Premio Nobel de Química 2021, un impulso para hacer a esta ciencia más verde

El desarrollo de la organocatálisis asimétrica, que permite construir de manera más eficiente y precisa moléculas con múltiples aplicaciones, entre ellas en la industria farmacéutica, fue posible gracias al trabajo que de forma independiente llevaron a cabo Benjamin List, del Instituto Max Planck en Mülheim, Alemania, y David MacMillan, de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos, quienes se hicieron acreedores al Premio Nobel de Química 2021.

La relevancia de esta metodología radica en que busca disminuir la energía requerida en una reacción química (proceso de transformación de una o más sustancias), a partir del empleo de pequeñas moléculas orgánicas como catalizadores y sin necesidad de utilizar metales contaminantes, señaló Eusebio Juaristi, investigador Emérito del Departamento de Química del Cinvestav.

En el 2000, David MacMillan y sus colaboradores publicaron los resultados de sus experimentos con varias moléculas orgánicas de las cuales se probó la capacidad de conducir ciertas reacciones químicas. En ese mismo año, Benjamin List y su equipo de investigación demostraron que la prolina, uno de los aminoácidos de las proteínas de los seres vivos, es un catalizador eficiente; ambos trabajos sentaron las bases de la nueva estrategia que hizo a la síntesis química más eficiente y selectiva.

Eusebio Juaristi resaltó que para dimensionar las aportaciones de estos científicos es necesario tener en cuenta que las moléculas son los componentes de la materia, y su estructura tridimensional, en particular la orientación de los átomos que las conforman, influyen en sus propiedades físicas y químicas.

Existen muchas moléculas en dos variantes, las cuales, a pesar de presentar la misma composición (tipo y número de átomos) y conectividad (la manera en la que los átomos están enlazados), en realidad no son iguales, ni tampoco su efecto a nivel biológico.

Por ejemplo, una versión de la talidomida sirve como calmante y la otra provoca malformaciones en bebés por nacer, esto se debe a que el acomodo tridimensional de los átomos es diferente. Lo cual equivale a lo sucedido con la mano derecha e izquierda, a pesar de contar con los mismos componentes (dedo pulgar, índice, etcétera) y la misma conectividad, son distintas y al poner una sobre la otra no coinciden.

En este sentido, los trabajos de Benjamin List y David MacMillan mostraron que una nueva estrategia había surgido: la organocatálisis asimétrica, cuyo potencial para obtener solo una de las dos posibles moléculas de interés impactó la industria farmacéutica, agroquímica, alimentaria y de perfumes.

Lo anterior ha llevado a la elaboración de productos farmacéuticos específicos conformados por la molécula de interés y no por dos con la misma composición, pero diferente actividad biológica. Algunos ejemplos de medicamentos obtenidos a través de este tipo de síntesis selectiva son: amoxicilina (antibiótico), enalapril (antihipertensivo), ibuprofeno (antiinflamatorio) y lovastatina (antihipercolesterolémico).

De acuerdo con Eusebio Juaristi, la organocatálisis asimétrica seguirá siendo un tema actual, ya que puede facilitar la producción de nuevos compuestos con actividad farmacológica, cuyas propiedades podrían ser analizadas a fin de enfrentar emergencias sanitarias como la ocasionada por el nuevo coronavirus.

Esta herramienta de construcción molecular, agregó el investigador del Cinvestav, también puede ser utilizada para sintetizar en el laboratorio diversos compuestos naturales con actividad biológica, en especial cuando las especies de las que se extraen son escasas o están en peligro de extinción.

En cuanto al trabajo de Eusebio Juaristi, se ha centrado recientemente en el diseño de nuevos organocatalizadores para su empleo en síntesis asimétrica; tema que precisamente fue reconocido este año con el Premio Nobel en la categoría de química.

“Nuestra investigación consiste en mejorar la actividad de la prolina (un aminoácido), mediante la preparación de derivados capaces de acelerar algunas reacciones químicas bajo condiciones más verdes”, explicó el investigador.

Esto al emplear disolventes no contaminantes, entre ellos el agua, o eliminar el uso de los mismos. Además de utilizar fuentes energéticas eficientes, como es el caso de molinos que funcionan a partir de energía mecánica; todas estas son alternativas para hacer los procesos químicos más ecológicos y económicos.