Tercer capítulo de la serie de reportajes sobre nuestros grupos de investigación
Único en su especie ya que en el Instituto Universitario CINQUIMA no hay otro como él. La bandera de la Química Orgánica la porta el GIR Síntesis Asimétrica y Catálisis, una estrategia, -la que le da nombre a este grupo-, muy importante en Síntesis Orgánica pues permite la preparación de compuestos enantioméricamente puros con aplicaciones en la vida cotidiana como son los fármacos, agroquímicos, fungicidas o edulcorantes, entre otros.
El GIR Síntesis Asimétrica y Catálisis en la entrada del Instituto
“El grupo se crea en la década de los noventa, a iniciativa del profesor Rafael Pedrosa, recientemente jubilado. Él fue uno de los promotores de IU CINQUIMA junto a los profesores Pablo Espinet y José Luis Bernal. En ese momento éramos seis miembros permanentes, actualmente somos cuatro –Celia Andrés, Javier Nieto, Alicia Maestro y yo– junto a cuatro doctorandos y los alumnos de TFG y del Máster Interuniversitario en Química Sintética e Industrial”, nos explica José María Andrés, miembro de este grupo y director de la Unidad de Investigación Consolidada (UIC 184).
La parte orgánica del IU CINQUIMA
“Algunas moléculas orgánicas existen en dos formas que son imagen especular una de otra, pero que no son superponibles, denominadas enantiómeros. Estas moléculas se dicen que son quirales y además tienen la propiedad de ser ópticamente activas. Esto ocurre con muchas moléculas, como los aminoácidos, que existen en dos formas: L y D. Todos los aminoácidos de origen natural que forman nuestras proteínas son de la serie L. El origen de la quiralidad en la naturaleza es un misterio. ¿Por qué de la serie L y no de la D?”, se pregunta Andrés.
Una columna para purificar los compuestos
A menudo, es vital sintetizar solo una de esas formas puesto que esas moléculas, aun siendo similares, pueden desempeñar funciones muy diferentes en procesos biológicos. La naturaleza sabe hacerlo pero para los químicos esta tarea reviste de una mayor dificultad. Ese es el objetivo de la síntesis asimétrica. Existen tres estrategias para la preparación de sustancias ópticamente activas. Dos de ellas son la ‘quiral pool’, que parte de compuestos enantiopuros de origen natural que se modifican hasta transformarlos en las moléculas objetivo, y otra es la utilización de auxiliares quirales, con la que empezó este grupo. “Esta técnica se basa en la incorporación a una molécula aquiral de una plantilla quiral. Esa plantilla induce la formación de nuevos enlaces en esa molécula con una determinada orientación espacial. El problema de esta estrategia, ya en desuso, es que cuando acaba la reacción hay que eliminar la plantilla y eso es muy laborioso”.
“En el año 2005, con motivo de la tesis pionera de Rubén Manzano, iniciamos una tercera estrategia, la catálisis asimétrica, que utiliza catalizadores quirales para crear nuevos enlaces y, además, de manera estereoselectiva. Nosotros trabajamos fundamentalmente en el campo de la organocatálisis, porque utilizamos pequeñas moléculas orgánicas como catalizadores, aunque no desdeñamos la catálisis metálica”, explica.
Una línea de investigación con grandes ventajas
Laura Cano en su campana
Otra de las líneas principales del grupo es la preparación de nuevos organocatalizadores quirales (tioureas, escuaramidas, prolinamidas), capaces de promover la formación selectiva de un único enantiómero de una molécula quiral. “Algunos de estos organocatalizadores se comportan como mímicos de enzimas, con la ventaja de que son menos específicos y, por lo tanto, utilizables en mayor número de transformaciones”.
“La ventaja de la organocatálisis es que, al no contener metales, nuestros catalizadores tienen mayor aplicación industrial en la preparación de fármacos, que no toleran la contaminación metálica. Otro punto a favor es su simplicidad operativa, ya que no requieren el uso de atmósfera inerte ni de disolventes anhidros. También se pueden inmovilizar sobre un soporte sólido, habitualmente un polímero, y recuperarlos cuando acaba la reacción mediante una simple filtración. Date cuenta que los catalizadores quirales son bastante caros, por lo que su inmovilización favorece su reciclado”, argumenta. Una virtud adicional de los organocatalizadores soportados es su posible utilización en química de flujo, que permite la producción en continuo de una molécula con una especie de mini-reactor, de una manera muy sencilla. Con ello se intenta hacer una química sostenible y más respetuosa con el medio ambiente. Una de las soluciones al problema de minimizar el impacto de la actividad humana en el planeta reside en cambiar la manera en que se preparan los productos químicos.
