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.

Karry B. MULLIS (Lenoir, NC, 1944) y Michael SMITH (Blackpool, UK , 1932 – Vancouver, 2000) compartieron el premio Nobel en 1993 “por su invento del método de la reacción en cadena de la polimerasa (RCP)” y “por sus contribuciones fundamentales al establecimiento de la mutagénesis directa basada en oligonucleótidos y su desarrollo para estudios de proteínas”. Respectivamente.

Karry MULLIS se doctoró en bioquímica (1966) dirigido por J.B.Neilands en Berkeley. El resto de su biografía es amor, viajes y cansancio de hablar del RCP. En su conferencia del premio Nobel, titulada, naturalmente, “La RCP”, confesó que sus héroes fueron Max Delbrück, premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1969, que inspiró a Erwin Schrödinger su librito ‘¿Qué es la vida?’, y Richard Feynman, premio Nobel de Física en 1965. Se preguntó, ¿cómo inventé la RPC? Y dijo que después de sintetizar muchos oligonucleótidos para detectar mutaciones, se le ocurrió volviendo a casa en automóvil de noche ¡¡Eureka!! ¡Por Thor! Gritó. Paró el coche y calculó que 2 elevado a 20 superaba el millón. Era el año 1985. El método consiste en poner en contacto oligonucleótidos sintéticos con ADN en presencia de la enzima ADN polimerasa. Las hebras de ADN se separan al calentarlas y dos oligonucleótidos se unen a cada pareja de hebras en extremos opuestos y en los lugares adecuados de la molécula. En los puntos de contacto, la polimerasa añadida lee el código genético y liga las palabras de modo que se forman dos nuevas hebras de ADN. Estas nuevas hebras se pueden reduplicar. Si el proceso se repite entre 20 y 60 veces, se obtienen millones de copias del ADN en unas horas, ya que en cada etapa se duplica el número de copias. Poco después de conocerse el procedimiento empezaron a emplearse aparatos comerciales que funcionaban automáticamente y que se utilizaban, por ejemplo, para con muestras minúsculas reconocer genéticamente los padres de hijos ignorados, criminales que hayan dejado huellas genéticas, detectar el virus del SIDA, estudiar defectos genéticos antes del nacimiento o copiar el ADN de fósiles como en la novela ‘Parque Jurásico’. Al díscolo y peculiar Mullis le tocó el Nobel sólo ocho años después.

Michael SMITH se doctoró en la Universidad de Manchester en 1956. En ese mismo año obtuvo una beca posdoctoral para trabajar con el profesor H.G.Khorana (bioquímico, premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1968, al que debía toda su carrera científica, dijo agradecido) en Vancouver. Allí se dedicó a la síntesis de oligonucleótidos, fragmentos de ADN. Después, ya ciudadano canadiense, hizo visitas sabáticas a distintas universidades, fue cofundador de una compañía biotecnológica y tuvo responsabilidades administrativas de alto nivel. En su lección del Nobel, titulada “ADN sintético y biología” exhibió una tabla con los pares de bases de los oligonucleótidos de varios organismos enumerados por orden de longitud creciente: virus, bacterias, hongos, plantas y animales. En ellos estudió la estabilidad a la temperatura y la especificidad. Y los utilizó para el aislamiento de genes, para secuenciar ADN de dos hebras, para definir con precisión los extremos del ARN mensajero y para, en fin, realizar la mutagénesis directa. Smith puso un ejemplo de su método: Sintetizamos un oligonucleótido con el ADN cambiado (sea una adenina por una guanina) y hacemos que se una a un ADN vírico en presencia de la enzima ADN polimerasa, obtendremos un ADN sintético con una palabra del código mutada que, al multiplicarse en bacterias, producirá proteínas mutadas con un aminoácido cambiado. Con este método, enfatizó Smith, se puede estudiar en detalle cómo funcionan las proteínas, qué determina su estructura tridimensional y cómo interaccionan. (De hecho, el método ha hecho cambiar el diseño de los experimentos a los investigadores, dijo). Asimismo, el método permite obtener proteínas con propiedades deseadas, por ejemplo, que sean más resistentes a los ácidos y al agua a temperaturas más altas. Actualmente, dijo Smith, se está intentando una hemoglobina para reemplazar a la sangre, anticuerpos que neutralicen a las células del cáncer, la curación de las enfermedades hereditarias, y plantas que utilicen con mayor eficiencia el CO2 en la fotosíntesis. Además, por si lo anterior sabía a poco, dijo que se está estudiando la estructura de las proteínas relacionadas con la formación de placas en la enfermedad de Alzheimer, la terapia para la fibrosis quística, el mecanismo de la hemofilia, de la neurotransmisión y de la inmunodeficiencia, los posibles procedimientos para mejorar la acción enzimática…Parece que el profesor Smith estaba contento.

Sidney ALTMAN (Montreal, 1939) y Thomas CECH (Chicago, 1947) compartieron el premio Nobel de Química en 1989 “por su descubrimiento de las propiedades catalíticas del ARN”.

Sidney ALTMAN estudió física y biofísica. En 1967 se doctoró en la Universidad de Colorado con una tesis dirigida por Leonard Lerman. En 1969 estuvo en el MRC Laboratory of Molecular Biology en Cambridge, Inglaterra, con S.Brenner y F.Crick, donde ayudó al descubrimiento de la enzima relacionada con el ARN ribonucleasa P (RNasa P). En 1971 fue profesor asistente en la Universidad de Yale y profesor en 1980. En su conferencia del Nobel, titulada “Clivaje enzimático de ARN por ARN”, explicó cómo se había producido la gran sorpresa: la secuencia

ADN <=====> ARN ——-> Proteína

que indica cómo la información genética se transmite mediante el ARN desde el ADN a las proteínas, que son las responsables de catalizar la construcción de las estructuras moleculares, no es una representación completa de lo que se considera el ‘dogma central de la biociencia’, porque el ARN, además de transmitir, tenía todas las propiedades de una verdadera enzima: se necesitaba en pequeñas cantidades y era estable durante la reacción. Altman, trabajando con una enzima constituida por ARN+proteína de la bacteria E.coli comprobó que al separarlas la enzima no catalizaba, luego el ARN era necesario para la catálisis. Además, demostró el mecanismo por el que la RNasa P catalizaba reacciones de clivaje (ruptura de enlaces y separación de fragmentos) en los enlaces fosfodiéster del ARN. Altman, en su discurso, exhibió una tabla en la que se detallaban las reacciones bioquímicas catalizadas por el ARN.

