En 1958, el químico Ronald Breslow propuso que la vitamina B1 (tiamina), en su forma de coenzima, podía formar un tipo de molécula extremadamente reactiva llamada carbeno para facilitar reacciones bioquímicas dentro del cuerpo humano. Pero había un problema fundamental en su hipótesis; los carbenos no sobreviven en agua. Son especies altamente inestables que tienden a descomponerse en fracciones de segundo al contacto con el líquido más común en los organismos vivos.
Por más de seis décadas, esta teoría quedó eliminada, hasta ahora. Según una investigación publicada en Science Advances, un equipo de científicos liderado por Vincent Lavallo, de la Universidad de California, Riverside (UCR), logró generar y estabilizar un carbeno N-heterocíclico (NHC) en solución acuosa. Este logro científico no solo valida la hipótesis de Breslow, sino que redefine lo que se creía posible en química organometálica y biológica.
De acuerdo a la investigación, el carbeno fue diseñado específicamente para resistir el entorno acuoso. Su estructura incluye elementos protectores, como grupos voluminosos y sustituyentes electronegativos, que actúan como una “armadura molecular” y permite que la especie se mantenga intacta en agua líquida, incluso por meses. La existencia de este carbeno fue confirmada mediante dos técnicas:
- Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN), que verificó su composición química y estabilidad temporal.
- Difracción de rayos X en monocristal, que ofreció evidencia estructural directa de su geometría molecular.
La teoría de Breslow era correcta y cambiaría la forma de fabricar fármacos
“Algunos pensaban que era una idea descabellada. Pero resulta que Breslow tenía razón“, afirmó Vincent Lavallo en un comunicado de la universidad. Durante más de medio siglo, la idea de un carbeno estable en agua fue vista como una quimera. Pero los resultados actuales la convierten en una herramienta concreta.
Según Sci Tech Daily, los carbenos como este se usan en química industrial como ligandos en catalizadores metálicos, compuestos esenciales para la fabricación de medicamentos, combustibles y materiales sintéticos. El problema es que estas reacciones normalmente requieren solventes orgánicos, muchos de ellos tóxicos. Poder usar agua en su lugar representa un enorme paso hacia una química más limpia, barata y sostenible.
“El agua es el disolvente ideal: es abundante, no tóxica y respetuosa con el medio ambiente“, explicó Varun Raviprolu, primer autor del artículo y exestudiante de posgrado en la UCR. “Si logramos que estos potentes catalizadores funcionen en el agua, daremos un gran paso hacia una química más ecológica“.
Imitar a la naturaleza: una nueva frontera en la ciencia de los carbenos
Más allá de sus aplicaciones industriales, este descubrimiento también acerca a los científicos a una comprensión más profunda de cómo funcionan las reacciones bioquímicas dentro del cuerpo humano. Según la investigación, los carbenos podrían estar desempeñando roles clave enzimáticos en entornos acuosos celulares, algo que hasta ahora era difícil de demostrar por la imposibilidad de aislar estas moléculas.
“Hay otros intermediarios reactivos que nunca hemos podido aislar, igual que este. Usando estrategias de protección como las nuestras, quizá finalmente podamos detectarlos y aprender de ellos”
El trabajo también tiene un valor simbólico en la comunidad científica. “Algo que hoy parece imposible podría ser posible mañana, si seguimos invirtiendo en ciencia”, declaró Raviprolu, ahora investigador postdoctoral en la UCLA.
De acuerdo con el comunicado de la universidad, el carbeno sintetizado fue almacenado en un tubo sellado donde permaneció intacto durante meses. Es la primera vez que un carbeno ha sido observado directamente en agua en estado estable. Ronald Breslow, desde 1958, tenía razón. Y la ciencia acaba de confirmarlo.
Cortesía de Xataka
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