Ladrillos moleculares

El elemento químico carbono es bien conocido como componente fundamental en los combustibles fósiles que utilizamos, ya sea en forma de carbón o de petróleo. En este año 2010, los Premios Nobel de Física y de Química se han centrado en este elemento singular, si bien por distintas razones. El primero de ellos destaca una nueva forma de la materia, el grafeno, básicamente una lámina bidimensional formada por átomos de carbono.

El Nobel de Química 2010 se ha concedido a Richard F. Heck (1931), Ei-ichi Negishi (1935) y Akira Suzuki (1930) por el desarrollo de un nuevo y eficaz procedimiento para la creación de enlaces carbono-carbono. Esta metodología, denominada reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio, ha permitido crear uniones (enlaces) entre átomos de carbono de diferentes moléculas, prácticamente inaccesibles hasta entonces.

Han favorecido el desarrollo de nuevos fármacos y materiales

Llama la atención que los científicos tuvieran que esperar tanto

Estas reacciones, que se empezaron a desarrollar entre los años sesenta y setenta del pasado siglo, son actualmente imprescindibles en la síntesis química moderna, habiendo sido incluidas en el arsenal de las reacciones químicas que han dado el importante salto del laboratorio a la industria. Han permitido el desarrollo de nuevos fármacos de forma más eficaz, o bien de nuevos materiales tales como cristales líquidos y polímeros avanzados y, en general, de materiales de interés para el desarrollo de la denominada electrónica molecular, cuyas expectativas nos pueden llevar a imaginar un mundo más sofisticado de, por ejemplo, casas y coches inteligentes, o de ordenadores diminutos, en un ambiente menos hostil para el ser humano y su entorno natural.

El diseño, la creación y la fabricación de estos ladrillos de construcción molecular que llevan a producir fármacos más eficaces o bien materiales avanzados con nuevas propiedades mecánicas, ópticas, magnéticas y/o electrónicas, se llevan a cabo mediante reacciones químicas que permiten unir moléculas sencillas para crear moléculas más complejas con propiedades no convencionales. Esta unión, sin embargo, no siempre es fácil de llevar a cabo y, por tanto, el químico precisa de un arsenal de reacciones químicas que le permitan crear nueva materia (la esencia misma de la química).

Los tres químicos que reciben este año el preciado galardón han desarrollado un nuevo método de crear enlaces entre átomos de carbono, es decir, entre moléculas, dotando así a la química de una de las metodologías más importantes hoy día en el arte/ciencia de la síntesis orgánica, cuyo estudio es obligado para los estudiantes de las universidades de todo el mundo.

Aunque cada premiado ha desarrollado su propia reacción (conocidas por sus respectivos nombres), todas ellas tienen, en general, un mecanismo común en lo que se refiere al uso de un compuesto organometálico (formado por una molécula orgánica y un metal mediante un enlace carbono-metal) y el uso del elemento químico paladio (Pd) como catalizador metálico, en un proceso químico complejo que supone básicamente tres etapas (adición oxidante, transmetalación y eliminación reductora).

Este mecanismo común revela la importancia que la catálisis tiene actualmente, tanto de metales de transición como el paladio utilizado en estas reacciones, como de las enzimas en procesos químicos y bioquímicos, las zeolitas en procesos básicos e industriales o, más recientemente, en la denominada organocatálisis que, probablemente, será motivo de un futuro premio Nobel. Pero, además, también pone de manifiesto el enorme potencial de la química organometálica como herramienta versátil en química, que ha experimentado un desarrollo espectacular en las últimas décadas y que cuenta en nuestro país con magníficos grupos, tanto experimentales como teóricos.

Siendo, pues, un mundo tan amplio, además de las reacciones de Heck, Suzuki o Negishi, se conocen otras con mecanismos de reacción análogos y diferentes compuestos organometálicos y/o catalizadores metálicos. Destacan otros nombres bien conocidos como Stille, Sonogashira, Kumada, Hiyama, Buchwald-Hartwig, etcétera, alguno de los cuales, como el fallecido en accidente aéreo John Kenneth Stille, serían igualmente merecedores de ser laureados con el Premio Nobel de Química.

Comparto con entusiasmo la decisión del jurado que ha otorgado esta merecida distinción a los tres galardonados. Sin embargo, recuerdo las palabras del ya fallecido Premio Nobel de Química de 1979, Herbert Charles Brown, quien en un paseo por Salamanca con motivo de la reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Química de 1990, me confesó: "El Nobel me llegó muy tarde". Una vez más, se repite la historia y el galardón les llega tarde a los tres premiados nacidos a comienzo de los años treinta y cuyas reacciones se vienen utilizando con éxito desde hace más de 40 años.

A veces llama la atención que unos científicos deban de esperar toda la vida para que su contribución seminal a la ciencia sea oficialmente reconocida y, en otros casos, como ha sucedido con el Nobel de Física de este año, seis años sean suficientes. En cualquier caso, los químicos de todo el mundo celebramos este premio, en un año en que el elemento químico carbono, el más singular de la Tabla Periódica y el más próximo al ser humano, ha sido objeto de atención preferente en el ámbito de la ciencia. ¡Felicidades a los premiados!

Nazario Martín es presidente de la Real Sociedad Española de Química.