Thomas CECH se doctoró en 1975 en la Universidad de California Berkeley. Tras pasar por el MIT, en1983 fue profesor en la Universidad de Colorado, y en 1988 presidente del Howard Hughes Medical Institute. Cech fue el primero en demostrar que el ARN podía catalizar una reacción química. En su discurso de aceptación del Nobel, titulado “Autoempalme y actividad enzimática de una secuencia en la que interviene el ARN del Tetrahymena’’, mostró una microscopía electrónica del ADN recombinante del Tetrahymena thermophila, un protozoo ciliado de agua dulce, destacando las zonas de empalme y las de clivaje endonucleolítico. Cech demostró que el ARN podía autoempalmarse sin catálisis de proteínas. El proceso se desarrollaba mediante la intervención de un intrón, una secuencia de polinucleótidos dentro de un gen que no codifica e interrumpe a los exones, las secuencias que codifican. El intrón, denominado IVS (siglas de intervening sequence), es eliminado tras la interacción de una molécula de guanina con un grupo hidroxilo, uniéndose los extremos de los exones y quedando empalmado el ARN. Este proceso es crucial para la transcripción del mensaje genético.

Los descubrimientos de Cech y Altman dieron paso a varios temas de investigación: la posibilidad de obtener nuevos agentes terapéuticos que rompiesen el ARN de los virus, de crear nuevas enzimas ARN, de desarrollar plantas resistentes a los virus, de estudiar cómo empezó y se desarrolló la vida conociendo la información genética y catalítica del ARN de las células primigenias, etcétera. Cech se dedicó después a la investigación de los telómeros, estructuras que protegen los extremos de los cromosomas, y de la telomerasa, la enzima que copia y alarga las secuencias de los telómeros.

Johann DEISENHOFER (Zusmaltheim, Baviera, 1943), Hartmut MICHEL (Munich, 1948) y Robert HUBER (Luisburgo, 1937) compartieron el premio Nobel de Química en 1988 “por la determinación de la estructura tridimensional de un centro de reacción fotosintético”.

Hartmut MICHEL estudió bioquímica y se doctoró en 1977 con el estudio de la correlación de los niveles intracelulares de ADP y ATP con el gradiente de protones a través de la membrana de la célula de una holobacteria. Después intentó cristalizar las proteínas de la membrana de bacteriorodopsina y obtuvo cristales bidimensionales. Tras realizar estudios en el MRC de Cambridge sobre microscopía electrónica y rayos X con Richard Henderson (premio Nobel de Química en 2017) en 1980 consiguió cristales tridimensionales pero sin éxito final. En 1981, trabajando con Huber, consiguió aislar y cristalizar el centro de reacción fotosintético de una bacteria (el año más feliz de su vida, con el nacimiento, además, de su hija). En 1987 llegó a director del Instituto Max Planck de Francfurt.

Johann DEISENHOFER empezó a trabajar con Robert Huber en 1971. Obtuvo el doctorado en 1974 con la elucidación cristalográfica de la estructura del inhibidor de la tripsina pancreática bovina. Después trabajó en estructura de proteínas con cristalografía de rayos X y computadoras. En 1982 se empeñó en el estudio del centro de reacción (RC) aislado por Michel: en poco más de un año lograron establecer su estructura tridimensional. En 1988 se trasladó a EEUU como profesor de bioquímica de la Universidad de Texas.

Deisenhofer y Michel escribieron a medias la conferencia del Nobel, de cuarenta páginas, titulada “El centro de reacción fotosintético de la bacteria púrpura ‘Rhodopseudomonas Viridis”. Michel comenzó explicando las mejoras que fue introduciendo hasta conseguir unos perfectos cristales tetragonales del RC bacteriano. A continuación, Deisenhofer contó pormenorizadamente cómo habían determinado la estructura del RC por cristalografía de difracción de rayos X: reemplazando mediante compuestos con átomos pesados y utilizando los mejores programas de ordenador disponibles consiguieron calcular las fases (con una resolución de hasta 2,3 angstrom) y un mapa de la densidad electrónica. Las diversas fotografías que mostró (lamentablemente sin colores en el ejemplar consultado) denotaban que el RC está compuesto por dos subunidades proteínicas homólogas. Los grupos hemo del citocromo, esto es, los pigmentos donantes de electrones, están colocados en la interfase de las subunidades. Además de elucidar las secuencias de los aminoácidos de las subunidades de dos bacterias púrpura, las compararon con las secuencias de las proteínas de los cloroplastos de las espinacas. Los RC han cambiado, dijeron, pero los cambios sugieren una relación evolucionaria.

Robert HUBER se doctoró en 1963 con una tesis sobre estructuras cristalinas determinadas por difracción de rayos X. Después trabajó con enzimas proteolíticas y sus inhibidores, con inmunoglobulinas y sus fragmentos, de cuya estructura elucidó varios, y de las proteínas complementarias. En 1976 fue profesor en la Universidad Técnica de Munich y en 1980 empezó a estudiar las proteínas implicadas en la excitación de energía y en la transferencia de electrones en el centro de reacción fotosintético, estudios a los que unieron Michel y Deisenhofer. Para la experimentación de la cristalografía de proteínas elaboró varios programas de computadora. Su lección del Nobel, de 43 páginas, titulada “Una base estructural de la transferencia de energía luminosa y de electrones en Biología”, la dedicó a dar una visión de conjunto del mecanismo de la fotosíntesis en bacterias. En ella, comenzó anunciando que se había elucidado por cristalografía de rayos X la transferencia intramolecular de energía luminosa y de electrones, demostrando que tiene lugar mediante tres cofactores que son complejos proteínicos. En un primer paso, la luz es colectada por las ficobilisomas (FBS) de las cianobacterias (la ficocianobilina, grupo prostético cromóforo) y transfieren energía luminosa y electrones, en un segundo paso, al centro de reacción (RC). La transferencia de energía se realiza, en unos picosegundos, desde los componentes donantes activados del FBS hasta los receptores del RC que se encuentran en un estado de menor excitación: D* + R = D + R*. Los electrones se transfieren al sistema de pigmentos (receptores quinona) del RC, para lo que se requiere un solapamiento efectivo de orbitales moleculares y muy poca energía de activación. El tercer paso son las reacciones de reducción del oxígeno por los electrones, que tienen lugar en el RC mediante la acción catalítica de las oxidasas azules. En concreto, la enzima ascorbato oxidasa, dijo Huber, es un polipéptido con cobre compuesto por 553 residuos de aminoácidos que requiere cuatro electrones y cuatro protones para formar dos moléculas de agua en el proceso de reducción del oxígeno.

El equipo de los tres investigadores alemanes explicó así el mecanismo de la fotosíntesis bacteriana, que aunque es más sencilla que la de las plantas, incrementó el conocimiento del mecanismo y evidenció la enorme velocidad con que se producen las transferencias de energía y electrones en los sistemas biológicos.

Charles J. PEDERSEN (Corea, 1904 – Salem, NJ, 1989), Jean Marie LEHN (Rosheim, Francia, 1939) y Donald J. CRAM (Chester, VT, 1919 – Palm Desert, CA, 2001) compartieron el premio Nobel de Química en 1987 “por el desarrollo y empleo de moléculas con interacciones de gran selectividad específicas de su estructura”.

