complementa os dois outros ramos de catálise. Esse estudo tem já resultados presentes hoje nas farmácias por todo o mundo, com medicamentos que utilizam paroxetina (um antidepressivo) e oseltamivir (Tamiflu, um antiviral).

Este Prémio Nobel vem reforçar a importância que a química tem em muitas áreas da nossa vida e no desenvolvimento de soluções mais simples para processos complexos, e realçar a sua importância desde o currículo escolar.