The Nobel Prize in Chemistry 2021

Premio Nobel de Química para la construcción de moléculas asimétricas

McMillan y List, ganadores del Nobel de Química este año, han desarrollado un proceso químico con muchas aplicaciones interesantes y útiles para nuestra vida cotidiana.
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La Real Academia Sueca de Ciencias decidió otorgar partes iguales del Premio Nobel de Química 2021 a David McMillan (1968), un químico británico que se desempeña como profesor en la Universidad de Princeton, y a Benjamin List (1968), un químico alemán que es director del Instituto Max Planck de Alemania para el estudio del carbón. El reconocimiento se les otorgó “por el desarrollo de la organocatálisis asimétrica”, un proceso químico con muchas aplicaciones interesantes y útiles para nuestra vida cotidiana.

Para entender dicho proceso, primero pensemos en un símil que nos permitirá entender el trabajo de quienes se dedican a la Química. Imaginemos a una escultora que usa diferentes materiales y herramientas para darle forma a sus obras. Conforme pasa el tiempo, ella usa mejores materiales y herramientas más sofisticadas, de modo que sus esculturas son cada vez más hermosas y elegantes. Podemos hacer una analogía entre la labor de la escultora y la labor de una química, quien también usa materiales diversos y herramientas sofisticadas, pero, en vez de obras plásticas, crea moléculas en el laboratorio. 

Muchas industrias pueden ofrecer productos novedosos y eficientes gracias a la habilidad de los químicos para crear nuevas moléculas. Algunos ejemplos de moléculas creadas de manera artificial, que tienen aplicaciones sorprendentes, son aquellas que capturan luz en las celdas solares o que guardan energía en las baterías. También hay moléculas que se usan para construir materiales con propiedades útiles, como aquellas con las que se fabrican zapatos para correr muy ligeros, que permiten a los corredores aumentar su velocidad en las carreras.

Construir moléculas que resulten adecuadas para alguna función específica no es tarea fácil. Sin embargo, cada nueva herramienta que se desarrolla permite a los químicos tener una mayor precisión en sus creaciones. En particular, el descubrimiento que se premió este año transformó la construcción molecular y la llevó al siguiente nivel: hizo que la química fuera más amigable con el ambiente y permitió que se crearan moléculas asimétricas de manera más sencilla.

El trabajo de List y McMillan requirió de catalizadores, sustancias que pueden controlar y acelerar las reacciones químicas, pero que no son parte del producto final. Un ejemplo de ello son los catalizadores en los automóviles, que pueden transformar las sustancias tóxicas que se encuentran en los vapores del escape para convertirlas en moléculas que no causan daño.

Los catalizadores son de suma importancia para los químicos. En un principio se pensaba que solamente había dos tipos de catalizadores: los metales y las enzimas. Sin embargo, List y MacMillan encontraron un tercer tipo de catalizadores: los “organocatalizadores asimétricos”. Dichos catalizadores tienen componentes orgánicos que no contaminan y ayudan a crear moléculas asimétricas.

Para comprender mejor la relevancia de este tipo de moléculas, pensemos en nuestras manos. No son idénticas, sino que una es la imagen de espejo de la otra. Del mismo modo, cuando los químicos construyen moléculas a partir de diferentes compuestos, muchas veces se crean dos moléculas de manera simultánea que, como en el caso de las manos, son una imagen de espejo una de la otra. Pero hay veces que solamente se necesita una de ellas para una función específica y no es fácil obtenerla por separado. Esto se puede conseguir a través de la “organocatálisis asimétrica”.

Este procedimiento ha tenido gran importancia en el ámbito de la investigación farmacéutica, que en muchas ocasiones requiere catálisis asimétricas. Antes de que se usara la organocatálisis, muchos fármacos contenían las dos imágenes de espejo de una molécula: una de ellas tenía efectos positivos y la otra, efectos no deseados. Un ejemplo catastrófico fue el de la talidomida, un fármaco que se usaba en los años sesenta para controlar las náuseas y el vómito en las mujeres embarazadas. Sin embargo, el resultado de su uso fue trágico pues, la imagen espejo de la talidomida, que era parte del fármaco, causó deformaciones en miles de embriones en desarrollo.

Otra aplicación interesante de la organocatálisis es que los investigadores pueden producir grandes cantidades de moléculas asimétricas de un modo relativamente simple. Por ejemplo, pueden producir distintos tipos de sustancias curativas que de otra suerte solo se podrían extraer en pequeñas cantidades, a partir de plantas escasas o de organismos que viven en las profundidades marítimas.

La organocatálisis se ha desarrollado a una velocidad impresionante gracias a que hay varios grupos de químicos estudiando el tema, tanto en México como alrededor del mundo. Benjamin List y David MacMillan son dos de los líderes del campo, que han demostrado que los catalizadores orgánicos se pueden usar para muchos tipos de reacciones químicas. Gracias a esta herramienta las y los químicos pueden construir moléculas novedosas y útiles de manera eficiente, que además no contaminan el ambiente. Por ello, los “organocatalizadores asimétricos” pueden acarrear innumerables beneficios a la humanidad.

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