Corey y Olah: retrosíntesis y carbocationes

Elias James COREY (Methuen, MA, 1928) recibió el premio Nobel de Química en 1990 “por su desarrollo de la teoría y la metodología de la síntesis orgánica”. Estudió y se doctoró en el MIT con un programa sobre la síntesis de penicilinas. Trabajó en química física orgánica aplicando la teoría OM a los estados de transición tridimensionales en las reacciones y, después, en síntesis enantioselectivas, con complejos metálicos y en química de enzimas. Tras estancias en EEUU con Woodward y en Suecia con Bergström, fue profesor en Harvard en 1959. En su conferencia del Nobel titulada “La lógica de la síntesis química: Síntesis multietapa de moléculas carbogénicas complejas”, dijo que la síntesis está en el corazón de la química y recordó los grandes logros históricos: la vitamina A (O.Isler, 1949), la cortisona (Woodward y Robinson, 1951), la morfina (M.Gates, 1956), la penicilina (J.C.Sheehan, 1957) y la clorofila (Woodward, 1960). Corey señaló que a él le enseñó A.C.Cope (1909 – 1966) en 1947. Al método de síntesis utilizado lo denominó ‘análisis retrosintético’, que se inicia con la estructura de la molécula que se desea producir y consiste en ir rompiendo enlaces para simplificar paso a paso la estructura y obtener compuestos precursores sencillos (y a ser posible comercialmente asequibles) para reconstruir la molécula. El primer ejemplo de síntesis que explicó fue la del longifoleno, un terpeno líquido de complicada estructura. Añadió que las síntesis pueden ser asistidas por ordenador, pero que hay que resolver muchas problemas de computación difíciles y generar cantidades enormes de información estructural, química y estereoquímica; para ello se requiere un software poderoso. A continuación, Corey expuso algunas síntesis espectaculares de las muchas que realizó: la hormona juvenil de la polilla cecropia, utilizada para el control del insecto; el antibiótico eritromicina; la lactona sesquiterpénica bilobalide, un componente extraíble del árbol ginkgo biloba de uso parafarmacéutico; la maitancina y la aplasmomicina, citotóxicos quizá anticancerígenos, que son moléculas macrocíclicas que requieren síntesis enantioselectivas; los ácidos giberélico y anterídico, hormonas de plantas; y tantos más. El último ejemplo de síntesis que expuso Corey fue una exhibición: la prostaglandina, el primero de los eicosanoides cuya estructura determinaron Bergström y Smuelsson y que les valió el Nobel de Medicina o Fisiología en 1982, de la que logró la síntesis controlando la estereoquímica y la catálisis. Sus muchos colaboradores y discípulos entronizan a Elias Corey a la posición del gran Robert Woodward, el mayor exponente de la síntesis orgánica del siglo XX.

George A. OLAH (Budapest, 1927 – Los Angeles, 2017) recibió el premio Nobel de Química en 1994 “por su contribución a la química de los carbocationes”. Hijo de un abogado húngaro, estudió química orgánica con Geza Zemplen, discípulo de Emil Fischer, y se doctoró en Budapest en 1949. Él, su esposa, también química, y 200000 personas se fueron de Hungría en 1956 tras las revueltas contra los soviéticos. En 1957 pasó, ayudado por Ingold y Todd, de Londres a Canadá, donde trabajó en la Dow Chemical dedicándose ya a los carbocationes. En 1965 fue profesor de la Universidad de Cleveland, Ohio, y en 1977, con nacionalidad estadounidense desde hacía algunos años, se trasladó, con quince de los suyos, a la Universidad de Southern California. En su discurso del Nobel, titulado “Mi investigación en carbocationes y su papel en química”, Olah comenzó haciendo un repaso histórico del tema, indicando que los iones carbonio (carbocationes) habían sido considerados intermediarios en las reacciones, y como tales, sustancias hipotéticas de una vida tan breve que no podían ser aislados. Pero hacia 1963 él consiguió obtenerlos a partir de fluoruros de alquilo (u otros fluoruros orgánicos RF) tratados con un ácido de Lewis tan extremadamente fuerte como el pentafluoruro de antimonio (SbF5). Así preparó iones carbonio R+ disueltos a temperaturas muy bajas (—80ºC o menores) en disolventes poco nucleofílicos (SO2F2, por ejemplo). La vida suficientemente larga de los R+ permitió realizar espectros de RMN y caracterizar su estructura. En estos compuestos existe un carbono deficiente de electrones: con sólo seis se une trigonalmente a tres átomos mediante orbitales sp2 (enlaces sigma) y contiene un cuarto orbital p vacío situado por encima y por debajo del plano de los enlaces. Olah estudió la estabilidad de los carbocationes. Por ejemplo, la estabilidad del trimetil carbonio (CH3)3C+, es inferior a la del trimetoxi carbonio (CH3O)3C+. En general, los sustituyentes que sueltan electrones deslocalizan la carga y estabilizan el catión, y al contrario los que atraen electrones; pero al ganar estabilidad pierden reactividad electrofílica. Los carbocationes han servido para clarificar mecanismos de reacciones. El proceso de su síntesis se ha empleado para preparar alcanos superiores a partir de metano, isomerizar alcanos lineales a ramificados, obtener gasolinas de mayor octanaje, romper aceites pesados, licuar carbón en condiciones de craqueo suave, y otras.

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