sábado, 17 de junio de 2017

2 QUÍMICA ORGÁNICA O QUÍMICA ESTRUCTURAL

Mucho en ciencias de la naturaleza no se debe a un pensamiento riguroso y sistemático, sino al peso de tradiciones históricas, debates e incluso sarcasmos, un ejemplo moderno es el Bosón de Higgs llamado partícula de Dios, cuando originalmente el nombre era partícula maldita, esto se debe a que las palabras Dios “God” y maldita “Goddamn” son relacionables etimológicamente con un juego de palabras (van Dyk, 2014). En este orden de ideas, el nombre “química orgánica” también es engañoso y responde a un momento histórico determinado que se superó hace tiempo, pero cuyo nombre aún sigue transmitiendo antiguos lastres en el pensamiento de los estudiantes de química, como equiparar orgánico con natural, lo cual puede ser particularmente falso.

2.1 Que es la química orgánica

La química orgánica normalmente se define como la química de los compuestos del carbono. Si un compuesto no contiene carbono se lo denomina inorgánico. La razón por la cual todo un campo de estudio de la ciencia se centra en un único elemento de los más de cien existentes se debe a la capacidad con la cual los átomos de carbono forman enlaces con ellos mismos y con otros elementos para dar lugar a moléculas de gran tamaño y estabilidad.  De hecho las moléculas de importancia para los seres vivos son moléculas orgánicas, pero si usted piensa que en un curso de química orgánica las va a estudiar está poniendo su dinero en el lugar equivocado, debe buscar en un texto de bioquímica. Los cursos y textos de química orgánica se enfocan en especies químicas y grupos funcionales que no son tan relevantes para la vida, pero si estudian leyes químicas sin las cuales sería incomprensible un texto o un curso de bioquímica. 

La pregunta pertinente en cualquier caso, si la química orgánica no estudia la química de los organismos vivos, ¿Qué es lo que estudia la química orgánica? Los compuestos que contienen carbono como lo dice su definición, es solo que la diversidad de compuestos con carbono es mucho más amplia de la que es empleada por los seres vivos, y mucho más importante, algunos de esos compuestos orgánicos no empleados por los seres vivos son de importancia industrial.

2.2 Que no es química orgánica

Existen compuestos orgánicos que nunca han estado presentes y que no pueden ser creados por los organismos vivos, ¿Por qué llamarlos orgánicos? La química orgánica actualmente se define en base a la composición de carbono, no que a un compuesto esté presente en los seres vivos. De hecho mucho de la aplicación industrial de la química orgánica se basa en la síntesis de sustancias orgánicas no naturales, lo cual acarrea problemas. Una sustancia no natural no hace parte de las redes de degradación de un ecosistema, lo cual provoca su bioacumulación y su toxicidad (A Dordio & Carvalho, 2014; Ana V Dordio & Carvalho, 2013; Livingstone, 1998).

La toxicidad de los compuestos orgánicos industriales fue planteada originalmente por (Carson, 2002) a mitad de la década del siglo XX en torno al efecto de estas toxinas orgánicas en las poblaciones de aves. En la actualidad la química orgánica se ha enfocado en la tendencia “verde” lo que es otra forma de decir que se buscan reemplazar las sustancias orgánicas no naturales por homólogos producidos por los seres vivos que si son objeto de rápida degradación por parte de los ecosistemas (Clark, Sheldon, Raston, Poliakoff, & Leitner, 2014; Newman & Jensen, 2013; Sheldon, 2016).

Por lo anterior es fácil deducir que el nombre de química orgánica es altamente artificial, de hecho como el átomo de carbono es el que con mayor facilidad forma estructuras moleculares complejas sería preferible el nombre de química estructural, pero el peso histórico es muy fuerte. Originalmente se pensaba que las sustancias de carbono con estructuras complejas solo podían ser sintetizadas por los seres vivos, de esta forma pensaban grandes químicos del siglo XIX como Berzelius (Brooke, 1971; McKie, 1944; Ramberg, 2000). El desarrollo de la química orgánica fue precisamente desligar a las sustancias de carbono de los seres orgánicos. 

