Alfred Nobel antes que nada era un químico, por esa razón esta ciencia no podía faltar en sus consideraciones para dejar establecido lo que ahora conocemos como premios Nobel.
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Y este año la Real Academia de las Ciencias de Suecia, ha decidido que los ganadores sean los químicos Benjamin List y David MacMillan: “por el desarrollo de la organocatálisis asimétrica”.
Benjamin List – awarded the #NobelPrize in Chemistry – wondered whether an entire enzyme was really required to obtain a catalyst. He tested whether an amino acid called proline could catalyse a chemical reaction. It worked brilliantly. pic.twitter.com/YXpA0RnbPm
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2021
Un Nobel con mucha química
En el centro de la química está la construcción de moléculas nuevas: los químicos no solamente nos dedicamos a estudiar las que ya existen en la naturaleza, sino que tenemos herramientas para crearlas en el laboratorio.
Esas moléculas que creamos pueden ser “copias” de esas que existen en la naturaleza o unas completamente nuevas, que no habían existido hasta que nosotros las hicimos.
Los plásticos, las fibras sintéticas de nuestra ropa, los medicamentos y muchas otras cosas que usamos todos los días sin pensarlo mucho: todas son producto de esta capacidad de la química de hacer nuevas moléculas, con ciertas características.
A veces, para obtener las moléculas con las características deseadas necesitamos utilizar una especie de molécula “auxiliar”: algo que llamamos catalizador.
Los catalizadores pueden ser de muchos tipos, muchas veces se emplean compuestos con metales, como el catalizador que se usa en los autos para bajar sus emisiones contaminantes.
Pero los ganadores del premio Nobel de este año tomaron una aproximación diferente para catalizar reacciones: usar compuestos sin metales.
2021 #NobelPrize laureate David MacMillan worked with metal catalysts that were easily destroyed by moisture. He wondered whether he could develop a more durable type of catalyst using simple organic molecules. One of these proved to be excellent at asymmetric catalysis. pic.twitter.com/yEThOzVwuD
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2021
Menos es más
Si alguien sabe construir moléculas a la perfección es la naturaleza, por esa razón a veces los químicos le tomamos “herramientas” prestadas.
Eso es lo que hicieron, de manera independiente Benjamin List y David MacMillan, para descubrir un nuevo concepto de catalizadores que no contienen metales.
Esas no solamente son compuestos orgánicos simples, sino que además dirigen las reacciones para obtener moléculas muy específicas.
Hace 20 años, el alemán Benjamin List, inspirado por las enzimas, que son catalizadores biológicos, pensó que no era necesario usar moléculas tan complejas y grandes para catalizar, sino una fracción de ellas, así que usó el aminoácido prolina, presente en muchas enzimas y obtuvo resultados exitosos.
Un par de años antes, el escocés David MacMillan había notado que los catalizadores metálicos que eran exitosos en el laboratorio, difícilmente llegaban a la industria, pues eran caros y contaminantes.
MacMillan decidió trabajar en otra dirección: utilizar moléculas orgánicas pequeñas como catalizadores. Así nació un área de la química, que él mismo llamó organocatálisis.
The discovery – asymmetric organocatalysis – being awarded the 2021 #NobelPrize in Chemistry has taken molecular construction to an entirely new level. It has not only made chemistry greener, but also made it much easier to produce asymmetric molecules. pic.twitter.com/TsgSmgEmqb
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2021
Caja de herramientas moleculares
Estos catalizadores que desarrollaron List y MacMillan se añaden a la lista de herramientas que tienen los químicos para obtener nuevas moléculas. Pero no solo eso, sino que son unas herramientas muy precisas.
Hay moléculas que son asimétricas, es decir pueden existir en dos formas que aunque son casi idénticas no son exactamente iguales, a esos los llamamos enantiómeros. Por ejemplo, uno de los enantiómeros del limoneno tiene aroma a limón, mientras que el otro tiene aroma a naranja.
Así que obtener el enantiómero correcto es algo central, sin embargo muchas veces las reacciones químicas no son selectivas y obtenemos la mezcla de los dos.
Pero eso no pasa con los organocatalizadores de List y MacMillan: dependiendo de qué moléculas orgánicas se usen como catalizadores, es posible obtener un solo enantiómero.
Esto es importante por ejemplo para la fabricación de fármacos: muchos de los principios activos suelen ser moléculas que tienen enantiómeros y puede pasar que uno de los dos tenga las propiedades curativas deseadas, mientras que el otro sea tóxico.
Por esta razón el uso de la organocatálisis asimétrica es muy prometedor. Y así este premio Nobel de Química honra lo que Nobel buscaba premiar, pues representa “un gran beneficio para la humanidad”.