Charles J. PEDERSEN, hijo de marino noruego y japonesa, nació en Corea y se educó en inglés con marianistas en Yokohama. Estudió ingeniería química en la Universidad de Dayton y química orgánica en el MIT. Trabajó como químico en la empresa Du Pont Co. durante 42 años en Wilmington y Salem. Investigó en la química de la coordinación y, principalmente, en las propiedades catalíticas de los metales de transición. En 1967 descubrió los éteres corona, unas moléculas constituidas por un anillo flexible de átomos de carbono con átomos de oxígeno situados a intervalos regulares que atrapan átomos metálicos en el centro del anillo. En su lección del Nobel, titulada “El descubrimiento de los éteres corona”, explicó cómo obtuvo el dibenzo-18-corona-6, un anillo de 18 átomos que incluye dos bencenos y una corona de 6 átomos de oxígeno con enlaces éter, CH2-O-CH2, así como otros análogos: benzo-15-corona-5, dibenzo-21-corona-7, ambos de estructura plana, y el diciclohexil-24-corona-8 que no es plano. Los tamaños de los cuatro compuestos anteriores están comprendidos entre 17 y 43 angstroms. Pedersen añadió que se habían preparado hasta 60 moléculas diferentes formadas por entre 12 y 60 átomos en el anillo poliéter incluyendo de 4 a 10 átomos de oxígeno, y que algunas de ellas también contenían átomos de nitrógeno o azufre. Con el esqueleto hidrocarbonado orientado hacia el exterior y los oxígenos hacia el interior, los poliéteres complejan, en el centro del anillo, cationes de los metales alcalinos y alcalinotérreos, así como los de transición Cu I, Ag, Au, Zn, Cd, Hg II y La.

Jean Marie LEHN ya de adolescente montó en su casa un pequeño laboratorio. En 1963 se doctoró en química orgánica física en el ‘Centre National de la Research Scientiphique’. Durante un año trabajó con Woodward en Harvard participando en la síntesis de la vitamina B12 y estudió cuántica con Roald Hoffmann. En la Universidad de Estrasburgo utilizó para muchos procesos la Resonancia Magnética Nuclear y la computación cuántica ab initio. En 1967 observó que los antibióticos naturales eran capaces de hacer permeables las membranas a los cationes, quiso hacer moléculas que imitasen este comportamiento y diseñó los criptatos. Sus trabajos en este campo los expuso en su macrolección del Nobel (48 páginas y 193 citas, la más larga de la historia) titulada “Química supramolecular: ámbito y perspectivas. Moléculas. Supermoléculas. Ingenios moleculares”. Lehn definió la química supramolecular como la química que mediante el enlace intermolecular asocia las estructuras y funciones de dos o más especies químicas. El reconocimiento entre especies para formar enlaces receptor-sustrato puede ser esférico, tetraédrico o lineal, sean de la misma clase, metálicos, anfifílicos o aniónicos, dijo. Con estas bases, Lehn sintetizó una serie de supermoléculas que cumpliesen diferentes funciones. Unas en las que la catálisis supramolecular se efectúe mediante reacciones de clivaje o de formación de enlaces. Otras en las que moléculas receptoras lipofílicas actúen en procesos de transporte con gradientes de pH, redox o lumínico. Lehn distinguió dos clases de moléculas: los receptores internos, con cavidades mediante las cuales interaccionan, y los exorreceptores, que interaccionan con los sustratos en superficie. A estos los llamó metalonucleatos. De las supermoléculas, Lehn pasó a la definición de los conjuntos polimoleculares. En ellos, los reconocimientos, transferencias y transformaciones se realizan a través de fotones, electrones o iones, lo que supone la introducción de receptores fotoactivos, o de cadenas poliolefínicas para la transferencia de electrones en los procesos redox, o de receptores macrocíclicos para los canales iónicos. Esta ingeniería molecular y supramolecular abre perspectivas hacia la realización de ingenios moleculares que podrían llevar a cabo operaciones de reconocimiento, reacción y transferencia de información a nivel molecular, concluyó.

Donald j. CRAM, tras una infancia narrada al estilo Tom Sawyer, reconoció que, después, la investigación científica fue su dios. Se doctoró en Harvard al acabar la Segunda Guerra Mundial y en 1947 ingresó en la Universidad de California, Los Ángeles. En su conferencia del Nobel, titulada “El diseño de anfitrión-invitados y sus complejos” empezó diciendo que las publicaciones de Pedersen y Lehn demostraron las oportunidades que ofrecían la química de los complejos, por lo que pensaron que con moléculas relativamente sencillas tipo sandwich podían simular a las enzimas. Los complejos están formados por un anfitrión y un invitado unidos por muchos lugares al igual que el receptor y el donante en la química biológica. Cram y sus colaboradores trabajaron con estructuras de corona (Pedersen), de cripta (Lehn) y otras en forma de percha, nido y cápsula. Distinguieron también modelos preorganizados de sistemas ligandos (‘spherands’) y sus complejos de metales alcalinos u otros (‘spheraplexes’). Además, como el reconocimiento de la quiralidad es fundamental en el campo biótico, sintetizaron un anfitrión enantioméricamente puro para distinguir enantiómeros en la formación de complejos de aminoácidos y ésteres. Para la síntesis de imitadores de enzimas tomaron como modelo la transacilasa, enzima que opera en la biosíntesis de ácidos grasos con un mecanismo de acción conocido. Demostraron que las síntesis eran posibles si los complejos imitadores podían actuar en una amplia gama de velocidades de reacción y tenían sensibilidad para la inhibición competitiva. Cram llamó ‘cavitands’ (cavitandos) a los imitadores sintéticos que contienen superficies cóncavas (cavidades) de dimensiones moleculares a las que convergen grupos funcionales que ligan sustratos y catalizan; y ‘carcerands’ (carceleros) a las celdas moleculares de las que el invitado no puede escapar.

Herbert A. HAUPTMAN (Nueva York, 1917 – Buffalo, NY, 2011) y Jerome KARLE (Nueva York, 1818 – 2013) compartieron el premio Nobel de Química en 1985 “por sus extraordinarios logros en el desarrollo de métodos directos para la determinación de estructuras cristalinas”.

HAUPTMAN comenzó su relación con Karle en el Naval Research Laboratory de Washington en 1947. Sus estudios en matemáticas se complementaron con la preparación de Karle en química física y hacia 1953 fueron capaces de desarrollar un sistema de ecuaciones con las que, a partir de las medidas de intensidad de los rayos X, era posible determinar las estructuras moleculares. En su conferencia del Nobel, titulada “Métodos directos y dispersión anómala”, Hauptman informó del progreso de sus investigaciones. Comenzó diciendo que, en un diagrama de rayos X de una sustancia cristalina, la densidad electrónica determina el patrón de difracción, es decir, las magnitudes y las fases de los máximos de difracción. Estos datos son en general suficientes, sabiendo que el cristal está compuesto de átomos discretos cuyos números atómicos se conocen, para determinar las estructuras cristalinas. En el caso de un cristal centro simétrico o de cristales que posean otros elementos de simetría, dijo, se debe fijar en ellos el origen e introducir distribuciones de probabilidad de diversos factores de estructura para la determinación de las fases. A las combinaciones lineales de las fases las llamaron ‘invariantes’ y ‘semi-invariantes’ de estructura, que sirvieron para conectar las intensidades de difracción observadas con las fases necesarias de los factores de estructura. Hauptman explicó cómo se podían calcular las distribuciones de probabilidad teniendo en cuenta el entorno de vecindad. Y enunció el principio fundamental de la determinación de estructuras por métodos directos: el conjunto de los cosenos de las semi-invariantes conduce a los valores de las fases individuales. En 1954 se doctoró en la Universidad de Maryland con una tesis puramente matemática: “Un algoritmo euclidiano n – dimensional”. Hacia 1980, cuando trabajaba en el Medical Foundation of Buffalo (que después llevaría su nombre), Hauptman inició el sistema de combinar los métodos directos con la dispersión anómala en un intento de facilitar la solución de las estructuras de los cristales macromoleculares, demostrando que la presencia de uno o dos dispersores anómalos facilita la solución del problema de las fases.

Jerome KARLE se doctoró en 1944 en la Universidad de Michigan, donde dedujo una teoría sobre los patrones de difracción de electrones en las monocapas orientadas de hidrocarburos de cadena larga. En 1946, él y su esposa Isabella entraron en el Naval Research Laboratory, donde se les unió Hauptman. En su conferencia del Nobel, titulada “Recuperando información de fases a partir de los datos de intensidad”, explicó que en un cristal las unidades atómicas o moleculares están dispuestas de modo que presentan periodicidad tridimensional. Por ello, es posible describir estos ordenamientos con series de Fourier que representen la estructura cristalina mediante la distribución de la densidad electrónica en el cristal. Esto es equivalente, dijo, a situar la posición de los átomos en las regiones con mayor densidad electrónica. La técnica experimental empleada es la difracción de rayos X, con la que se obtiene un patrón de dispersión diferente para cada sustancia cristalina. Los coeficientes de las series de Fourier son números complejos y las fases de dichos números no son fácilmente asequibles, enfatizó: son necesarias varias etapas matemáticas para establecer relaciones entre fases y magnitudes y entre fases solas y, finalmente, desarrollar procedimientos prácticos para la determinación de las estructuras. Karle empleó varias fórmulas para la determinación de la fase en cristales centro-simétricos y no centro-simétricos; en éstos, que son mayoría, se requirió la teoría de invariantes y semi-invariantes. Además, utilizó cuidadosamente las medidas de probabilidad en cada etapa de una determinación de fase. La determinación práctica de las estructuras fue laboriosamente ejecutada por Isabella Kale. Entonces, dijo su marido, no existían los potentes ordenadores actuales ni los rayos X generados por sincrotrón. A continuación, Karle enumeró en su conferencia las múltiples aplicaciones que se derivan del conocimiento de las estructuras: la relación con su función en metales, minerales, macromoléculas y virus, con sus propiedades físicas, químicas y biológicas, con las síntesis y los mecanismos de reacción…Y prosiguió exponiendo algunas complejas estructuras por ellos elucidadas: los cuatro confórmeros del ciclo-hexaglicil, el dihidrato de L-arginina, la estéreo configuración de los alcaloides batracotoxina e histrionicotoxina, etcétera, recordando la importancia que han tenido estos métodos en el conocimiento de vitaminas, antibióticos y hormonas.

Paul BERG (Nueva York, 1926) obtuvo la mitad del premio Nobel de Química en 1980 “por sus estudios fundamentales de la bioquímica de los ácidos nucleicos, especialmente del ADN recombinante”. Walter GILBERT (Boston, 1932) y Frederick SANGER (Redcombe, UK, 1818 – Cambridge, UK, 2013) compartieron la mitad del mismo premio “por sus contribuciones a la determinación de la secuencia de bases en los ácidos nucleicos”.

Paul BERG estudió bioquímica y sirvió como piloto de caza submarinos en la Segunda Guerra Mundial. Se doctoró en 1952 con una tesis sobre el metabolismo C1 en el que actúan como cofactores las vitaminas B12 y B9 (ácido fólico). Estudió en Copenhague con H.Kalckar. Trabajando con A.Kornberg (premio Nobel de Medicina o Fisiología con Severo Ochoa en 1959) descubrieron una nueva enzima de activación, la sintetasa específica, que forma aminoacil adenilatos con los aminoácidos; estos compuestos se unen al ARN de transferencia dando aminoacil–ARNt, que es el intermediario activado en la síntesis de proteínas. Así, Berg se encontró haciendo la transición de la bioquímica clásica a la biología molecular, preocupándose por cómo actúan los genes y cómo se forman las proteínas.

En su lección de aceptación del Nobel, titulada “Disecciones y reconstrucciones de genes y cromosomas” Berg relató su trabajo con Renato Dulbecco (premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1975) en el Salk Institute con los virus tumorales de los simios SV40. El genoma del virus reside en una molécula de ADN circular con 5-8 genes y contiene 5243 pares de nucleótidos. Después, Berg y sus colaboradores consiguieron insertar ‘in vitro’ el ADN de un plásmido bacteriano en el ADN del SV40. Para ello, tuvieron que convertir en lineales las moléculas circulares extracromosómicas del plásmido, quitarles nucleótidos y añadirles ‘colas’ capaces de formar enlaces covalentes. De esta manera crearon la primera molécula de ADN ‘fabricada’ con partes de organismos diferentes, un ADN híbrido que fue conocido con el nombre de ADN recombinante. Había nacido, en 1972, la ingeniería genética, que podría, dijo Berg, dar paso a una nueva medicina: por ejemplo, a la sustitución de genes defectuosos por normales; pero para la terapia génica, insistió, se necesita un mayor conocimiento de cómo están organizados los genes, cómo funcionan y cómo son regulados, para lo que se precisa la colaboración de especialistas de áreas diversas. No obstante, uno de los primeros resultados prácticos de la tecnología recombinante fue el desarrollo de una cepa de bacterias que contenían un gen capaz de producir insulina, la hormona de los mamíferos.

Walter GILBERT se doctoró en 1957 en la Universidad de Cambridge con una tesis sobre la dispersión de partículas elementales dirigida por Abdus Salam, premio Nobel de Física en 1979. Tras ser profesor asistente de física teórica se cambió a la investigación experimental en biología molecular. Trabajó con James Watson (premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1962) en la identificación del ARN mensajero, una copia de vida corta de un gen del ADN que lleva información del genoma a los ribosomas, la fábrica de las proteínas. Tras ser usado unas pocas veces, el ARNm se rompe y se recicla en otros ARN. Gilbert, según sus propias palabras, demostró que una sola molécula mensajera servía a muchos ribosomas y que la cadena creciente de polipéptido permanecía siempre unida al ARN de transferencia. Así se efectuaba la síntesis de las proteínas: la cadena se transfiere de un ARNt a otro a medida que crece según la orden dictada por el ARNm, orden que a su vez procede del código genético del ADN.

Gilbert, en su conferencia del Nobel titulada “Secuenciación del ADN y estructura de los genes”, señaló que, con Müller Hill, aislaron el represor lactosa, una proteína producida por un gen en cantidades mínimas, por lo que es difícil de identificar, caracterizar y purificar. La función del represor ‘lac’ consiste en controlar un segundo gen, desenchufándolo si su producto no se necesita; parece ser que esto lo consigue uniéndose al gen operador alineándose con él en virtud de su forma alargada. Así, el ‘lac’ actúa como represor del operón de la lactosa, que es el conjunto de genes (regulador –lac-, operador y estructurales) que metabolizan la lactosa. Gilbert aisló el fragmento de ADN al que se une el represor, lo cual fue el principio del estudio del genoma: éste puede ser descrito estableciendo el orden en que están colocados los nucleótidos (formados por pentosa-base nitrogenada-grupo fosfato) que constituyen la molécula de ADN. En 1976, Maxam y Gilbert desarrollaron un método para secuenciar rápidamente el orden de los nucleótidos. Para ello, empleando el represor, marcaron con el radioisótopo fósforo 32 el extremo de una de las hebras de ADN, trataron los nucleótidos con reacciones químicas específicas para cada una de las bases nitrogenadas, separaron los productos de las cuatro bases mediante electroforesis en gel de poliacrilamida, y dedujeron la secuencia a partir del patrón de las bandas radiactivas obtenidas. Además de estos logros, Gilbert también hizo una primera propuesta de la estructura de los genes, diferenciando los exones, una región del gen que codifica proteínas a través del ARNm, de los intrones, largas cadenas del ADN que no codifican y que separan unos exones de otros.

Frederick SANGER manifestó que secuenciar ácidos nucleicos es parecido a hacerlo con proteínas, trabajo que realizó con éxito en 1943 y que le valió su primer premio Nobel de Química en 1958. En 1962 se trasladó al Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge donde estaban Perutz, Crick, Kendrew, H.E.Huxley, Klug y los ácidos nucleicos. En 1977 desarrolló el método de secuenciación enzimática, que expuso en su conferencia del Nobel titulada “Determinación de las secuencias de nucleótidos en el ADN”. Empezó trabajando con el ADN de una sola hebra de un bacteriófago y con un oligonucleótido sencillo (ON) capaz de hibridarse con una región del ADN. El ON se emplea como sustrato de la enzima ADN polimerasa, que va añadiendo mononucleótidos a la cadena y copia el ADN. Sanger, en su discurso, mostró el mapa genético del primer ADN completamente secuenciado: el de un bacteriófago con 5386 nucleótidos. También exhibió un mapa de los genes del ADNt mitocondrial de doble hebra identificando los que codifican proteínas. El método Sanger ha servido de base para la secuenciación automática que se emplea en la actualidad.

Sir Aaron KLUG (Lituania, 1926) recibió el premio Nobel de Química en 1982 “por el desarrollo de la microscopía electrónica y la dilucidación estructural de los complejos biológicamente importantes ácido nucleico-proteína”. Nació en Lituania, pero creció en Durban (Sudáfrica) y estudió en la Universidad de Ciudad del Cabo, especialmente rayos X, cristalografía, cuántica y análisis de Fourier. Obtuvo una beca para el laboratorio Cavendish, en Cambridge, RU, donde se doctoró con una tesis sobre el flujo de calor en las transiciones de fase en aleaciones, dirigida por el físico matemático D.R.Hartree. Después, con F.J.W.Roughton, estudió la difusión del oxígeno en los glóbulos rojos y calculó la constante de velocidad de la reacción del O2 con la hemoglobina. Tras pasar por el Birkberck College, donde trabajó con Rosalind Franklin, Donald Caspar y Francis Crick, entró, en 1962, en el MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK, donde investigaban otros grandes de la biología molecular estructural, esa ciencia que trata de describir la maquinaria biológica en detalle molecular, es decir, químico.

El microscopio electrónico de transmisión fue construido por Knoll y Ruska en 1933 y seis años después el propio Knoll (quizá con la ayuda de von Arpenue) construyó el microscopio de barrido. Klug, como relató en su conferencia del Nobel titulada “De las macromoléculas a los montajes biológicos”, puso en funcionamiento un combinado de ambos sistemas microscópicos que contaba con reconstrucción tridimensional de imagen, la cual permite pasar de una imagen 2D a otra 3D; por ejemplo, se pueden separar las contribuciones de dos capas cristalinas que se solapan mediante análisis de Fourier. Klug utilizó su ‘sistema de microscopía electrónica cristalográfica o de Fourier’, como él la denominaba porque estaba suplementada con análisis de rayos X, para el estudio de los virus, recordando que fue Rosalind Franklin quien le introdujo en el tema. (Si no hubiese fallecido quizá estuviese dando esta conferencia en mi lugar, dijo). Klug estudió el virus del mosaico del tabaco (VMT) deduciendo su forma cilíndrica y su tamaño (3000 angstrom de longitud, 180 de diámetro y 40 millones de dalton de masa). La cubierta consta de 2130 subunidades de proteínas idénticas empaquetadas en disposición helicoidal alrededor de una molécula de ARN de un solo filamento constituido por 6390 nucleótidos. Además, mostró una tabla mostrando las muchas publicaciones que se habían hecho en el laboratorio MRC: virus helicoidales, virus icosaedros y los fagos T2 y T4. También estudió Klug otros complejos diferentes de los virus: el ARNt y la cromatina. Dedujo que el ARNt tiene una estructura tridimensional en forma de L, con dos segmentos de doble hélice perpendiculares entre sí. Con respecto a la cromatina, partió de la base de que el nucleosoma, que consta de un octámero formado por dos moléculas de las cuatro histonas (proteínas), es la unidad fundamental. La molécula de ADN se enrolla en torno al nucleosoma y otra histona, la H1, se sitúa en las zonas donde se une y donde sale el ADN y las estabiliza. Cada nucleosoma se conecta al siguiente mediante un fragmento de ADN y forma una cadena, que se enrolla y pliega dando lugar a una fibra de cromatina. Esta se compacta para formar los brazos del cromosoma. Y Sir Aaron, judío practicante, siguió investigando.

Artturi Ilmari VIRTANEN (Helsinki, 1895 – 1973) recibió el premio Nobel de Química en 1945 “por su investigación e invenciones en la química de la agricultura y de la nutrición, especialmente por su método de preservación del forraje”. Se doctoró en 1919 en la Universidad de Helsinki, estudió Química Física en Zurich con G.Wiegner (1920), y bacteriología con C.Barthel (1921) y enzimología con H. von Euler (1922-3) en Estocolmo. Fue instructor de química (1924-39) y profesor de bioquímica (1939-48) en la Universidad de Helsinki. En 1929 estudió la fermentación de dioxiacetona a glicerol y ácido glicérico en presencia de fosfatos por efecto de la bacteria ‘colli’ : esta fue la primera fermentación elucidada químicamente de principio a fin. El premio Nobel se lo concedieron por el método AIV (sus siglas) de preservar el forraje como si fuera fresco para que las vacas dieran la misma cantidad de leche en los largos inviernos que en los veranos. El método lo puso a punto con su trabajo en su propia granja. Así lo explicó en su conferencia del Nobel titulada “La fijación biológica del nitrógeno y la preservación del forraje en agricultura, y su importancia en la nutrición humana”. En ella comenzó tratando el problema de la fijación del nitrógeno en los nódulos formados por las bacterias en las raíces de las plantas leguminosas. Discutió el papel de la leghemoglobina y propuso un mecanismo hipotético para la fijación del N2 a través de la hidroxilamina. Con respecto a la preservación de las cosechas de forraje, señaló que las sustancias nutritivas se rompían por varias causas: por la respiración de las plantas, por la fermentación debida a los microorganismos que genera ácidos láctico y butírico, y por rotura de las proteínas, también debida a los microorganismos, que produce amoniaco. En su investigación descubrió que la velocidad de descomposición aumentaba con el valor del pH, por lo que acidificó los forrajes almacenados hasta pH 3-4 utilizando preferentemente ácidos fuertes (clorhídrico y sulfúrico) porque había que gastar menos. Con este sencillo método consiguió inhibir las fermentaciones a amoniaco y butírico y reducir al mínimo la evolución a CO2. Virtanen también explicó cómo había estudiado la influencia de su método sobre la nutrición de personas y animales. Sólo encontró ventajas, por ejemplo, dijo, hay vitamina C en el forraje conservado y no en el heno seco.

Luis Federico LELOIR (París, 1906 – Buenos Aires, 1987) consiguió el premio Nobel de Química en 1970 “por su descubrimiento de los nucleótidos-azúcar y su papel en la biosíntesis de los carbohidratos”. El argentino Luis Federico vino de París, donde murió su padre poco antes de que él naciera. En 1932 se graduó como doctor en Medicina en la Universidad de Buenos Aires y trabajó en el Instituto de Fisiología en el metabolismo de los carbohidratos. En 1936 estuvo en el Biochemical Laboratory of Cambridge, UK, con el profesor F.G.Hopkins, premio Nobel de Fisiología en 1929. En el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires, del que fue director, desarrolló su actividad científica y obtuvo sus principales hallazgos, que describió en su conferencia del Nobel titulada “Dos décadas de investigación sobre la biosíntesis de sacáridos”. Leloir descubrió los nucleótidos-azúcar y aisló, entre otros, uridinadifosfato glucosa (UDP-glucosa), constituido por uracilo-ribosa-pirofosfato-glucosa. Estos compuestos resultaron ser clave en los procesos del metabolismo de los carbohidratos. Por ejemplo, en la asimilación de la lactosa, un disacárido formado por los monosacáridos galactosa y glucosa, los nucleótidos-azúcar UDP-galactosa y UDP-glucosa son cofactores en la transformación de galactosa en glucosa, mediante la acción de las tres enzimas necesarias. Si hay deficiencia enzimática, la galactosa no se transforma en glucosa, se acumula y origina galactosemia, una enfermedad que produce lesiones en el hígado y en el sistema nervioso central. Leloir también descubrió que la biosíntesis de carbohidratos no es inverso al metabolismo, sino que es un proceso con otras etapas. Por ejemplo, la UDP-glucosa y la glucosa1fosfato en presencia de la enzima glucógeno sintetasa producen glucógeno, un polisacárido formado por cadenas ramificadas de glucosa que constituya la reserva energética del organismo. Asimismo, Leloir señaló que se habían detectado muchas reacciones de transferencia en las que participan nucleótidos-azúcar, pero que en algunos casos las transferencias no son directas sino a través de lípidos como intermediarios. Así, con el soporte del undecaprenol pirofosfato o del poliprenol (con 20 unidades de isopreno) se van añadiendo moléculas de azúcares sencillos para dar polisacáridos.

En todo el desarrollo de su conferencia, Leloir no se olvidó de citar, reiterativamente, los nombres de los colaboradores que trabajaron con él en cada una de las investigaciones. Loor al maestro.

William N. LIPSCOMB (Cleveland, OH, 1919 – Cambridge, MA, 2011) recibió el premio Nobel de Química en 1976 “por sus estudios sobre los boranos que iluminan los problemas del enlace químico”. Fue discípulo de Linus Pauling y se doctoró en 1945. Profesó en la Universidad de Minnesota en 1946 y en la de Harvard en 1959. Publicó el libro ‘Hidruros de Boro’ en 1963. En su conferencia del Nobel, titulada “Boranos y compuestos relacionados”, relató cómo a partir de 1946 se dedicó al estudio de las estructuras geométricas tridimensionales y electrónicas de los boranos mediante difracción de rayos X a baja temperatura y cálculos mecanocuánticos. Para estos compuestos, dijo, se necesita una teoría del enlace diferente de la típica de la química del carbono debido a su estructura poliédrica, que requiere enlaces multicentrados que incluyan orbitales localizados y deslocalizados. Recordó que Alfred Stock y sus colaboradores, entre 1919 y 1936, prepararon B2H6, B4H10, B5H9, B7H11, B6H10 y B10H14, intercambiables entre ellos, y que después se sintetizaron B6H12, B8H12, B8H18, B9H15, B10H16, B8H22, iso-B8H22 y B20H16. Primero se sintetizó el diborano, B2H6, y a partir de él se obtuvieron otros, actuando el BH3, que no se ha aislado, como producto intermedio de las reacciones. Todos los hidruros de boro se mostraron muy reactivos cuando se ponían en contacto con otras sustancias, por lo que se han empleado para realizar muchas reacciones de interés. Los boranos, enfatizó Lipscomb, son compuestos deficientes de electrones, esto es, tienen más pares de átomos adyacentes y cercanos que se pueden considerar unidos que pares de electrones que los unan. Para representar las complicadas estructuras de los boranos desarrolló una formulación empírica (semitopológica, la llaman) que utiliza los enlaces BH (terminal), BB (dos centros y dos electrones), BHB y BBB abierta y cerrada (tres centros y dos electrones que llenan el orbital molecular enlazante). Con estos elementos, empleados internacionalmente en la actualidad, Lipscomb presentó las estructuras de varios boranos superiores. También dijo que omitía otras muchas. Imitémosle.