2.3 Vitalismo

La afirmación anterior no es una creencia nueva y puede datarse hasta los orígenes de la química orgánica misma, bajo el nombre de “Vitalismo”. Los seres humanos han usado los compuestos orgánicos y sus reacciones por miles de años. La primera experiencia deliberada con una reacción orgánica probablemente data desde el descubrimiento de fuego. Los antiguos egipcios usaron compuestos orgánicos como el indigo y el alizarin para tinturar el algodón. El famoso Purpura Imperial usado por los fenicios también es una sustancia orgánica obtenida de moluscos. La fermentación del trigo o las uvas para producir alcohol etílico.

Durante la década de 1780 los científicos comenzaron a realizar la distinción que ha perdurado hasta nuestros días entre los compuestos inorgánicos y los compuestos orgánicos.  Los compuestos orgánicos fueron definidos como moléculas que podían ser obtenidas de los seres vivos. Los compuestos inorgánicos por otra parte fueron definidos como sustancias que venían de fuentes no vivas. De acuerdo a esta idea arcaica, era necesaria la intervención de una “Fuerza Vital” para la síntesis de compuestos orgánicos. Dicha síntesis, podía tomar lugar solo en el interior de los seres vivos y no podía llevarse a cabo en frascos de vidrio de laboratorio.  Entre 1828 y 1850 un número de compuestos que eran claramente “orgánicos” fueron sintetizados  de fuentes que eran claramente “inorgánicas”. La primera de estas síntesis, fue realizada por Friedrich Wohler en 1828. Wohler encontró que el compuesto orgánico denominado úrea (un constituyente de la orina) podía ser sintetizado mediante la evaporación en solución acuosa del compuesto inorgánico Cianato de Amonio, la propuesta era tan chocante que muchos acusaron a Wohler de estar demente (Brooke, 1971; McKie, 1944; Ramberg, 2000). 

A pesar de que el “Vitalismo” desapareció lentamente de los círculos científicos después de la síntesis de Wohler las distinciones entre química orgánica e inorgánica aún siguen en uso. Por ejemplo en el término “vitaminas orgánicas” las cuales son aisladas desde fuentes biológicas y no sintetizadas artificialmente. Aunque es posible argumentar que, en el aislamiento imperfecto de la vitamina inorgánica se encuentren otros compuestos útiles para el organismo que no se encuentran en la vitamina sintética, cuando nos vamos a la molécula en sí misma que se deseaba obtener, no existe distinción alguna entre ambas vitaminas, por ejemplo, la vitamina C ya sea extraída de fuentes biológicas o sintetizada artificialmente es la misma molécula, ahora su biodisponibilidad es una historia aparte. Actualmente el estudio de los compuestos que se extraen de los seres vivos se denomina a química de los productos naturales o incluso de forma mucho más estricta por la bioquímica.

Lo anterior es importante, porque nos ayuda a definir a la vida como un sistema químico y físico, sujeto de ser entendido, modificado y mejorado, ya sea por métodos naturales o artificiales. Por lo anterior, excluimos al Vitalismo de cualquier discusión acerca del origen o evolución de la vida en la tierra o de la síntesis de compuestos químicos biológicos o de la misma fisiología de las células vivas.

Referencias generales de libros

(Brown et al., 2018; Brown & Poon, 2014; Bruice, 2011, 2014a, 2014b, 2016; Carey & Giuliano, 2011; Clayden et al., 2012; Favre & Powell, 2013; Klein, 2015; McMurry et al., 2007; McMurry, 2012; Ouellette & Rawn, 2015; Solomons et al., 2014; Solomons & Fryhle, 2000, 2004, 2007, 2011; Vollhardt & Schore, 2014; Wade, 2009, 2013)


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