Muchas áreas de la investigación y la industrias dependen de la capacidad de los químicos para construir moléculas que puedan formar materiales elásticos y duraderos, almacenar energía en baterías o inhibir la progresión de enfermedades.

Este trabajo requiere catalizadores, unas sustancias que controlan y aceleran las reacciones químicas, sin formar parte del producto final.

Por ejemplo, los catalizadores de los coches transforman las sustancias tóxicas de los gases de escape en moléculas inocuas. Nuestro cuerpo también contiene miles de enzimas que catalizan la formación de las moléculas esenciales para la vida.

Por tanto, los catalizadores son herramientas fundamentales en la química, aunque los científicos han pensado durante mucho tiempo que solo había dos tipos disponibles: los metales y las enzimas.

Este año el investigador alemán Benjamin List (Frankfurt, 1968), del Instituto Max Planck de Investigación del Carbón, y el escocés David MacMillan (Bellshill, 1968), de la Universidad de Princeton (EE UU), reciben el Premio Nobel de Química 2021 porque en el año 2000, de forma independiente, desarrollaron un tercer tipo de catálisis: la organocatálisis asimétrica, basada en pequeñas moléculas orgánicas.

Ilustración del investigador alemán Benjamin List y el escocés David MacMillan. / Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

El anuncio lo ha hecho hoy la Real Academia Sueca de las Ciencias. “Este concepto de catálisis es tan sencillo como ingenioso, y lo cierto es que mucha gente se ha preguntado por qué no se nos había ocurrido antes”, afirma Johan Åqvist, presiente del Comité Nobel de Química.

Esta precisa y novedosa herramienta de construcción molecular ha tenido un gran impacto en la investigación farmacéutica y ha favorecido que la química sea más ecológica.

Catalizadores orgánicos

Los catalizadores orgánicos tienen una estructura estable de átomos de carbono a la que se pueden unir grupos químicos más activos. A menudo contienen elementos comunes como el oxígeno, el nitrógeno, el azufre o el fósforo. Esto significa que son respetuosos con el medio ambiente y baratos de producir.

La rápida expansión del uso de los catalizadores orgánicos se debe principalmente a su capacidad para impulsar la catálisis asimétrica.

Cuando se construyen moléculas, a menudo se dan situaciones en las que se pueden formar dos moléculas diferentes que, al igual que nuestras manos, son la imagen especular de la otra. A menudo solo se requiere una de ellas, sobre todo en la fabricación de productos farmacéuticos.

Ejemplo de las dos formas o isómeros del limoneno (R y L). Entre otras ventajas, la organocatálisis asimétrica ha facilitado la producción de moléculas con este tipo de asimetría. / Johan Jarnestad/ The Royal Swedish Academy of Sciences

La organocatálisis se ha desarrollado a una velocidad asombrosa desde el año 2000. List y MacMillan siguen siendo líderes en este campo y han demostrado que los catalizadores orgánicos pueden utilizarse para impulsar multitud de reacciones químicas.

Gracias a estas reacciones, la comunidad científica puede construir de forma más eficiente desde nuevos medicamentos hasta moléculas capaces de capturar la luz en células solares. De esta forma, los organocatalizadores están aportando múltiples beneficios para la humanidad.