Cuando hablamos de quiralidad en química, nos referimos a algo sencillo: hay moléculas que existen en dos versiones iguales, pero no superponibles, como nuestras manos derecha e izquierda, llamadas enantiómeros. En muchos casos, solo una de las versiones es útil como fármaco o material, por lo que es importante poder producir únicamente una forma o enantiómero de la molécula.

“La mayoría de los métodos de síntesis actuales se centran en la quiralidad más común-explica Rosa López, investigadora de la Facultad de Química de la EHU, que aparece cuando un átomo de carbono está unido a cuatro grupos distintos. Sin embargo, existen otras formas menos estudiadas de quiralidad que surgen de la estructura cíclica y rígida de la propia molécula. Un ejemplo destacado es el antibiótico vancomicina. Este tipo de quiralidad, conocida como ‘quiralidad planar’, ha sido poco explorada, pero resulta especialmente interesante porque permite crear estructuras con nuevas propiedades”.

Aunque suele encontrarse en moléculas grandes, la quiralidad planar también puede aparecer en moléculas pequeñas. “Un ejemplo importante es el [2.2]paraciclofano, formado por dos anillos de benceno unidos por pequeños puentes que los mantienen paralelos y rígidos, lo que le da propiedades ópticas y electrónicas muy especiales”. Esta molécula, descubierta en 1949 y estudiada por Donald J. Cram, premio Nobel de Química en 1987, se ha vuelto “muy valiosa” para el desarrollo de plásticos conductores, sensores ópticos y, más recientemente, se investiga su uso como vehículo para transportar fármacos.

Sin embargo, la obtención de una sola versión o enantiómero de estas estructuras ha sido hasta hace poco un gran desafío. En este contexto, la biocatálisis —el uso de enzimas como catalizadores naturales— surge como una alternativa especialmente prometedora. “A diferencia de la síntesis tradicional, las enzimas actúan en condiciones suaves, sin necesidad de disolventes tóxicos ni metales, y generan menos residuos, lo que las convierte en herramientas ideales para la síntesis de estructuras complejas”, comenta la investigadora.

Este método, publicado en ACS Catalysis —revista de la American Chemical Society que recoge los avances más punteros en catálisis química—, emplea lipasas, enzimas responsables de la hidrólisis de las grasas en la naturaleza, para producir un solo enantiómero de diferentes [2.2]paraciclofanos sintéticos, listos para derivarse en una amplia variedad de estructuras con distintas aplicaciones. El proceso es reciclable, biodegradable y escalable a nivel de gramos, ofreciendo un enfoque eficiente y respetuoso con el medio ambiente para la síntesis de estas arquitecturas con quiralidad planar y sus posibles usos.

Esta aproximación demuestra “el gran potencial de la biocatálisis para desarrollar nuevas estrategias de síntesis, avanzar hacia procesos más eficientes y sostenibles, y generar moléculas complejas con menor impacto ambiental, abriendo nuevas oportunidades en materiales, catálisis y fármacos”, concluye Rosa López.

Información complementaria

El estudio ha sido liderado por los Drs. Enrique Gómez Bengoa y Rosa López, Profesor Pleno e Investigadora Doctora Permanente de la Facultad de Química de la EHU, respectivamente, junto con los estudiantes de doctorado Daniel Alonso y Nahia Egaña. Esta línea de investigación, en la que también participan Héctor Elpidio Fernández y la Dra. Maialen Sagartzazu, se desarrolla en el grupo ‘Catálisis Sostenible: Métodos y Computacional’, del centro Joxe Mari Korta de la EHU, en el que el Dr. Arkaitz Correa trabaja en otra línea centrada en la catálisis metálica aplicada a la modificación selectiva de compuestos peptídicos.