Ernst O. FISCHER (Munich, 1918 – 2007) y Geoffrey WILKINSON (Todmorden, UK, 1921 – Londres, 1996) compartieron el premio Nobel de Química en 1973 “por su trabajo pionero, realizado independientemente, sobre la química de los compuestos organometálicos llamados sandwich”.

Ernst Otto FISCHER era hijo de un profesor de física. Después de participar en la Segunda Guerra Mundial sirviendo al ejército alemán, se doctoró en Química Inorgánica en 1952 con un estudio sobre las reacciones del níquel II y continuó investigando en los complejos de los metales de transición con ciclopentadienos e indenos. Tras una estancia en EEUU, en 1959 fue profesor en la Universidad de Munich, y en 1964 sucedió a su maestro, el profesor Hieber, en el Colegio Técnico. En su lección de recepción del Nobel, titulada “En la ruta de los complejos de carbeno y carbino”, explicó su trabajo sobre los enlaces y los resultados espectroscópicos de los complejos del carbeno, un radical de carbono divalente, con los metales de transición. Obtuvo complejos en los que el metal M, cromo o wolframio, estaba unido a cinco grupos carbonilo CO y a un carbeno C, y este a un grupo metoxi (o tiometil) y a un fenilo: (CO)5MC(OCH3)R , o (OC)5MC(SCH3)C6H5 . Estos complejos pueden sufrir la eliminación del ligando carbeno al reaccionar con un haluro de hidrógeno HX para dar CH3O-C-C6H5 y (OC)5XMH. La reacción tiene lugar en disolución de diclorometano a -78ºC. Los complejos de carbeno se emplean en un buen número de reacciones de obtención. Ernst Fischer explicó también su trabajo con los complejos de los metales de transición con carbino, un radical monovalente con tres electrones no enlazados que actúa como intermediario de vida corta en las reacciones. La fórmula general de estos complejos es (CO)4XMCR , donde M es cromo, molibdeno o wolframio, X es cloro, bromo o iodo y R es metilo, etilo o fenilo. Y todo esto es parte de la ruta de E. O. Fischer.

Geoffrey WILKINSON entró a trabajar, aceptado por el profesor Seaborg, en el Radiation Laboratory de California en 1946. Visitó Inglaterra y en 1950 entró en el MIT para trabajar con los complejos de los metales de transición. Tras pasar por Harvard y Copenhage fue profesor de Química Inorgánica, en 1955, en el Imperial College de la Universidad de Londres. Wilkinson comenzó su conferencia del Nobel, titulada “La larga investigación de los alquilos de metales de transición estables”, manifestando la gran importancia de los muchos compuestos con enlace carbono – metal de transición, como el cobalto en la vitamina B12, o el empleo del titanio y el cromo, catalizadores para obtener polietileno y polipropileno. El primer alquilo metálico aislado, dijo, fue el trimetilplatino y el más espectacular el ferroceno, (C5H5)2Fe , con el metal unido a los dobles enlaces de dos moléculas de ciclopentadieno: un orbital molecular pi lleno del anillo se solapa con un orbital d vacío del Fe, y lo mismo para el otro C5H5- , con lo que el átomo Fe queda entre los dos anillos del ciclopentadieno en una estructura sandwich (que otros traducen por emparedado). Wilkinson realizó una vasta investigación sobre compuestos organometálicos, de la que se pueden extraer algunos ejemplos. El feniltitanio alcóxido, C6H5Ti(OC3H7)3 , y otros iguales con Mo, Fe, Mn o Pt en vez del Ti. Los complejos olefínicos, como el (C8H12)2IrSnCl3 , que obtuvo con tricloruro de estaño unido al iridio. Los complejos tipo Werner, como el (NH3)5RhC2H5 . Los complejos alílicos, como el CH2CHCH2Mn(CO)4 . La investigación con diferentes alquilos, probando que cuando hay ligandos que forman enlaces pi los complejos son más estables, como el C5H5W(CO)3CH3 . Wilkinson obtuvo y estudió muchos complejos que se emplearon en catálisis heterogéneas, en superficies o en disolución, y homogéneas, como la oxidación, isomerización y polimerización de olefinas.

Herbert C. BROWN (Londres, 1912 – Lafayette, IN, 2004) y George WITTIG (Berlín, 1897 – Heidelberg, 1987) compartieron el premio Nobel de Química en 1979 “por el desarrollo del uso de compuestos que contienen boro y fósforo, respectivamente, en reactivos importantes en síntesis orgánica”.

Herbert Charles BROWN era hijo de judíos que emigraron de Ucrania a Londres en 1908 y de ahí a Chicago. Herbert se doctoró en la Universidad de Chicago en 1938 y llegó a profesor en la Universidad Purdue de Lafayette, Indiana, donde en 1978 fue emérito hasta su fallecimiento. Brown dio a su conferencia del Nobel un título curioso: “De las pequeñas bellotas a los altos robles: de los boranos a los organoboranos”. En ella, comenzó contando que en su tesis doctoral, dirigida por el profesor Schlesinger, probó las reacciones del diborano, B2H6, entonces una sustancia rara y que se obtenía en escasa cantidad, con aldehídos, cetonas y esteres. Su maestro y él obtuvieron los borohidruros de aluminio, berilio, litio y uranio; éste, U(BH4)4, resultó ser un compuesto con la suficiente volatilidad como para emplearlo en el enriquecimiento de uranio, pero fue superado por el UF6. Posteriormente, ya en Purdue, empleó el hidruro de boro y sodio, NaBH4, como agente reductor, aunque reconoció que el poder reductor aumentaba en el orden Li, Mg y Al en vez de Na. (El hidruro de litio y aluminio, LiAlH4, es un reductor más empleado que los de boro). Brown inventó el proceso de hidroboración, que es la adición de hidrógeno y boro al doble enlace realizada por el diborano quizá en su forma monómera (hipotética) BH3. En la adición, el hidrógeno se une al carbono con menos H (anti-Markovnikov) y el boro se une al carbono en el que sea menor la tensión del doble enlace. Los organoboranos así obtenidos son versátiles: se emplean para sintetizar compuestos organometálicos y para realizar síntesis que no se logran con los reactivos de Grignard. También se sintetizaron algunas de las feromonas emitidas por los insectos, que son moléculas sencillas, para utilizarlas en el control de las poblaciones.