La importancia de la colaboración
Un aspecto importante que señala Andrés para el presente y futuro de la investigación son las relaciones con otros grupos. Pese a que en la actualidad Síntesis Asimétrica y Catálisis no tiene colaboraciones fijas establecidas, mantienen muy buena relación con diversos grupos de investigación, como con el de Ángel de Lera de la Universidad de Vigo o los grupos de Química Orgánica de la UPV. “Actualmente tenemos una colaboración activa con Jesús Ángel Miguel, del CliNuMat, y Ángel Lozano, del CSIC. El grupo CliNuMat desarrolla unos polímeros porosos y estamos intentando su funcionalización con organocatalizadores quirales para hacer lo que se denomina Química Confinada. Ellos aportan su experiencia en química de materiales y nosotros en organocatálisis”, explica.
Marta Gil en el proceso de hacer una columna
“Hoy en día estas relaciones son muy importantes. No podemos ser especialistas en todo. El problema es que cada uno tiene sus proyectos y debemos sacarlos adelante. Los intereses inmediatos de cada uno son diferentes pero el futuro está ahí, en las colaboraciones, y más en la situación actual, en la que cada vez es más complicado conseguir financiación”.
La fuga de talento, un gran problema
Uno de los obstáculos a los que se enfrenta la investigación española es la marcha del talento joven. Una situación que no se consigue atajar. “El futuro está en la investigación pero el problema que tiene España es la baja financiación. Estamos peor que hace diez años debido a la crisis económica. ‘Afortunadamente’, como consecuencia de la pandemia del COVID-19, los gobiernos se han dado cuenta de la importancia de la investigación y la necesidad de invertir dinero. Hay problemas que se deben solucionar ya. Las pocas becas disponibles para hacer el doctorado, la falta de salidas cuando los alumnos acaban… todo ello supone que grandes talentos se marchen fuera de nuestro país. Lo mismo pasa en Castilla y León, ya que tienen pocas oportunidades en nuestra tierra, y se van a otras comunidades”.
Jorge David, estudiante de Máster
Perseverar para conseguir el objetivo
Pese a que el futuro no pinta sencillo, Andrés pide que los jóvenes investigadores no se rindan. “Hay que trabajar en lo que a uno le gusta porque eres feliz cuando disfrutas con tu trabajo. Yo trabajo en la universidad porque me gusta la docencia y la investigación y aquí me permiten hacer ambas”, comenta.
“La iniciativa propia y la responsabilidad también son muy importantes en este trabajo. Cuando tú le das un tema a un doctorando tiene que hacerlo suyo, debe buscar bibliografía y tomar sus iniciativas. Esto es vital. También noto que cada vez más hay que llevar a los estudiantes de la mano. Antiguamente te daban un tema y te buscabas la vida. Tu tesis es tu trabajo. Porque si no, no maduras. La ciencia es así, hay que perseverar, y los resultados siempre acaban llegando”.
“Hay algunos estudiantes que se deprimen cuando las cosas no les salen, pero de un experimento fallido se obtiene mucha información. Debes de conocer por qué ha fallado y proponer un nuevo camino. Mucha gente dice: ‘bah, no me sale, lo tiro’. Pues no, profundiza. ¿Qué ha pasado?, ¿por qué no me ha salido? Solo se publican los resultados buenos, pero habría que publicar también los fallidos para que otros no intenten cosas que no han funcionado. Ese tipo de información debería fluir más. Al final, la clave está en formarse y persistir, porque la gente bien preparada siempre termina encontrando oportunidades”, finaliza.
Esto no ha acabado…
Ahora que ya conoces la historia de Síntesis Asimétrica y Catálisis, no te pierdas a sus investigadores respondiendo unas preguntas. Son Elena Prieto, Marta Gil, Rodrigo Sánchez y Jorge David Martín. ¿Preparados, listos? ¡Acción!
