Los sistemas vivos están basados en biomoléculas que son asimétricas. El Grupo de Investigación en Catálisis metálica y Organocatálisis liderado por el catedrático de la Universidad del País Vasco José Luis Vicario ha conseguido, en colaboración con la Universidad Rovira i Virgili, “sintetizar moléculas con una asimetría esquiva utilizando una novedosa metodología que abre una nueva vía a un tipo de estructuras moleculares nunca conseguidas hasta el momento, que potencialmente podrían utilizarse como fármacos, entre otras cosas”.

El grupo de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, que trabaja en síntesis asimétrica de moléculas orgánicas de pequeño tamaño, ha conseguido “sintetizar moléculas cíclicas intrínsecamente asimétricas empleando catálisis. Hemos desarrollado una metodología eficaz y directa, utilizando pequeñas cantidades de un catalizador derivado del cobre, un metal abundante y no nocivo”, señala el Catedrático de Química Orgánica de la UPV/EHU.

La gran mayoría de moléculas orgánicas (basadas en una estructura de carbono) no son planas, tienen geometría tridimensional. Dependiendo de la manera en que los átomos se ordenan dentro de cada molécula se pueden obtener resultados. En algunos casos una molécula y su imagen especular (es decir, dos moléculas simétricas que guardan la misma relación que la que tiene un objeto con su imagen en un espejo) pueden tener propiedades totalmente diferentes.

Utilicemos el símil de las manos para explicarlo: nuestras manos son las imágenes especulares una de la otra; se puede decir que son idénticas. Sin embargo, cuando se dispone una mano sobre la otra (no en disposición de juntar las palmas, sino superponiendo una mano a la otra), la posición de los dedos no es la misma. Ocurre lo mismo con algunas moléculas, la organización de los átomos no coincide. Cada una de las imágenes especulares de una molécula que no son superponibles se llama enantiómero.

Simétricas pero con propiedades muy diferentes

“En la naturaleza y en farmacología existen muchísimos ejemplos en los que los dos enantiómeros tienen propiedades dispares. Es el caso de la talidomida (un fármaco administrado como sedante y calmante de las náuseas durante los tres primeros meses de embarazo, que provocó miles de casos de malformaciones congénitas), uno de los enantiómeros tiene propiedades analgésicas y el otro produce malformaciones —explica el doctor de la UPV/EHU Efraim Reyes, uno de los autores principales del trabajo—. Eso ocurre porque las dianas terapéuticas no interaccionan de la misma manera con un enantiómero u otro. Por tanto, es fundamental controlar la síntesis de este tipo de moléculas, para conseguir únicamente uno de los dos enantiómeros”.

La investigadora predoctoral Josebe Hurtado ha sido capaz de construir selectivamente una de las dos moléculas enantioméricas de un grupo de ciclobutanos (moléculas cíclicas que contienen esencialmente átomos de carbono e hidrógeno), “mediante la desimetrización; es decir, rompiendo la simetría planar y convirtiéndolas en bloques sintéticos elementales de moléculas más complejas”, explica su director de tesis Efraim Reyes.

Este logro responde a un gran reto actual y un área de investigación de interés creciente. “Hemos conseguido sintetizar moléculas con una asimetría axial (sustentada en un eje), que no tiene precedente en la naturaleza y que abre una puerta al estudio de un nuevo tipo de moléculas, que pueden servir también para desarrollar nuevas vías terapéuticas”, añade Vicario. Además, a través de un estricto control de las reacciones “hemos roto la simetría planar para convertirla en asimetría axial y a continuación en asimetría puntual (sustentada en un punto)”, explica el profesor catedrático de la UPV/EHU. Esto demuestra “que existe una posibilidad real de que las biomoléculas con asimetría puedan tener también un origen común”.

La desimetrización espontánea, origen de la vida

Este hallazgo recuerda a una de las teorías relacionadas con el origen de la vida, que se basa en que mediante una desimetrización espontánea de la simetría se formaron las moléculas que dieron lugar a la vida. “Una de las teorías del origen de la vida, muy aceptada, dice que originalmente solo había moléculas simétricas y que por un proceso de desimetrización espontánea surgieron moléculas asimétricas, que son evidentemente el origen de la vida, porque todo nuestro organismo y los sistemas vivos están basados en biomoléculas que son asimétricas y solo contienen uno de los dos enantiómeros”, concluye Reyes.

Referencia:

Josebe Hurtado, Nerea Iragorri, Efraim Reyes, Jose L. Vicario, Elena Fernández (2024) Cu-Catalyzed Enantioselective Borylative Desymmetrization of 1-Vinyl Cyclobutanols and Axial-to-Point Chirality Transfer in a Diastereoconvergent/Stereoretentive Allylation Scenery Angewandte Chemie International Edition doi: 10.1002/anie.202411232

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa