jueves, 3 de agosto de 2017

3 CONTEXTUALIZANDO LOS ALQUINOS

Un alquino es un hidrocarburo que contiene un triple enlace carbono-carbono. Relativamente pocos alquinos se encuentran en la naturaleza, y menos aún aquellos que se caractericen por un esqueleto de carbonos sin otros grupos sustituyentes, por lo que muchos libros de texto deben emplear sustancias con enlaces triples que posean otros grupos oxigenados o nitrogenados. Peor aún, muchos libros de texto conglomeran a los alquinos junto con los alquenos y los pasan como un embutido, pues hay que pasar rápido este tema que se repite con los alquenos pero que es más corto para pasar a los alcoholes que son mucho más cool, sin embargo los alquinos nos ofrecen una oportunidad de oro si es que estamos centrando nuestra práctica de enseñanza en algo más que la nomenclatura o las propiedades químicas.

Recordemos pues que la mayoría de nuestros alumnos no serán científicos y los que lo sean probablemente no vayan a ser químicos orgánicos, así que nuestro enfoque debe cambiar un poco. Los alcanos nos sirvieron para hablar de la gasolina, los alquenos de  los plásticos y los alquinos nos servirán para manejar un tema extremadamente controversial, los fármacos y las síntesis orgánicas en términos más generales. De los dos al parecer el que resulta menos vergonzoso en los libros de texto es el de los fármacos, de allí que la mayoría de ejemplos de aplicaciones de moléculas con el triple enlace se da en el tratamiento de condiciones neurodegenerativas o para el control de la natalidad, observemos pues el enfoque que tienen los libros de texto que contextualizan un poco a los alquinos 

3.1 Algunos alquinos en libros de texto

Según Bruice (2016) los ejemplos de alquinos importantes que se encuentran en la naturaleza incluyen la capilina, que tiene actividad fungicida, y el ictiotereol, un convulsante obtenido de las ranas del dardo del veneno que es utilizado por los indígenas del Amazonas para las puntas de flecha envenenadas.

Se ha descubierto que una clase de compuestos naturales llamados enediynas tienen poderosas propiedades anticancerígenas porque son capaces de escindir el ADN. Todas las enediynas tienen un anillo de nueve o diez miembros que contiene dos enlaces triples separados por un doble enlace. Una de las primeros enediynas aprobadas para uso clínico se utiliza para tratar la leucemia mieloide aguda. Varios otros están actualmente en ensayos clínicos.

Otros fármacos en el mercado que contienen un grupo funcional alquino no son compuestos naturales; Sólo existen porque los químicos han sido capaces de sintetizarlos. Sus nombres comerciales se muestran en verde. Los nombres comerciales siempre están en mayúsculas; Sólo la empresa que posee la patente de un producto puede utilizar el nombre comercial del producto con fines comerciales hasta que se cumpla su tiempo de patente, después de eso la molécula pasa a ser un genérico con menores costos de producción.

3.2 El Parkinson y el triple enlace

La enfermedad de Parkinson es un trastorno del sistema motor que afecta a un 3% estimado de la población de los EE.UU. sobre la edad de 60 años. Los principales síntomas de la enfermedad de Parkinson incluyen temblor y rigidez de las extremidades, lentitud del movimiento y deterioro del equilibrio. La enfermedad de Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa, porque los síntomas son causados por la degeneración de las neuronas (células cerebrales). Las neuronas más afectadas por la enfermedad se localizan en una región del cerebro llamada sustancia negra. Cuando estas neuronas mueren, dejan de producir dopamina, el neurotransmisor utilizado por el cerebro para regular el movimiento voluntario. Los síntomas descritos anteriormente comienzan a aparecer cuando el 50-80% de las neuronas productoras de dopamina han muerto. No hay cura conocida para la enfermedad, que es progresiva, crónica y lenta. Sin embargo, los síntomas se pueden tratar a través de una variedad de métodos. Uno de estos métodos utiliza un fármaco llamado selegilina, cuya estructura molecular contiene un triple enlace C ≡ C.

La dopamina se sintetiza a partir de tirosina (uno de los 20 aminoácidos comunes). Idealmente, la enfermedad de Parkinson podría ser tratada dando al paciente dopamina. Desafortunadamente, la dopamina no es lo suficientemente polar para cruzar la barrera hematoencefálica (Enlace →). Por lo tanto, l-DOPA, su precursor inmediato, es el fármaco de elección, pero deja de controlar los síntomas de la enfermedad después de haber sido utilizado durante un tiempo debido al típico fenómeno de generación de resistencia al exceso de un neurotransmisor que también está involucrado en las adicciones (Enlace→).

