Diels, Alder, Woodward y Merrifield: síntesis orgánica

Otto P. H. DIELS (Hamburgo, 1876 – Kiel, 1954) y Kurt ALDER (Polonia, 1902 – Colonia, 1958) compartieron el premio Nobel de Química en 1950 “por su descubrimiento y desarrollo de la síntesis diénica”. Diels no pronunció la conferencia de recepción del Nobel por problemas de salud, acto que recayó en Adler.

Otto DIELS estudió química con Emil Fischer, fue profesor en la Universidad de Berlín en 1915 y en la de Kiel desde 1916 hasta su retiro en 1945. En 1928 descubrió , con su discípulo Adler, la prolífica reacción que lleva sus nombres. En 1951, el año siguiente a la concesión del premio, envió a Estocolmo un texto, que no pudo leer, titulado “Descripción e importancia del esqueleto aromático básico de los esteroides”, donde daba cuenta de sus investigaciones con el colesterol. Dijo que de esta sustancia, conocida desde 1789, se sabía que su fórmula empírica era C27H46O, que tenía cuatro anillos, un doble enlace y un grupo OH. También se sabía de su enorme importancia, ya que estaba presente en todos los tejidos animales. Diels pensó que la estructura del colesterol podría tener semejanza con el criseno, una molécula aromática de cuatro anillos muy estable. Así, llevó a cabo la deshidrogenación del colesterol con selenio en polvo y calor, obteniendo, al cesar el desprendimiento de hidruro de selenio, un compuesto de fórmula C18 H16 y punto de fusión 124-125ºC que Harper, Kon y Ruziska identificaron como el 3-metil-1,2-ciclopentenofenantreno que ellos habían sintetizado. Esta molécula puede transformarse en criseno en condiciones de deshidrogenación más vigorosas. El procedimiento de deshidrogenación se hizo patrón para la aromatización, y el compuesto se conoce hoy en día como ‘el hidrocarburo de Diels’.

Kurt ADLER se doctoró en la Universidad de Kiel bajo la dirección de Diels en 1922. En 1936 trabajó en la I. Q. Faber Industry para la fabricación del caucho sintético Buna, en 1940 fue profesor de Química Experimental y Tecnológica en la Universidad de Colonia y en 1954 doctor ‘honoris causa´en la Universidad de Salamanca. En su discurso de aceptación del Nobel, titulado “Síntesis de dienos y tipos de reacciones relacionadas”, explicó que Diels y él empezaron, en 1927, trabajando con el ciclopentadieno (CPD) y el isopreno (IP). Encontraron que el CPD, que tiene dos enlaces dobles conjugados y movilidad en los hidrógenos del grupo metileno, podía adicionar quinona. Asimismo, dos moléculas de IP podían adicionar quinona dando un compuesto con tres anillos hexagonales. Llegaron a la conclusión general de que Dieno + Filodieno = Producto de adición.

Adler expuso en su conferencia una tabla de dieciséis dienos que comprendía desde el butadieno hasta el ciclooctatetreno y una tabla de filodienos de la que destacó el gran número de aplicaciones y patentes basadas en los ácidos maleico y fumárico. También atendió a las adiciones del furano, tiofeno y pirrol con anhídrido maleico. Y recordó que habían encontrado reacciones de adición que suponían una sustitución en el carbono adyacente al doble enlace (posición alilo) y cómo el acoplamiento de estas reacciones de sustitución y la síntesis diénica dieron paso a un número enorme de reacciones. Asimismo, advirtió de que la síntesis diénica puede verse seriamente afectada si el dieno o el filodieno tienden a formar polímeros en un proceso catalizado. Terminó su disertación con una larga exposición sobre los fenómenos estereoquímicos que acompañan a la síntesis diénica, ya que los cuatro centros de adición de dieno y filodieno se transforman de ordinario en carbonos asimétricos, dando lugar a múltiples isómeros según la naturaleza de los sustituyentes.

Robert Burns WOODWARD (Boston 1917 – Cambridge, US, 1979) recibió en 1965 uno de los varios premios Nobel de Química que mereció “por sus impresionantes logros en el arte de la síntesis orgánica”. Excluido del MIT en 1934 por no atender a los estudios formales y readmitido en 1935, fue Bachelor en 1936 y Doctor en 1937; llegó a tener doscientos cincuenta colaboradores y más de veinte doctorados ‘honoris causa’. En su conferencia del Nobel, titulada “Avances recientes en la química de los productos naturales” no aludió a las espectaculares síntesis de las complejas moléculas que había realizado sino a una investigación no publicada. Empezó hablando de la cefalosporina C, un metabolito aislado en 1955 y de estructura afín a la penicilina que estudiara Dorothy Hodgkin. La penicilina fue sintetizada, dijo, pero no sólo eso, porque los químicos cambiaron los sustituyentes del nitrógeno y consiguieron una variedad de penicilinas artificiales. Woodward hizo una larga consideración sobre cómo aumentar la reactividad de las penicilinas cambiando o modificando químicamente los radicales y a continuación hizo una exhibición: partiendo de la penicilina G y a través de sesenta y seis pasos llegó a la cefalosporina C ¿Cuántas penicilinas dejó por el camino?

Robert Bruce MERRIFIELD (Fort Worth, TX, 1921 – Cresskill. NJ, 2006) ganó el premio Nobel en 1984 “por el desarrollo de la metodología de la síntesis química sobre una matriz sólida”. Trabajó como químico y enseñante antes de doctorarse en 1949 en la UCLA, año en el que entró en el Rockefeller Institute for Medical Research como ayudante de D.W.Woolley. En 1959 tuvo la idea de la síntesis de péptidos en fase sólida, cuyo inicio y desarrollo expuso en su conferencia del Nobel. En ella, recordó que ya Emil Fischer había realizado síntesis de péptidos y que Du Vigneaud consiguió sintetizar una hormona peptídica en 1953, pero que a él le había parecido demasiado difícil y larga, con sus tediosas y reiterativas cristalizaciones. Para simplificar el procedimiento escogió una resina insoluble y fijó en ella un grupo clorometilo; después añadió a la disolución el primer aminoácido, al que había bloqueado el grupo amino con un reactivo adecuado, con lo que se producía la unión a la resina por la reacción del grupo carboxilo del aminoácido. A continuación liberaba el grupo NH2 para que reaccionase con el COOH del segundo monómero y así sucesivamente hasta conseguir el polipéptido deseado, al que soltaba de su anclaje y lo obtenía en la disolución. Las reacciones tenían lugar en un recipiente sencillo y las purificaciones se realizaban por filtración y lavado. Merrifield también explicó en su conferencia el procedimiento para sintetizar polinucleótidos. En este caso el soporte consistió en bolitas de unos 50 micrometros de diámetro de un copolímero de estireno con el 1% de divinilbenceno como agente de entrecruzamiento. El soporte lo funcionalizó con un grupo aminometil. El primer nucleótido, que era un derivado con un grupo carboxilo y el OH protegido, se acoplaba mediante un enlace amido a través del COOH. Después de desproteger el OH, atacaba el segundo nucleótido, activado en el fosfórico, etcétera. Estos procedimientos pudieron mecanizarse y sirvieron para sintetizar hormonas, enzimas, insulina e interferón.

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