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PRESENTACIÓN
Juan-Ramón Lacadena
La Real Academia de Ciencias de Suecia otorgó el Premio
Nobel de Química 2021 a Benjamin List y David MacMillan “por el
desarrollo de la organocatálisis asimétrica”. Como señala la misma
institución en su en su reseña, el uso de estas reacciones permite a
los investigadores construir más eficazmente desde nuevos fármacos
a moléculas que pueden capturar la luz en pantallas solares.
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Los galardonados
El premio Nobel de Química de 2021 ha sido concedido a
los profesores Benjamin List (Universidad de Colonia e Instituto Max
Planck de investigación en el carbón, Mülheim) y David MacMillan
(Universidad de Princeton) (figura 1) “por el desarrollo de la or-
ganocatálisis asimétrica”, según indica el comunicado oficial de la
Academia Sueca de Ciencia. En este artículo se explicarán los logros
de estos investigadores que dieron lugar al nacimiento de una nueva
rama de la síntesis orgánica y se hará también un breve resumen
de su evolución posterior, debida al trabajo de estos pioneros y de
otros investigadores.
1.2. Los conceptos de quiralidad y síntesis asimétrica
El término quiralidad procede del griego kheir (mano) y
fue introducido en las ciencias experimentales por el físico William
Thomson (Lord Kelvin), profesor de Filosofía Natural en la Univer-
sidad de Glasgow (figura 2), en una conferencia que se publicó por
primera vez en 1905, aunque hay evidencias de que utilizaba el
término ya en 1875 (1). La definición de Kelvin fue la siguiente:
“Llamo "quiral" a cualquier figura geométrica, o grupo de puntos,
y digo que tiene quiralidad si su imagen en un espejo plano, ide-
Figura 1. Benjamin List y David MacMillan
The Origins of Enantioselective Organocatalysis and the 2021 Nobel
460 Prize in Chemistry
José Carlos Menéndez Ramos
An. Real Acad. Farm. Vol. 87. Nº4 (2021) · pp. 459-472
ANALES
RANF
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almente realizada, no puede coincidir con ella misma”. En el mismo
escrito, utilizó la palabra “quiroide” para describir una molécula
dotada de quiralidad. Previamente, Louis Pasteur, tras su famosa
separación en 1848 de los enantiómeros del tartrato sódico amónico,
había introducido el término “disimetría”.
En términos de estructura molecular, los elementos que
con mayor frecuencia condicionan la existencia de quiralidad son
los centros y los ejes estereogénicos (figura 3). Una molécula quiral
y su imagen en un espejo se llaman enantiómeros, mientras que
moléculas que que presentan combinaciones de centros estereogé-
nicos en las que algunos tienen configuraciones opuestas y otros la
misma se llaman diastereómeros. Los enantiómeros son idénticos
en sus propiedades físicas y químicas, mientras que los diastereó-
meros pueden presentar diferencias.
Es habitual que dos enantiómeros tengan diferente com-
portamiento biológico. Un ejemplo muy conocido es el del limoneno,
cuyo enantiómero (S ) tiene olor a pino mientras que el (R ) huele
a limón (Figura 4A). La explicación es que las proteínas receptoras
del olor están constituidas por aminoácidos quirales y por tanto las
proteínas también lo son, por lo que las combinaciones enantiómero
S-proteína y enantiómero R-proteína son diastereómeras y tienen
diferentes propiedades. Análogamente, puesto que las dianas te-
rapéuticas son básicamente proteínas y por tanto especies quirales,
en principio pueden diferenciar ligandos enantioméricos. Esto con-
duce a varias posibles situaciones, incluyendo: (a) Solo uno de los
enantiómeros es activo. Por ejemplo: la (R )-isoprenalina es más
de 800 veces más activa como broncodilatadora que su enantiómero
(S ) (figura 4B). (b) Los dos enantiómeros tienen actividades dis-
tintas. Por ejemplo, el dextropropoxifeno es analgésico, mientras
que el levopropoxifeno es antitusivo (figura 4C). (c) Un enantiómero
posee la acción terapéutica buscada, mientras que el otro es res-
ponsable de un efecto tóxico. El ejemplo más conocido es la talido-
mida, cuyo enantiómero (S ) es teratógeno mientras que el (R ) no