Pharmaceutical Technology Brasil Ed. 1-23

Pharmaceutical Technology 20 Edição Brasileira - Vol. 27 / Nº1 Os benefícios potenciais estão levan- do as empresas a desenvolver soluções químicas e de engenharia que permitam o uso da química eletro-orgânica para a produção de intermediários farmacêuticos complexos na ordem de quilogramas (3). Uma alternativa mais sustentável, mais segura e menos dispendiosa “Elétrons”, diz Markus Furegati, prin- cipal cientista sênior da Novartis, “são ‘reagentes’ que podem ser considerados ecológicos, seguros e baratos. Um mol de elétrons custa menos de um dólar americano e há significativamente menos desperdício gerado durante a fabricação”. Em alguns casos, acrescenta ele, uma abordagem eletroquímica oferece melhor seletividade, em comparação com os pro- cedimentos clássicos. A eletroquímica oferece uma alter- nativa suave e eficiente às abordagens químicas convencionais, especificamente para transformações redox, de acordo com Song Lin, professor associado do Departamento de Química e Biologia Química da Cornell University. “Ao aplicar um potencial apropriado, as moléculas orgânicas podem perder ou ganhar um elétron na superfície do eletrodo e gerar intermediários altamente reativos, como radicais, carbocátions e carbânions. No processo, os reagentes oxidantes e redu- tores potencialmente caros, perigosos e tóxicos, empregados nas reações redox canônicas, podem ser substituídos por doadores e aceptores de elétrons mais ecológicos, menos tóxicos e mais suaves”, explica. Lin também observa que muitos estudos demonstraram o potencial da ele- troquímica para alcançar transformações difíceis de realizar utilizando reagentes redox químicos. Uma das chaves para o sucesso das reações eletroquímicas é que o grupo funcional de interesse tenha um potencial redox adequado em relação ao restante da molécula, segundo Claudio Bomio, cientis- ta principal II da Novartis. O controle pre- ciso do potencial aplicado pode fornecer a capacidade de ativar seletivamente mo- léculas complexas e gerar intermediários altamente reativos de maneira controlada, observa Lin. “A seletividade de eletro-oxidações pode ser ajustada utilizando um conjunto de parâmetros normalmente não usados em química orgânica, como escolha de voltagem, material do eletrodo, uso de mediadores redox, etc., o que expande o escopo e a utilidade da eletroquímica para síntese de compostos orgânicos”, acrescenta Bomio. Além do baixo custo devido à natureza sustentável e sem resíduos dos elétrons, Frederic Buono, diretor associado sênior de desenvolvimento químico da Boehringer Ingelheim nos Estados Unidos, destaca que a tecnologia eletroquímica também é fácil de manipular e rápida para ava- liar. “Usando tecnologias analíticas de processo, é possível monitorar a geração de impurezas específicas e a conversão e seletividade geral da reação em tempo real, e ajustar as unidades de potência e/ou tensão conforme necessário”, explica ele. No que diz respeito à reatividade química, Buono também comenta que os métodos eletroquímicos frequentemente exibem uma tolerância alta a grupos funcionais, bem como uma reatividade mais alta. Esta última permite a redução das quantidades de alguns reagentes necessá- rios e, assim, a produção de menos resíduos e subprodutos tóxicos. As reações eletro- químicas também são normalmente rea- lizadas em condições mais amenas (tem- peratura e pressão) do que as necessárias com abordagens tradicionais, de acordo com Buono. Além disso, para interromper as reações eletroquímicas, basta desligar a energia, enquanto na química orgânica tradicional um reagente extra geralmente deve ser adicionado. Aplicações sintéticas crescentes Devido aos muitos benefícios que a eletroquímica possui sobre as abordagens tradicionais em síntese orgânica, ela pode desempenhar um papel importante na pro- dução química/intermediária, argumenta Buono. Bomio concorda: “A eletroquímica é uma área de grande crescimento na pesquisa acadêmica, com novos métodos e reações surgindo todos os dias”. Com base na literatura publicada, Jeff Song, do grupo de desenvolvimento químico da Boehringer Ingelheim nos Estados Unidos, observa que há uma grande variedade de transformações para as quais a eletroquí- mica é ummétodo sintético atrativo, como nas oxidações (por exemplo, acoplamento oxidativo intermolecular / intramolecular), oxidação de Pinnick/Anelli, oxidação de Shono, etc.), reduções (por exemplo, re- dução de Birch, acoplamento redutivo de eletrófilos cruzados), formação de C=N (azinas e oximas), metoxilação e aminação. “Os benefícios da eletroquímica para essas transformações são relativos à tolerância funcional de estruturas moleculares com- plexas”, acrescenta. O crescente interesse é impulsionado em parte pelo fato de que as reações de oxidação e redução estão entre os proces- sos mais importantes e frequentemente executados na síntese orgânica, de acordo com Lin. “Na indústria farmacêutica, a capacidade de substituir reações de oxi- dação e redução que envolvem reagentes perigosos ou geradores de resíduos usados para a síntese de IFAs ou seus interme- diários por processos eletroquímicos é muito atrativa. A eletroquímica sintética pode realizar transformações semelhantes através da transferência de elétrons entre moléculas orgânicas e eletrodos, evitando o uso de reagentes redox estequiométri- cos perigosos ou tóxicos. Além disso, o potencial aplicado controlável resulta na capacidade potencial da eletroquímica