LA ORGANICA DEL FUTURO

Estado actual y perspectivas futuras

En el área de la “Bioquímica Orgánica”, la utilización de enzimas naturales y microorganismos en la realización de procesos más regio-, quimio- o estereoespecíficos crece aceleradamente, como también lo hace el diseño, preparación y empleo de enzimas y principios activos artificiales. Todo ello ha permitido un considerable avance en la preparación de nuevos fármacos cada vez más especificos, menos tóxicos y más económicos, constituyendo el gran impulso de la “Química Orgánica Industrial”. A este impulso ha contribuido de forma decisiva el grado de sofisticación alcanzado por la química orgánica sintética. Baste indicar las recientes síntesis totales de la enzima activa RNasa lograda por Merrifield, o la del inmunodepresor FK-506 realizada por Schreiber y Danishefsky, o la de la toxina “palitoxina” llevada a cabo por Kishi, o la del compuesto tricíclico “taxol”, agente antileucémico, descrita recientemente por Holton y Nicolaou en 1994.

Hacia la Química del futuro

Para terminar, simplemente constataremos que algunos de los avances más espectaculares, o de mayor resonancia, que se consiguen hoy en día provienen del área de la bioquímica, la genética, o la biología molecular. Del enorme interés que despierta la química de las macromoléculas biológicas dan fe los numerosos trabajos sobre el diseño de las propiedades biocatalíticas de de inhibidores enzimáticos, la aplicación anticuerpos o el desarrollo de agentes capaces de reconocer secuencias de ácidos nucleicos y escindirlos selectivamente. Una importante rama de la industria biotecnológica se dedica actualmente a la obtención de proteínas de interés – generalmente médico o para investigación– en bacterias manipuladas genéticamente. Por ejemplo, la insulina de los diabéticos, la hormona del crecimiento y el interferón – usado en el tratamiento de cánceres– se obtienen de bacterias. Por su parte la vacuna contra la hepatitis B se obtiene de levaduras. También en este terreno la aportación de la Química Orgánica es fundamental, y su contribución al conocimiento del mecanismo de los procesos que tienen lugar en los seres vivos, puede ser fascinante en las próximas décadas.

ALOTROPOS DEL CARBONO

El carbono existe en la naturaleza como diamante, grafito y carbono amorfo, Diamantes, joyas y braseros los cuales son elementos sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades físicas de las tres formas del carbono difieren considerablemente. El diamante es el más duro que se conoce; cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional. Los átomos del diamante constituyen una red tridimensional que se extiende a lo largo de todo un cristal, lo cual le hace poseer la mayor dureza de toda la naturaleza. Además es incoloro, no conductor de la electricidad, pesado, frágil, exfoliable e insoluble. Es muy apreciado en joyería y para ciertas aplicaciones industriales.

Otra de las formas en que se presenta es el carbono grafito está formado por capas de carbono compuestas por anillos hexagonales de átomos, capaces de deslizarse una sobre la otra, por lo que puede usarse como lubricante. Además tiene un color negro o gris oscuro, un brillo poco intenso, es graso al tacto y buen conductor de calor y electricidad. Se usa en la fabricación de electrodos, crisoles refractarios, minas de lápices y productos lubricantes. Además de las anteriores, el carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro de carbono y el negro de humo. El negro de humo, que a veces se denomina de forma incorrecta negro de carbono, se obtiene quemando hidrocarburos líquidos como el kerosene, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante.

Durante mucho tiempo se utilizó el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que está compuesto por partículas más finas. El negro de carbono, llamado también negro de gas, se obtiene por la combustión incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule.

CARACTERISTICAS DEL CARBONO

Los secretos del carbono: misterio y avance para la ciencia.

El estudio de la Química Orgánica como rama independiente no es tan solo una cuestión de conveniencia didáctica sino que está fundamentada en la estructura y comportamiento químico especial de los compuestos de carbono. Las razones que justifican el singularizar comportamiento de este elemento y elevar a categoría de ciencia el estudio de la química del carbono radican en las peculiaridades de los enlaces que dicho elemento origina.

La característica principal que tiene el átomo de carbono y que no tiene el resto de los elementos químicos, o lo poseen escasamente como es el caso del silicio, es la concatenación, es decir, la facultad de enlazarse o unirse consigo mismo formando grandes cadenas o anillos muy estables. Esta propiedad conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que contienen carbono e hidrógeno. Esto se debe a que el carbono puede formar como máximo cuatro enlaces, lo que se denomina tetravalencia.

Los átomos de carbono pueden formar entre sí enlaces muy estables dando lugar a largas cadenas o complicados ciclos, hecho infrecuente entre otros elementos. En oposición a muchos compuestos inorgánicos, los enlaces de carbono son altamente covalentes lo que determina que las propiedades químicas y la capacidad de reacción sean diferentes en los compuestos orgánicos y en los inorgánicos. Estos últimos se caracterizan, en general, por su estabilidad térmica; los compuestos orgánicos, por el contrario, son más termolábiles y sensibles a los agentes químicos, sufriendo fácilmente transformaciones químicas y descomposición. Buena parte de las reacciones inorgánicas son rápidas y utilizan disolventes acuosos, en cambio la mayoría de los compuestos orgánicos covalentes no son solubles en agua, por lo que las reacciones en química orgánica deben llevarse a cabo en disolventes orgánicos con cinéticas sensiblemente más lentas. Es precisamente esta mayor lentitud la que hace tan importante, a veces imprescindible el uso de catalizadores. De hecho el campo de investigación de la catálisis química y el uso de nuevos catalizadores es una de las ramas más fecundas de la química orgánica.