¿Por qué los químicos fabrican moléculas? La respuesta obvia (y verdadera) es: porque las necesitamos. Por eso, la síntesis química sigue en plena efervescencia y seguirá suministrando los medicamentos, materiales y productos básicos del siglo XXI. Cada año trae su recompensa. En 2015, los químicos publicaron una nueva y elegante ruta para el fármaco anticanceroso paclitaxel (Taxol), y las síntesis de un ácido nodulispórico que podría actuar como insecticida y, en esta revista, de un alcaloide contra el VIH.
También hay razones menos utilitarias para crear moléculas. Un químico puede querer explorar cuestiones teóricas, como qué constituye un enlace. Otro puede deleitarse y sentir curiosidad por la variedad de formas y estructuras que pueden tener las moléculas. Esta diversidad de objetivos es lo que debería ser. Porque en la raíz del impulso de construir moléculas hay una creencia profunda y apreciada que podría distinguir a la química de otras ciencias: que hay un arte en la fabricación, que vale la pena cultivar por su propio bien.
Síntesis
La síntesis química puede implicar muchas cosas: una pequeña modificación de las estructuras moleculares existentes, por ejemplo, o la fabricación de nuevos materiales. La síntesis total -la construcción completa de una molécula compleja (a menudo natural) a partir de reactivos sencillos- se ha considerado durante mucho tiempo el epítome del arte. Pero hay quien dice que la era de los proyectos monumentales para fabricar moléculas complicadas está decayendo. Estos procedimientos largos y costosos pueden producir rendimientos ínfimos de la molécula objetivo. Y ahora hay métodos automatizados que unen moléculas; con el tiempo, incluso la ruta sintética podría planificarse automáticamente.
Así pues, ¿podría la síntesis elaborada a medida convertirse en una rareza de boutique similar a la elaboración de libros a mano en la era de los lectores electrónicos y la impresión bajo demanda? Y si la síntesis queda relegada a la rutina, ¿deberían preocuparse los químicos?
Los químicos vuelven a plantear periódicamente (y a despreciar) la discusión sobre si la síntesis total está moribunda, generalmente con más calor que luz. Es un argumento equivocado. Tanto los métodos como los motivos de la química están evolucionando rápidamente. Deberíamos centrarnos en cómo responde la síntesis. Esa respuesta puede estar impulsada en parte por el pragmatismo. Pero la síntesis también tiene dimensiones pedagógicas y -inusualmente en una disciplina científica básica- estéticas que deben tenerse en cuenta en la ecuación.
Hay varias razones posibles para fabricar moléculas complejas por síntesis total. Hace un siglo, el objetivo era a menudo identificar una estructura molecular, como en el trabajo clásico de Robert Robinson sobre la síntesis de la estricnina en la década de 1940: si se sabe lo que ocurre en cada paso, se sabe cómo es el resultado final. Sin embargo, ese motivo ha desaparecido gracias a los avances en el análisis estructural, especialmente la cristalografía y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear.
Otra razón por la que los químicos sintetizaban productos naturales era por sus propiedades útiles. Las moléculas podían ser más baratas de fabricar desde cero que de extraer minuciosamente de organismos raros. La síntesis total del tinte índigo en la década de 1870, que llevó al colapso del cultivo de la planta del índigo, es un ejemplo histórico canónico.
Productos naturales
Hoy en día, la mayoría de las rutas de síntesis total de productos naturales complejos son demasiado complicadas para ser útiles en sí mismas para la industria farmacéutica. Incluso la célebre síntesis total del paclitaxel en 1994 nunca se esperó seriamente que condujera a una ruta comercial (ahora se hace de forma semisintética a partir de un precursor natural, o por fermentación). Pero la síntesis total de un producto natural puede dar a los químicos acceso a derivados no naturales que podrían tener efectos farmacológicos, como, por ejemplo, en el descubrimiento de nuevos antibióticos.
Además, se dice que la base de los métodos químicos sintéticos que proporciona la elaboración de una molécula natural compleja desde cero dota a los estudiantes de las habilidades prácticas que requiere la industria. La síntesis también cultiva la comprensión de los principios básicos de la química: cómo y por qué se producen las reacciones, las relaciones entre la forma y la función molecular, etc. La capacidad de sintetizar moléculas sigue siendo una formación esencial para la próxima generación de químicos; simplemente forma parte del núcleo indispensable de la asignatura. Del mismo modo, la falta de habilidad para el dibujo no hace que un artista sea malo, sino que lo limita.
Quizá por eso se dice que los químicos con habilidades de síntesis son los que más fácilmente consiguen trabajo en la industria farmacéutica. Lo que no está tan claro es si estas habilidades sólo pueden aprenderse abordando estructuras diabólicamente complicadas. De hecho, Derek Lowe, de Vertex Pharmaceuticals, en Boston (Massachusetts), afirma que las empresas farmacéuticas no valoran la destreza sintética en sí, sino la capacidad concomitante de resolver problemas con rapidez, y de hacer frente a las inevitables decepciones, porque la mayoría de los fármacos, como la mayoría de las reacciones orgánicas, no funcionan sin muchos retoques.
George Whitesides, de la Universidad de Harvard en Cambridge (Massachusetts), plantea una preocupación diferente. Le preocupa que formar a los estudiantes de posgrado estadounidenses en síntesis orgánica, cuando la mayor parte se hace ahora en China, suponga el riesgo de prepararlos para trabajos que no existen. Desde su punto de vista, la construcción de moléculas no es más que otro tipo de tecnología de fabricación: si se puede hacer más barato en otro lugar, es mejor ni siquiera intentar competir, sino simplemente subcontratar.
En cualquier caso, la utilidad de los conocimientos y productos resultantes es sólo una parte del argumento que se esgrime para explicar por qué es importante la síntesis química. Los grandes químicos sintéticos de mediados y finales del siglo XX, como Robert Woodward y Elias Corey, son venerados no tanto por lo que hicieron sino por cómo lo hicieron: por la forma en que refinaron el arte. Woodward argumentó4 que se trata de un atractivo estético innato: «El desafío único que la síntesis química ofrece a la imaginación creativa y a las manos hábiles garantiza que perdurará mientras los hombres escriban libros, pinten cuadros y modelen cosas que sean bellas, o prácticas, o ambas cosas».
Estas nociones forman parte de la tradición del campo. Los hitos de la síntesis se cuentan en términos heroicos, sus caminos se examinan paso a paso como ejemplos de estrategia elegante. La comparación se hace a menudo con las partidas de ajedrez: la victoria se ve como un triunfo del estilo y la destreza personales. Un equipo de expertos en sintetización total ha justificado más recientemente esta actividad diciendo5 que «exige las siguientes virtudes a quienes la practican y cultiva lo mejor de ellos: ingenio, gusto artístico, habilidad experimental, persistencia y carácter… su doble naturaleza de ciencia precisa y arte fino proporciona emoción y recompensas de rara altura». Los barrocos esquemas de carbono que aún adornan las páginas de las revistas de química se presentan a menudo con una floritura virtuosa.