La dopamina se oxida en el cuerpo por una enzima llamada monoamina oxidasa. Se han desarrollado dos fármacos, cada uno de los cuales contiene un grupo C≡CH, que inhiben esta enzima, evitando así la oxidación de la dopamina y aumentando así su disponibilidad en el cerebro. Ambos fármacos tienen estructuras similares a la de la dopamina, por lo que son capaces de unirse al sitio activo de la enzima. (Recuerde que las enzimas reconocen sus sustratos por su forma no por el código de la molécula, lo que permite engañar al cuerpo por medio de reacciones cruzadas que no deberían darse normalmente) Debido a que estos fármacos forman enlaces covalentes con grupos en el sitio activo de la enzima, se unen permanentemente al sitio activo, impidiendo así que la enzima se una a la dopamina. Los pacientes de estos fármacos continúan tomando l-DOPA, pero ahora este fármaco se puede tomar a intervalos más largos, en menores concentraciones y puede controlar los síntomas de la enfermedad durante un período de tiempo más largo.

La selegilina fue aprobada por la FDA en primer lugar, pero uno de los compuestos a los que se metaboliza tiene una estructura similar a la de la metanfetamina (la droga callejera "meth"). Así, algunos pacientes que toman la droga experimentan efectos psiquiátricos y cardíacos, lo cual tiene sentido ya que la dopamina no solo regula el movimiento voluntario sino también estados de ánimo, y el placer inmediato por cumplir objetivos, alimentarse o tener relaciones sexuales. Estos efectos secundarios sin embargo, no se han encontrado en pacientes que toman rasagilina.

3.3 Los alquinos y el control de la natalidad

El estradiol y la progesterona son hormonas femeninas naturales. Debido a sus estructuras de anillo, se clasifican como esteroides. El estradiol es responsable del desarrollo de las características sexuales secundarias en las mujeres: afecta la forma del cuerpo, la deposición de grasa, los huesos y las articulaciones. La progesterona es crítica para la continuación del embarazo.

Los cuatro compuestos que se muestran a continuación son esteroides sintéticos que se usan para el control de la natalidad; Cada uno contiene un grupo funcional alquino. La mayoría de las píldoras anticonceptivas contienen etinilestradiol (un compuesto estructuralmente similar al estradiol) y un compuesto estructuralmente similar a la progesterona (como la noretindrona). Ethinil estradiol previene la ovulación, mientras que norethindrona hace difícil para un óvulo fecundado para atar a la pared del útero, siendo denominada vulgarmente como la píldora del día después.

Mifepristona y levonorgestrel también son esteroides sintéticos que contienen un grupo funcional alquino. La mifepristona, también conocida como RU-486, induce el aborto si se toma temprano en el embarazo. Su nombre proviene de Roussel-Uclaf, la compañía farmacéutica francesa donde se sintetizó por primera vez, y de un número arbitrario de serie del laboratorio. Levonorgestrel es una píldora anticonceptiva de emergencia. Previene el embarazo si se toma dentro de unos pocos días de la concepción.

Sin embargo los libros de texto no nos darán más información, y aunque los aspectos técnicos son importantes, es conveniente hacer una mayor contextualización. Como consecuencia el tema de alquinos nos habre las puertas para la problemática sociocientífica del diseño de fármacos, sus controversias e importancia en la sociedad moderna, no por nada es algo que nos toca el bolsillo. Los siguientes capítulos de esta unidad estarán enfocados a dicho problema.

3.4 ¿Cómo ir mas allá?

Bueno, sí, el triple enlace sirve para el diseño de moléculas con actividad biológica, sin embargo hay que ir más allá, en los siguientes capítulos realizaremos una discusión sobre la historia y el presente de la industria farmacéutica y como la mercantilización extrema de la investigación ha generado un estancamiento en el desarrollo de nuevas sustancias útiles para el tratamiento de las enfermedades en el ser humano.

Referencias bibliográficas de libros

(Brown, Iverson, Anslyn, Foote, & Novak, 2018; W. H. Brown & Poon, 2014; Bruice, 2011, 2014a, 2014b, 2016; Carey & Giuliano, 2011; Clayden, Greeves, & Warren, 2012; Favre & Powell, 2013; Klein, 2015; McMurry, Castellion, & Ballantine, 2007; McMurry, 2012; Ouellette & Rawn, 2015; Solomons, Fryhle, & Snyder, 2014; Solomons & Fryhle, 2000, 2004, 2007, 2011; Vollhardt & Schore, 2014; Wade, 2009, 2013)

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