Un limón huele a limón. Una naranja, a naranja. Tras su esencia hay básicamente una molécula que es casi idéntica en los dos frutos. Pero una es espejo de la otra. Y la consecuencia es esa diferencia en su aroma. Fabricar moléculas es algo verdaderamente complejo para los humanos. Controlar que sean asimétricas, aún más. Pero Benjamin List y David han recibido el Premio Nobel de Química 2021 por lograr algo parecido.
Son los responsables del desarrollo de una nueva e ingeniosa herramienta para la construcción de moléculas: la organocatálisis. Sus usos incluyen la investigación de nuevos productos farmacéuticos y también ha ayudado a que la química sea más ecológica. Seguro que te suenan los catalizadores de los coches, capaces de reducir los contaminantes que salen por su tubo de escape. Este es un ejemplo.
Muchas industrias y campos de investigación dependen de la capacidad de los químicos para construir moléculas nuevas y funcionales. Desde sustancias que capturan la luz en las células solares o almacenan energía en las baterías, hasta moléculas que pueden fabricar zapatillas ligeras o frenar el progreso de una enfermedad en el cuerpo.
Sin embargo, tal y como ha reconocido el comité Nobel, si comparamos la capacidad de la naturaleza para construir creaciones químicas con la nuestra, hemos estado atrapados durante mucho tiempo en la Edad de Piedra. List y MacMillan nos han metido en una nueva era. La naturaleza tiene unos polvos mágicos llamados catalizadores para acelerar y controlar ciertas reacciones. Para los humanos ha sido difícil manejar esos catalizadores durante siglos.
Nobel de Química para agentes que aceleran reacciones para perfumes o alimentos
La evolución ha producido herramientas increíblemente específicas, enzimas, para construir los complejos moleculares que dan vida a sus formas, colores y funciones. Inicialmente, cuando los químicos aislaron estas sustancias, simplemente las miraron con admiración. Los martillos y cinceles en sus propias cajas de herramientas para la construcción molecular eran poco fiables. A menudo terminaban con muchos subproductos no deseados cuando copiaban productos de la naturaleza.
El descubrimiento, galardonado con el Premio Nobel de Química 2021, ha llevado la construcción molecular a un nivel completamente nuevo. No solo ha hecho que la química sea más ecológica, sino que también ha facilitado mucho la producción de moléculas asimétricas. Durante la construcción química, a menudo surge una situación en la que se pueden formar dos moléculas que, al igual que nuestras manos, son la imagen especular de la otra.
Quien se dedica a la química a menudo solo quiere una de estas imágenes en espejo, particularmente cuando producen productos farmacéuticos, pero ha sido difícil encontrar métodos eficientes para hacer esto. El concepto desarrollado por Benjamin List y David MacMillan – organocatálisis asimétrica – “es tan simple como brillante”, según él Comité del Nobel.
Polvos mágicos para convertir una cosa en otra
Independientemente el uno del otro, Benjamin List y David MacMillan habían descubierto un concepto completamente nuevo de catálisis. Desde 2000, los desarrollos en esta área casi pueden compararse con una fiebre del oro, en la que List y MacMillan mantienen posiciones de liderazgo. Han diseñado multitud de organocatalizadores económicos y estables, que pueden utilizarse para impulsar una gran variedad de reacciones químicas.
El 35% de lo que producimos mundialmente depende de la catálisis
Gracias a ellos, ahora pueden extraer las miles de sustancias diferentes que usamos en nuestra vida cotidiana, como productos farmacéuticos, plásticos, perfumes y aromas alimentarios o células solares. El hecho es que se estima que el 35% del PIB total del mundo de alguna manera implica catálisis química.
Los organocatalizadores no solo consisten a menudo en moléculas simples, en algunos casos, al igual que las enzimas naturales, pueden trabajar en una cadena de monataje. Anteriormente, en los procesos de producción química era necesario aislar y purificar cada producto intermedio, de lo contrario el volumen de residuos sería demasiado grande. Esto llevó a que parte de la sustancia se perdiera en cada paso de una construcción química.
Los organocatalizadores son mucho más tolerantes ya que, con relativa frecuencia, se pueden realizar varios pasos en un proceso de producción en una secuencia ininterrumpida. Esto se denomina reacción en cascada, que puede reducir considerablemente el desperdicio en la fabricación de productos químicos.
Con la entrega del Nobel de Física de cerrada terna de premios a ciencias básicas, sin que una sola mujer haya recibido un galardón. En todas las quinielas figuraba, como mínimo, el nombre de la química Katalin Karikó, quien junto a Drew Weissman, consiguió hacer estable y funcional la tecnología de ARN mensajero en que se basan las principales vacunas anticovid en EE.UU. y Europa.
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