Georg WITTIG se doctoró en Marburg en 1926. Sucedió a Staudinger en Freiburg y a Freudenberg en Heidelberg, donde fue profesor emérito en 1967. Actualmente sigue siendo recordado, sobre todo, porque desarrolló la química de los ‘ylide’ fosforosos (ilidos en español), con los que, en 1954, inventó un nuevo método de síntesis: la reacción de Wittig. En su lección de aceptación del premio, titulada humorísticamente (salvando la ye) “De los diylos a los ylidos y a mi ydilio”, explicó, entre otras cosas, cómo se produce y para qué sirve la reacción que lleva su nombre. Uno de los métodos para preparar un idilo consiste en la reacción entre trifenilfosfina y haluro de metilo en disolución de una base:

CH3X + (C6H5)3P –> (NaOH) –> (C6H5)3P=CH2 + XNa + H2O

Con el ilido se pueden sintetizar, por ejemplo, alquenos en la reacción con benzofenona: (C6H5)2C=O + (C6H5)3P=CH2 –> (C6H5)2C=CH2 , obteniéndose en este caso 1,1-difenileteno. El mecanismo de la reacción supone el ataque nucleofílico del ilido al carbonilo formando una betaína que, tras sufrir una eliminación, da lugar al producto. En su conferencia, Wittig explicó también cómo había obtenido acetato de vitamina A, y además, que había conseguido la adición de fenilsodio a trifenilboro obteniendo el complejo (C6H5)4BNa, un reactivo que sirve para determinar iones potasio, rubidio y cesio.

Dudley P. HERSCHBACH (San José, CA, 1932), Yuan T. LEE (Taiwan, 1936) y John C. POLANYI (Berlín, !929) compartieron el premio Nobel de Química en 1986 “por sus contribuciones relacionadas con las dinámicas de los procesos químicos elementales”.

Dudley HERSCHBACH se doctoró en Química Física en 1958 en la Universidad de Harvard con una tesis titulada “Rotación interna y microscopia de microondas”. Desde 1963 fue profesor en Harvard, donde desarrolló el método de haces moleculares cruzados para el estudio de reacciones rápidas elementales. El aparato utilizado para realizar los experimentos consta de un horno de vaporización (por ejemplo de metales alcalinos), rendijas para alinear las partículas en un haz, y un rotor que selecciona velocidades. Si el haz se mueve en un vacío por debajo de la cienmilésima de torr no colisionará con moléculas residuales hasta encontrar otro haz cruzado. Los productos de las colisiones se hacen pasar por la rendija del detector, que es móvil para captar los productos a los diversos ángulos emitidos. Herschbach, en su lección del Nobel titulada “Dinámica molecular de reacciones químicas elementales “, dio cuenta de algunas de las reacciones que habían estudiado. La primer experiencia, dijo, fue la reacción K + CH3I = CH3 + KI , en la que la distribución angular del producto KI da información sobre el reparto de la energía de reacción entre traslación, rotación y vibración en las moléculas producidas. Algunas de las muchas reacciones estudiadas son: K + Br2 = KBR + Br ; K + CCl4 = KCl + CCl3 (con Rb y Cs en vez de K para comparar la distribución de los ángulos de dispersión); Na + KBr = NaBr + K* (con KBr excitado vibracionalmente y K* presentando fluorescencia).

Yuan LEE, un estudiante taiwanés de gran mérito, se doctoró en 1965 en la Universidad de California Berkeley, donde fue capaz de diseñar y construir un aparato de haces moleculares cruzados y obtener los mapas de contorno de distribución de los productos. En 1967 se incorporó al equipo de Herschbach en Harvard. (Entonces llegó Lee, dijo Herschbach). Construyeron la supermáquina de haces moleculares, provista como detector de un espectrómetro de masas móvil ultrasensible, a la que llamaron HOPE. Las primeras reacciones que estudiaron con ella fueron : Cl + Br2 = Br Cl + Br y la reacción de Polanyi H + Cl2 = HCl + Cl . Después investigaron moléculas más grandes, con las que hicieron medidas de las distribuciones angulares y velocidades de los productos, pruebas experimentales directas de las superficies de energía potencial y elucidaron mecanismos de reacción. En su conferencia del Nobel, titulada “Estudios de haces moleculares de procesos químicos elementales”, Lee dijo que el método sirve para controlar la energía de los reactivos, para comprender la dependencia de la reactividad química de la orientación molecular, para explorar la naturaleza de los productos intermedios de la reacción y su subsiguiente dinámica de desintegración, y para identificar los mecanismos de reacción complejos que implican radicales poliatómicos. Y se preguntaba: ¿Para qué el conocimiento de las reacciones elementales? Y contestó que sirve para entender, predecir y controlar muchos procesos químicos macroscópicos dependientes del tiempo que son importantes en la naturaleza o en la sociedad humana. Lee, tras un año como profesor en la Universidad de Chicago, volvió a Berkeley en 1974 y se nacionalizó estadounidense, pero tuvo que renunciar a la nacionalidad cuando accedió a la dirección del centro de investigación más importante de Taiwan.

John POLANYI es hijo del famoso químico, economista y filósofo Michael Polanyi (1891-1976), húngaro de ascendencia judía y religión católica, que escapó de los nazis a Gran Bretaña con su familia en 1933. John, que en principio se dedicó a la poesía, estudió química y se doctoró en la Universidad de Manchester en 1952. Después, en Canadá, trabajó con Herzberg. En 1958 descubrió la quimioluminiscencia infrarroja, esto es, la emisión de luz infrarroja por las moléculas producidas en una reacción química que resultan excitadas vibracionalmente. Desde 1956 ha sido profesor de la Universidad de Toronto; en el presente es profesor honorario. También ha sido un luchador político contra los conflictos armados.

John Charles Polanyi tituló su lección del Nobel “Algunos conceptos en dinámica de reacciones”. En ella explicó que llevaba a cabo sus experimentos en dos cámaras de reacción. En una de ellas, que constaba de tres ventanas de observación y tres zonas con revestimiento reflectante, trabajaba inyectando átomos y moléculas por separado en lo que llamó estado de ‘relajación medida’, porque medía la relajación de vibración a lo largo del flujo. En la otra cámara trabajaba en régimen de ‘relajación detenida’ por la extracción rápida de los productos excitados. Así estudió un buen número de reacciones elementales que emitían quimioluminiscencia infrarroja, la primera la llamada reacción de Polanyi: H + Cl2 = HCl + Cl en la que se observa la radiación infrarroja emitida por el HCl formado. De la reacción H + F2 = HF (v’) + F , expuso una tabla de constantes de velocidad a distintas temperaturas. Otras de las muchas reacciones estudiadas fueron: H + O3 = OH + O2 y Cl + OH (v) = HCl (v’) + O , esta última con dos emisiones de quimioluminiscencia. Después de la concesión del premio Nobel, Polanyi abandonó la quimioluminiscencia y se dedicó a la microscopia de efecto túnel.