Galardonados Nobel de Química 2021

Nos alegramos de conocer la concesión del premio Nobel de Química 2021 a dos científicos de enorme altura: el alemán Benjamin List (Fráncfort, Alemania, 1968) del Instituto Max Planck de Investigación del Carbón y el escocés afincado en Estados Unidos David MacMillan (Bellshill, Reino Unido, 1968) de la Universidad de Princeton (EE UU).

La Real Academia Sueca de las Ciencias ha argumentado su decisión en que ambos han desarrollado (de forma independiente) un tercer tipo de catálisis: la organocatálisis asimétrica, basada en pequeñas moléculas orgánicas.

Antecedentes históricos

A los legos en la materia les propongo un viaje histórico para entender lo que está pasando.

Corría el año 1955 en la ciudad suiza de Zúrich cuando el profesor Robert Burns Woodward, de la Universidad de Harvard, presentó por primera vez al mundo la síntesis de la estricnina, que presenta en su molécula una de las estructuras más complejas de las que hasta hoy se han encontrado. Se trataba de crear en el laboratorio la molécula de la estricnina a partir de componentes químicos más pequeños.

De hecho Robert B. Woodward y Robert Robinson acababan de establecer de forma independiente en sus respectivos laboratorios, la estructura heterocíclica de la estricnina. El acontecimiento es tan extraordinario que constituye una de las síntesis más famosas de la historia de la química orgánica. Los dos científicos, Woodward y Robinson, ganaron el Premio Nobel de Química (recomendamos el interesante artículo del profesor Antonio Soler Martínez de La Universidad de Murcia, Síntesis total de la estricnina).

Este hito no hubiera sido posible sin el uso de catalizadores: una sustancia que estimula y acelera las reacciones químicas sin llegar a formar parte del producto final. Los catalizadores conocidos eran de dos tipos, o bien, metales, o bien, enzimas (moléculas orgánicas que aceleran la velocidad de reacción en las reacciones químicas). En el caso de la síntesis de estricnina estos eran los catalizadores disponibles.

Galardonados Nobel de Química 2021. Benjamin List y David MacMillan

La genialidad de los dos galardonados de este año, List y MacMillan, es el desarrollo sistemático de una idea que no era completamente nueva. Ellos introdujeron el año 2000 y de manera independiente un tercer tipo de catálisis, que se basa en pequeñas moléculas orgánicas (organocatálisis) y precisamente es sumamente eficaz en el caso del ejemplo de este artículo, en la síntesis de la compleja molécula de estricnina.

Observemos que en 1955 se necesitaron hasta 29 reacciones químicas diferentes para elucidar su estructura molecular y solo el 0,0009 por ciento del material inicial formó estricnina, desperdiciándose el resto, mientras que en 2011 los investigadores pudieron usar organocatálisis para sintetizar estricnina en solo 12 etapas y el proceso fue unas 7.000 veces más eficiente.

Es un magnífico ejemplo de las enormes posibilidades abiertas por la organocatálisis de List y MacMillan.

Catálisis asimétrica

Hay además una característica sorprendente de estos catalizadores orgánicos que provocó su rápida expansión en la industria farmacéutica.

Es conocido el grave inconveniente de los catalizadores clásicos y es que en el proceso de síntesis de cierta molécula se puede crear a la vez otra molécula que es la imagen especular de la primera (como nuestra mano derecha es a nuestra mano izquierda). Esto puede resultar gravísimo, por ejemplo, en la elaboración de productos farmacéuticos, porque las propiedades de las dos moléculas pueden ser totalmente diferentes.

Lamentablemente, esto es precisamente lo que sucedió sobre 1960, cuando una imagen especular de la talidomida causó graves malformaciones fetales.

Y es que encontrar métodos que produjeran solo cierta molécula y no la especular no era nada fácil… hasta que List y MacMillan desarrollaron la organocatálisis asimétrica, que precisamente permite la fabricación de grandes volúmenes de moléculas asimétricas de forma relativamente sencilla.

Sobre venenos y Agatha Christie

Pero sigamos con la protagonista de nuestro artículo, la estricnina.

Fuera del  mundo científico, nuestro conocimiento de la estricnina se debe en gran parte a la magnífica pluma de Agatha Christie. Ya en su primera novela policíaca de 1920, El misterioso caso de Styles, el veneno protagonista es la estricnina, que acaba con la vida de la señora Inglethorp.

El efecto del veneno de la estricnina lo describe a la perfección Agatha Christie en la escena de la mañana en la que el capitán Hastings, amigo inseparable de Hercule Poirot, presencia la muerte de la señora Inglethorp: “su cuerpo arqueado, con solo la cabeza y los talones apoyados en el colchón, en una dolorosa contractura agónica, antes de morir”.

La descripción del envenenamiento, en cuanto a síntomas y a la metodología usada, fue recreado de una manera tan fiel que la novela fue analizada en 1978 en The Pharmaceutical Journal  del Reino Unido. El autor del artículo describió El misterioso caso de Styles como “una novela que tiene el raro mérito de estar escrita correctamente” y sugirió que la autora tenía buenos conocimientos de fármacos o bien contó con la  ayuda de expertos. Años después (1992) otros autores volvieron a analizar el libro en un artículo académico publicado en el Journal of Chemical Education y opinaron que el texto era apropiado para estudiantes de química.

La ciencia y la literatura no dejan de sorprendernos.

Autora: Manuela Maza Ruiz

Bibliografía

Síntesis total de estricnina – Strychnine total synthesis – abcdef.wiki

Synthesis of Strychnine by Robert B. Woodward (1954)

Información sobre ”La síntesis total de la Estricnina” Dr. Antonio Soler Martínez. Catedrático de la Facultad de Ciencias (Universidad de Murcia)

https://infozentrum.ethz.ch/katalog/werke/374/1544

Kathryn Harkup, “ A is for arsenic: the poisons of Agatha Christie”

https://www.chemistryworld.com/culture/a-is-for-arsenic-the-poisons-of-agatha-christie/8987.article

Anales de la Real Academia de Medicina y Cirugía de Valladolid . EL VENENO EN LA NOVELÍSTICA DE AGATHA CHRISTIE (1890-1976). THE POISON IN THE AGATHA CHRISTIE`S NOVELS (1890-1976). Alfonso Velasco Martín1, Alfonso Velasco Sendra2 1 Académico de Número. 2 Doctor en Historia.

http://cienciaconcerebro.com/2016/10/17/agatha-christie-farmaceutica/

https://mujeresconciencia.com/2017/01/13/agatha-christie-farmaceutica/

“Veneno de mujer”. José de Cora y Óscar Soriano. Ed. Edhasa. Barcelona. Febrero 2021. ISBN: 978-84-350-4801-9