Ladrillos moleculares

El elemento qu¨ªmico carbono es bien conocido como componente fundamental en los combustibles f¨®siles que utilizamos, ya sea en forma de carb¨®n o de petr¨®leo. En este a?o 2010, los Premios Nobel de F¨ªsica y de Qu¨ªmica 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, b¨¢sicamente una l¨¢mina bidimensional formada por ¨¢tomos de carbono.

El Nobel de Qu¨ªmica 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 creaci¨®n de enlaces carbono-carbono. Esta metodolog¨ªa, denominada reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio, ha permitido crear uniones (enlaces) entre ¨¢tomos de carbono de diferentes mol¨¦culas, pr¨¢cticamente inaccesibles hasta entonces.

Han favorecido el desarrollo de nuevos f¨¢rmacos y materiales

Llama la atenci¨®n que los cient¨ªficos tuvieran que esperar tanto

Estas reacciones, que se empezaron a desarrollar entre los a?os sesenta y setenta del pasado siglo, son actualmente imprescindibles en la s¨ªntesis qu¨ªmica moderna, habiendo sido incluidas en el arsenal de las reacciones qu¨ªmicas que han dado el importante salto del laboratorio a la industria. Han permitido el desarrollo de nuevos f¨¢rmacos de forma m¨¢s eficaz, o bien de nuevos materiales tales como cristales l¨ªquidos y pol¨ªmeros avanzados y, en general, de materiales de inter¨¦s para el desarrollo de la denominada electr¨®nica molecular, cuyas expectativas nos pueden llevar a imaginar un mundo m¨¢s 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 dise?o, la creaci¨®n y la fabricaci¨®n de estos ladrillos de construcci¨®n molecular que llevan a producir f¨¢rmacos m¨¢s eficaces o bien materiales avanzados con nuevas propiedades mec¨¢nicas, ¨®pticas, magn¨¦ticas y/o electr¨®nicas, se llevan a cabo mediante reacciones qu¨ªmicas que permiten unir mol¨¦culas sencillas para crear mol¨¦culas m¨¢s complejas con propiedades no convencionales. Esta uni¨®n, sin embargo, no siempre es f¨¢cil de llevar a cabo y, por tanto, el qu¨ªmico precisa de un arsenal de reacciones qu¨ªmicas que le permitan crear nueva materia (la esencia misma de la qu¨ªmica).

Los tres qu¨ªmicos que reciben este a?o el preciado galard¨®n han desarrollado un nuevo m¨¦todo de crear enlaces entre ¨¢tomos de carbono, es decir, entre mol¨¦culas, dotando as¨ª a la qu¨ªmica de una de las metodolog¨ªas m¨¢s importantes hoy d¨ªa en el arte/ciencia de la s¨ªntesis org¨¢nica, cuyo estudio es obligado para los estudiantes de las universidades de todo el mundo.

Aunque cada premiado ha desarrollado su propia reacci¨®n (conocidas por sus respectivos nombres), todas ellas tienen, en general, un mecanismo com¨²n en lo que se refiere al uso de un compuesto organomet¨¢lico (formado por una mol¨¦cula org¨¢nica y un metal mediante un enlace carbono-metal) y el uso del elemento qu¨ªmico paladio (Pd) como catalizador met¨¢lico, en un proceso qu¨ªmico complejo que supone b¨¢sicamente tres etapas (adici¨®n oxidante, transmetalaci¨®n y eliminaci¨®n reductora).

Este mecanismo com¨²n revela la importancia que la cat¨¢lisis tiene actualmente, tanto de metales de transici¨®n como el paladio utilizado en estas reacciones, como de las enzimas en procesos qu¨ªmicos y bioqu¨ªmicos, las zeolitas en procesos b¨¢sicos e industriales o, m¨¢s recientemente, en la denominada organocat¨¢lisis que, probablemente, ser¨¢ motivo de un futuro premio Nobel. Pero, adem¨¢s, tambi¨¦n pone de manifiesto el enorme potencial de la qu¨ªmica organomet¨¢lica como herramienta vers¨¢til en qu¨ªmica, que ha experimentado un desarrollo espectacular en las ¨²ltimas d¨¦cadas y que cuenta en nuestro pa¨ªs con magn¨ªficos grupos, tanto experimentales como te¨®ricos.

Siendo, pues, un mundo tan amplio, adem¨¢s de las reacciones de Heck, Suzuki o Negishi, se conocen otras con mecanismos de reacci¨®n an¨¢logos y diferentes compuestos organomet¨¢licos y/o catalizadores met¨¢licos. Destacan otros nombres bien conocidos como Stille, Sonogashira, Kumada, Hiyama, Buchwald-Hartwig, etc¨¦tera, alguno de los cuales, como el fallecido en accidente a¨¦reo John Kenneth Stille, ser¨ªan igualmente merecedores de ser laureados con el Premio Nobel de Qu¨ªmica.

Comparto con entusiasmo la decisi¨®n del jurado que ha otorgado esta merecida distinci¨®n a los tres galardonados. Sin embargo, recuerdo las palabras del ya fallecido Premio Nobel de Qu¨ªmica de 1979, Herbert Charles Brown, quien en un paseo por Salamanca con motivo de la reuni¨®n Bienal de la Real Sociedad Espa?ola de Qu¨ªmica de 1990, me confes¨®: "El Nobel me lleg¨® muy tarde". Una vez m¨¢s, se repite la historia y el galard¨®n les llega tarde a los tres premiados nacidos a comienzo de los a?os treinta y cuyas reacciones se vienen utilizando con ¨¦xito desde hace m¨¢s de 40 a?os.

A veces llama la atenci¨®n que unos cient¨ªficos deban de esperar toda la vida para que su contribuci¨®n seminal a la ciencia sea oficialmente reconocida y, en otros casos, como ha sucedido con el Nobel de F¨ªsica de este a?o, seis a?os sean suficientes. En cualquier caso, los qu¨ªmicos de todo el mundo celebramos este premio, en un a?o en que el elemento qu¨ªmico carbono, el m¨¢s singular de la Tabla Peri¨®dica y el m¨¢s pr¨®ximo al ser humano, ha sido objeto de atenci¨®n preferente en el ¨¢mbito de la ciencia. ?Felicidades a los premiados!

Nazario Mart¨ªn es presidente de la Real Sociedad Espa?ola de Qu¨ªmica.