Los químicos descubren una forma sencilla de construir moléculas más grandes, carbono a carbono
Este método innovador podría acelerar el descubrimiento de fármacos y el diseño de productos químicos complejos
Un equipo de químicos de la Universidad de Cambridge ha desarrollado un nuevo y potente método para añadir átomos de carbono a las moléculas con mayor facilidad, lo que supone un sencillo método de un solo paso que podría acelerar el descubrimiento de fármacos y el diseño de productos químicos complejos.
Matthew Gaunt y Marcus Grocott
Michael Webb
La investigación, publicada recientemente en la revista Nature con el título One-carbon homologation of alkenes, desvela un método revolucionario para extender cadenas moleculares: un átomo de carbono cada vez. Esta técnica se dirige a los alquenos, una clase común de moléculas caracterizadas por un doble enlace entre dos átomos de carbono. Los alquenos se encuentran en una amplia gama de productos cotidianos, desde medicamentos contra la malaria como la quinina hasta productos agroquímicos y fragancias.
Dirigido por Marcus Grocott y Matthew Gaunt, catedráticos del Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad de Cambridge, el trabajo sustituye los procedimientos tradicionales de varios pasos por una reacción en una sola olla compatible con una amplia gama de moléculas.
El Dr. Grocott explica: "Los alquenos son estructuras comunes e increíblemente útiles en química, pero hasta ahora no había una forma directa de añadirles selectivamente un solo átomo de carbono".
La clave de este nuevo método es un componente ingeniosamente diseñado: una ingeniosa herramienta química basada en el "reactivo de transferencia de 1 carbono" alil sulfona, diseñado para añadir un solo átomo de carbono cada vez. En primer lugar, la molécula especialmente diseñada se adhiere al compuesto diana e inicia una reacción que los une. A continuación, se remodela rápidamente y termina con un carbono más en su lugar, como si encajara una nueva pieza de Lego en una cadena en crecimiento.
"Es un diseño inteligente y sencillo", explica Gaunt. "Cada parte de la molécula tiene una función específica. Una parte ayuda a desencadenar el paso final, otra controla el tiempo y otra ayuda a que se adhiera al objetivo al principio".
Para demostrar lo bien que funciona su nuevo método, los científicos lo probaron con un medicamento llamado ciclosporina A. Este medicamento ayuda a impedir que el sistema inmunitario reaccione de forma exagerada al adherirse a una proteína especial del organismo. Los científicos de Cambridge crearon nuevas versiones del medicamento añadiendo uno o dos átomos de carbono. Estas nuevas versiones seguían adhiriéndose a la proteína y algunas de ellas ralentizaban el sistema inmunitario, mientras que otras no lo hacían. Esto significa que podría ser posible cambiar la acción del medicamento sin desactivar por completo el sistema inmunitario.
"Se trata de algo más que de ampliar las moléculas", afirma el profesor Gaunt. Se trata de dar a los químicos una nueva forma de explorar el espacio químico y desbloquear variantes de fármacos antes inaccesibles".
La capacidad de afinar moléculas con tanta precisión podría ser transformadora para la química médica, donde incluso pequeños cambios en la estructura pueden tener un gran impacto en el funcionamiento de un fármaco en el organismo. El método también permite introducir grupos funcionales, lo que ofrece una mayor versatilidad en el diseño de moléculas.
Más allá de la industria farmacéutica, este método podría encontrar aplicaciones en áreas como la protección de cultivos y los materiales avanzados, en cualquier lugar donde los cambios sutiles en las cadenas de carbono afecten al rendimiento y la función.
"Esta nueva química nos permite controlar la estructura molecular de una forma sencilla y muy útil", añade el Dr. Grocott. "Abre la puerta al diseño de compuestos más inteligentes y mejor orientados en toda una serie de sectores".
Antes, añadir átomos de carbono a moléculas como ésta era lento y exigía muchos pasos complicados. Pero el equipo de Cambridge ha descubierto una forma innovadora de hacerlo, más rápida, sencilla y de una sola vez. Este gran paso adelante podría ayudar a los científicos a diseñar nuevos medicamentos de forma mucho más rápida y sencilla que antes.
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