El Nobel de Química premia una nova eina per construir molècules

El Nobel de Química ha premiat aquest dimecres la invenció d’una nova eina per construir molècules, l’organocatàlisi, amb gran impacte en la indústria farmacèutica i que ha contribuït a fer una química més ecològica. L’alemany Benjamin List i el britànic David MacMillan van desenvolupar per separat fa dos dècades un nou tipus de catàlisi, l’organocatàlisi asimètrica, basada en petites molècules orgàniques, va assenyalar la Reial Acadèmia de les Ciències Sueca.

"Aquest concepte de catàlisi és tan simple com enginyós; de fet, molts es pregunten per què no se’ns va ocórrer abans", va dir el president del Comitè del Nobel de Química, Johan Åqvist, per a qui els premiats han portat la construcció molecular "a un altre nivell". Gràcies a aquesta eina és possible construir grans volums de molècules asimètriques de forma més simple: les farmacèutiques poden produir de forma artificial substàncies curatives i optimitzar la producció de medicaments ja existents, com passa en el cas de tractaments per a la depressió o infeccions respiratòries. I en tenir els catalitzadors orgànics una estructura estable d’àtoms de carboni, sovint amb elements comuns com a oxigen, nitrogen o fòsfor, són més ecològics i barats de produir.

La membre del comitè del Nobel de Química Pernilla Wittung-Stafshede va dir en la roda de premsa de presentació que els premiats van desenvolupar "una tècnica realment elegant" i "van iniciar una manera totalment nova de pensar a com unir les molècules químiques". Amb aquesta tècnica s’aconsegueixen reaccions químiques que "són precises, barates, ràpides i respectuoses amb el medi ambient", va afegir l’experta. List va intervenir en la roda de premsa per telèfon des d’Amsterdam, on està de vacances. "Ha estat una enorme sorpresa absolutament inesperada. Realment m’han alegrat el dia. Gràcies". El científic alemany va explicar que els catalitzadors utilitzats abans dels seus descobriments eren "un milió de vegades menys eficients" i va reconèixer que, a l’inici, no va ser capaç de preveure tot el potencial d’aquesta tècnica, encara que quan va veure com anaven funcionat va sentir que "podia ser quelcom gran".

UNA EINA FONAMENTAL DE LA QUÍMICA

Els químics van començar a explorar al segle XIX les formes en què les substàncies reaccionaven unes amb les altres, però va ser el suec Jacob Berzelius qui cap a 1835 va trobar un patró i va parlar de força catalítica i de catàlisi. Des d’aleshores s’han descobert multitud de catalitzadors, substàncies que controlen i acceleren les reaccions químiques, que han permès extreure milers de substàncies utilitzades en plàstics, perfums, aromatitzants alimentaris o medicines. Però tots els catalitzadors descoberts fins 2000 pertanyien a dos grups: metalls o enzims.

La seua habilitat per acomodar electrons o subministrar-se’ls a altres molècules converteix als metalls en excel·lents catalitzadors, però la seua gran sensibilitat a l’oxigen i a l’aigua exigeix un entorn lliure d’aquests, una cosa difícil d’aconseguir en indústries a gran escala. Sovint els metalls catalitzadors són a més pesats, per la qual cosa poden ser nocius per al medi ambient. Molts enzims, encarregats de produir les reaccions químiques necessàries per a la vida, són especialistes en catàlisi asimètrica i capaços de construir molècules complicades amb gran precisió, per això en la dècada de 1990 els científics van intentar desenvolupar noves variants.

AMINOÀCIDS I MOLÈCULES ORGÀNIQUES

Benjamin List treballava llavors amb anticossos catalítics, redissenyats per produir reaccions químiques, i es va plantejar si era necessari que els aminoàcids fossin part d’un enzim per catalitzar una reacció o si un aminoàcid sol, o una altra molècula simple, podria fer la mateixa tasca. Així va decidir provar si la prolina, un dels aminoàcids que formen les proteïnes dels éssers vius, podia catalitzar una reacció aldólica, que uneix àtoms de carboni de diferents molècules. List va demostrar que la prolina no només era un catalitzador eficient, sinó que podia produir catàlisi asimètrica, a més de ser més simple, barata i ecològica que els metalls i els enzims, i va publicar els seus resultats l’any 2000.

Durant l’època en què List realitzava aquests experiments, David MacMillan treballava en millorar la catàlisi asimètrica però utilitzant metalls, una idea que va acabar rebutjant per centrar-se a dissenyar molècules orgàniques simples. MacMillan va pensar que si volia que catalitzessin una reacció havien de formar un ió d’iminio, que conté un àtom de nitrogen, amb una inherent afinitat pels electrons: d’aquesta manera va seleccionar diverses molècules orgàniques amb les propietats necessàries i va comprovar que funcionaven de forma eficient.

L’investigador britànic va idear també el terme per al nou concepte de catàlisi, l’organocatàlisi, un camp que s’ha desenvolupat a gran velocitat des d’aleshores i que tant List com MacMillan continuen liderant. List (Frankfurt, Alemanya, 1968) es va doctorar en la Universitat Goethe el 1997 i dirigeix l'Institut Max Planck per a la Investigació del Carbó.

MacMillan (Bellshill, Regne Unit, 1968) es va doctorar per la Universitat de Califòrnia i, en l’actualitat, exerceix la docència a la de Princeton, ambdues nord-americanes. Els guardonats succeeixen en el palmarès del Nobel de Química a la francesa Emmanuelle Charpentier i la nord-americana Jennifer Doudna, premiades l’any passat pel descobriment de les tisores genètiques CRISPR-Cas9, un mètode per a l’edició genètica. Ambdós es dividiran a parts iguals els 10 milions de corones sueques (980.000 euros, 1,1 milions de dòlars) amb què està dotat el Nobel. La ronda de guanyadors continuarà demà amb el Nobel de Literatura, continuarà divendres amb el de la Pau i es tancarà dilluns amb el d’Economia.