Una mirada al Nobel se Química 2021…frente al espejo.

El premio Nobel de Química 2021 acaba de ir a parar a manos de Benjamin List y David McMillan, “por el desarrollo de la organocatálisis asimétrica”.

Nos embarcamos en este artículo, en el difícil empeño de explicar sin mucho tecnicismo la relevancia de tal descubrimiento.

Antes de continuar hagamos un pequeño experimento. Párese frente a un espejo y levante su mano derecha con la palma hacia el espejo: el reflejo que verá es equivalente a su mano izquierda. Puede comprobarlo pegando su mano al espejo y viendo que el resultado es el mismo que si uniera sus dos manos por las palmas. Una de sus manos es la imagen especular (reflejo) de la otra.

Ahora trate de superponer sus manos: coloque una encima de la otra estando ambas con las palmas hacia arriba o ambas con las palmas hacia abajo. Observe que al hacerlo, sus dos manos no son coincidentes. Uno de sus dedos pulgares va a parar encima del dedo meñique de la otra mano y en general ninguna parte de una de sus manos se podrá superponer con la respectiva parte de la otra. Sus manos, además de ser una la imagen especular de la otra, no son superponibles.

¿Y esto que tiene de relevante?

Pues que esa propiedad que acaba de comprobar que tienen sus manos (y no la tiene por ejemplo, un tenedor) que consiste en no ser superponibles con su imagen especular, es una propiedad importantísima de las moléculas.

Las moléculas tienen una estructura tridimensional en el espacio y en determinados casos esa estructura tiene la propiedad de no ser superponible con su imagen especular haciendo que existan dos moléculas cuya composición es la misma pero que difieren en su orientación espacial. Son dos moléculas tan iguales como lo pueden ser tus dos manos…y también tan diferentes como tu izquierda y tu derecha.

Las diferencias entre una de estas moléculas y su par, se dan sobre todo en su comportamiento y adquieren especial connotación en los medios biológicos. Las biomoléculas, como las proteínas o los carbohidratos, por su elevada complejidad estructural, generan disposiciones tridimensionales donde es muy común este fenómeno. Además las interacciones entre ellas y con cualquier otro compuesto como los medicamentos es muy dependiente de que sea un miembro del par y no el otro.

Un ejemplo histórico de la relevancia de este fenómeno es el desastre farmacéutico sucedido con el fármaco Talidomida, del que hablamos en una publicación reciente. Resulta que la formulación del fármaco contenía ambas imágenes especulares no superponibles y la sutil diferencia en su orientación espacial generaba un dramático cambio en su efecto: mientras una era responsable de los efectos sedantes pretendidos, la otra era teratogénica y fue la responsable de las malformaciones congénitas. ¿Por qué estaban presente ambas? Pues porque en lo común de las reacciones químicas, generalmente se obtiene una mezcla del par y es difícil separarlos. El desastre de la talidomida puso en el foco de atención la relevancia del fenómeno para el desarrollo de fármacos.

Ya debe haberse percatado de que la separación de una molécula determinada y su imagen especular no superponible o mejor aún, el diseño de métodos de obtención que permitan obtener solamente, o casi solamente, a una de los miembros del par; es un asunto medular para la química y ha sido un area de activa investigación. Nos vamos acercando a la relevancia del Nobel de este año.

Aunque se han desarrollado varios métodos para separar a estos pares tan problemáticos, todos son una solución a posteriori: se forma el desbarajuste y luego…a ver cómo lo arreglamos.

Es natural que se haya trabajado en encontrar soluciones a priori: impedir que se forme aquel miembro del par que no es deseado favoreciendo la formación del que queremos. Esto es algo que las moléculas biológicas han aprendido a hacer desde hace millones de años…pero que los seres humanos hemos podido hacer por nuestra cuenta desde hace pocas décadas.

Hace 19 años el Nobel de Química recayó sobre los descubridores de la catálisis asimétrica: una forma de obtener con mucha especificidad a una molécula en particular con independencia de su imagen especular no superponible (si la tiene). Para ello se valieron de compuestos químicos que “enseñaban a la reacción” a ocurrir por un mecanismo que condujera a ese final feliz, pero que a la vez no interferían con la estructura y propiedades del producto obtenido: emplearon un catalizador. Sus catalizadores estaban compuestos a base de átomos de metales de transición y, aunque abrieron toda una nueva etapa de síntesis de compuestos importantísimos como la L-Dopa para el Párkinson, siempre han tenido el inconveniente de su potencial impacto negativo en el medio ambiente y lo caro de su obtención.

Acá entran nuestros laureados: han desarrollado catalizadores a base de moléculas orgánicas amigables con el medio ambiente, baratos de obtener y muy efectivos; que permiten desarrollar la síntesis asimétrica. Desarrollaron la organocatálisis asimétrica: una forma sorprendentemente sencilla, novedosa, muy efectiva y ambientalmente amigable de resolver el problema de la obtención de mezclas de moléculas con sus imágenes especulares no superponibles.

List y McMillan descubrieron en concepto completamente nuevo de catálisis: sus catalizadores son inéditos y su mecanismo de acción antes desconocido. Están llamados a revolucionar la producción de fármacos; simplificando y abaratando los procesos de obtención y elevando los rendimientos de la reacciones de síntesis.

Una vez más en la historia, el Nobel premia a científicos interesados por moléculas vanidosas… que no dejan de mirarse en el espejo.