Buena química con la farmacología y la ecología
Benjamin List y David MacMillan obtuvieron el Premio Nobel de Química por la Organocatálisis Asimétrica, desarrollo que permite procesos de producción más efectivos y sustentables. La investigadora y docente Erica Vidal y el investigador y docente Javier Ortiz, ambos de la UNSJ, se refieren a la herramienta.
Por Fabián Rojas
¿Qué es la Organocatálisis Asimétrica? Este proceso químico que le dio el reciente Premio Nobel al alemán Benjamin List y al estadounidense David MacMillan es un desarrollo que vienen sometiendo a experimentos desde hace un tiempo. Lo que buscaban es algo conocido como «enantioselectividad», para a partir de allí conseguir transformaciones químicas aptas para diferentes industrias, incluida la farmacéutica. Se trata de la obtención de una síntesis mediante métodos más económicos y ecológicos, por lo que la comunidad especializada ubica el hecho dentro del más deseado mundo de una «Química verde».
Compuestos con principio activo
Los organismos vivos tienen moléculas con estereoespecifidad, es decir que tienen quiralidad específica. Quiralidad refiere a “quiral” (propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular), un término que se utiliza para definir a un carbono, en un compuesto orgánico, que está enlazado a cuatro sustituyentes diferentes. Una pareja de compuestos en los que uno es imagen especular –como de espejo- del otro y además son no superponibles, se denominan enantiómeros. Erica Andrea Vidal, profesora en Química de la UNSJ y doctoranda en Ciencias Biológicas, grafica: “Para darnos una idea de esto –grafica Erica Vidal-, podemos usar las manos en donde, claramente, una es imagen especular de la otra si imaginamos un espejo entre ellas; si colocáramos una mano encima de la otra sin voltearla, veremos que los dedos pulgar y meñique no coinciden. En este caso, los dedos estarían representando los sustituyentes y, la palma de la mano, representaría al carbono asimétrico o carbono quiral. Una de las particularidades que tienen los enantiómeros es que son compuestos ópticamente activos”. Cuando sobre un compuesto se hace incidir un haz de luz polarizada y la desvía, se dice que ese compuesto es ópticamente activo. Es, decir, ahí se diferencian aquellos compuestos que son enantiómeros de los que no lo son.
Qué se busca
La “enantioselectividad” es lo que se pretende; es decir, la obtención de compuestos enantiómeros a través de transformaciones químicas que, generalmente, son compuestos con principio activo en el caso de fármacos. “La idea de esa estrategia es poder conseguir esos compuestos quirales de un determinado tipo de enantiómeros que sí sirva para un fin. Si es en farmacología, será un principio activo que se pueda usar como medicamento para una patología”, dice Erica Vidal, también becaria del CONICET e investigadora en el Instituto de Ciencias Básicas de la Facultad de Filosofía, Humanidades y Artes de la UNSJ.
Existen, al menos, tres estrategias para preparar sustancias ópticamente activas y así se llega a la Organocatálisis Asimétrica, ese desarrollo de los ganadores del Premio Nobel. “Ellas difieren entre sí de acuerdo al tipo de catalizador utilizado para inducir la enantioselectividad de una reacción química: la Biocatálisis, la Catálisis Organometálica y la organocatálisis. El desarrollo de la Organocatálisis Asimétrica tiene como base el uso de moléculas orgánicas de bajo peso molecular que actúan como catalizadores con el fin de conseguir transformaciones químicas altamente enantioselectivas, pudiendo satisfacer las necesidades de producción farmacológica, agroquímica y cosmetológica, entre otras”, indica Vidal.
Verde
Ni bien se conoció el desarrollo de List y MacMillan, comenzó a hablarse de que se ha vuelto más verde la Química. ¿Por qué? Vidal señala que las reacciones con organocatalizadores aportaron una serie de ventajas tales como bajo costo, ahorro en tiempo y energía, como así también la simplicidad experimental y la reducción de residuos debido a tres factores. “Primero –dice la investigadora-, los catalizadores orgánicos, por lo general, son resistentes al oxígeno y a la humedad del ambiente, por lo que no es necesario almacenarlos en recipientes especiales. En segundo lugar, en la naturaleza existe una gran variedad de compuestos orgánicos en forma de enantiómeros individuales, lo que hace que la preparación de los catalizadores orgánicos sea económica y pueda obtenerse en gran cantidad; y finalmente poseen baja toxicidad y son amigables con el medio ambiente”.
Reacciones más eficientes
El Dr. Javier Ortiz, docente e investigador del Instituto de Biotecnología de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ, sostiene que la Organocatálisis Asimétrica de Benjamin List y David MacMillan “es un descubrimiento importante en el mundo de la Química Orgánica. Viene a mejorar ese mundo. Hasta hoy se conocían dos aspectos para llevar adelante las catálisis (aumento de velocidad en reacciones) en química orgánica, que eran la metalocatálisis y la catálisis mediada por enzimas. Este descubrimiento permite llevar adelante reacciones químicas de una manera más eficiente”, explica.
Fabricación de moléculas
Ese descubrimiento de los acreedores del Nobel de Química posibilita en la industria farmacéutica hacer más eficiente la síntesis de fármacos “porque la Organocatálisis básicamente logra disminuir el número de pasos que se necesitan para sintetizar un fármaco en particular, al mismo tiempo que logra una síntesis más específica”, apunta Ortiz.
La fabricación de moléculas es la síntesis molecular que, en el caso de la industria farmacéutica, sería por ejemplo para desarrollar compuestos o fármacos que actualmente se utilizan, pero el tema es sintetizarlos de una manera diferente. “Si actualmente el número de pasos en la síntesis que se requería para hacer un determinado fármaco era de doce, se pueden disminuir a la mitad. Esto conlleva un menor uso de reactivos, con lo cual se entiende que esto deviene en algo más ecológico, una química más ecológica, más verde”, define el investigador.
Enantiómeros
Javier Ortiz también recurre al ejemplo de las manos para explicar qué son los enantiómeros: “Son como la mano derecha e izquierda, una es el reflejo de la otra y estructuralmente son iguales, pero funcionalmente no, porque su disposición en el espacio es distinta, por este motivo existen guitarras para zurdos y para derechos. En el mundo de la Química Orgánica sucede lo mismo y esta ligera diferencia puede implicar un cambio radicalmente opuesto en la acción farmacológica/fisiológica de estos compuestos. Por ejemplo, en el caso del limoneno (sustancia química de la cáscara de cítricos) el enantiómero S ‘huele a limón’ mientras que el enantiómero R ‘huele a naranja’”. El investigador luego aclara: “El punto es que resulta difícil dirigir el proceso de síntesis de este tipo de compuestos hacia uno u otro enantiómero cuando utilizamos metalocatálisis, por ejemplo. Es aquí donde radica la importancia de la Organocatálisis Asimétrica, porque permite generar compuestos de manera enantioselectiva, es decir, dirigir la síntesis hacia uno u otro enantiómero de manera mucho más eficiente”.
En síntesis, la Organocatálisis Asimétrica utiliza moléculas orgánicas pequeñas para acelerar reacciones químicas y generar compuestos de manera enantioselectiva. Estas moléculas pueden ser tan eficientes como los catalizadores metálicos más tradicionales pero además son accesibles, de baja toxicidad y fáciles de manipular.
Imagen de portada: Wikipedia
