Lo que los químicos piensan de su trabajo: Phil Baran y la síntesis total de productos naturales.


A veces, los científicos nos quejamos de que nuestro trabajo no se difunde adecuadamente. Este tema, que es importante, podrá ser objeto de un próximo artículo en este blog. Por otro lado, creo que es conveniente, especialmente para que sirva de inspiración y motivación a los más jóvenes, quec ientíficos destacados expliquen las razones de por qué eligen sus temas de investigación. Así, con este post, abro una sección sobre este asunto y le pediré a algunos colegas que expliquen la elección de su tema de investigación. Aprovecharé la ocasión para, si ha lugar, hacer algunas breves reflexiones sobre el tema y os recomendaré alguna lectura. Abrimos la sección con el Profesor Phil Baran, un brillante químico especializado en síntesis total de productos naturales.

Aunque aún muy joven (nacido en 1977), Phil Baran es uno de los investigadores en síntesis total de productos naturales más destacados del mundo. Actualmente es profesor del departamento de Química del  Scripps Research Institute y miembro del Skaggs Institute for Biological Chemistry. Aunque la mayor parte de su investigación se ha centrado en la síntesis de alcaloides, recientemente ha abordado la síntesis de terpenos y diferentes aspectos de planificación y metodología sintética (véase un artículo en prensa en Chemical Society Reviews, y artículos en  Angewandte Chemie, Nature Chemistry y Accounts of Chemical Research).

He pedido al profesor Baran que exponga brevemente las razones por las que realiza su investigación. Estas son sus palabras:

Why study natural product synthesis?

For many there is no greater “high” or feeling of wonder than creating, from scratch, the incredible molecules of Nature. Natural products are often endowed with remarkable biological activity, as evidenced by the fact that they form the basis of 80% of all FDA-approved drugs (see Science 2009, 325, 161). Students educated in the laboratory creation of these gifted molecular entities develop an incredible knowledge of fundamental organic chemistry and, combined with their creativity, imagination, and persistence are able to make long lasting contributions to science. While a medical doctor has the potential to cure one patient at a time, an organic chemist can cure the ailments of millions. All it takes is chemistry.

Profesor Phil. S. Baran

Department of Chemistry

The Scripps Research Institute

Traducido (más o menos libremente):

¿Por qué estudiar la síntesis de productos naturales?

Para muchos, no hay mayor “subidón” o sentimiento de maravilla que crear, desde cero, las increíbles moléculas de la naturaleza. Los productos naturales, que a menudo poseen actividades biológicas destacables, como se manifiesta por el hecho de que forman la base del 80% de lo fármacos aprobados por la agencia estadounidense del medicamento (FDA) (Science 2009, 325, 161). Los estudiantes formados en la creación en el laboratorio de estas entidades moleculares excepcionales desarrollan un conocimiento increíble de química orgánica fundamental que, combinado con su creatividad, imaginación y persistencia, les dotan de capacidad de hacer contribuciones duraderas a la ciencia. Mientras que un médico tiene el potencial de curar  a un paciente cada vez, un químico orgánico puede curar las enfermedades de millones de personas. Y todo con la química.

Profesor Phil. S. Baran

Department of Chemistry

The Scripps Research Institute

La filosofía del proceso creativo de la investigación en síntesis total de productos naturales queda definida en el esquema The Catalytic Cycle of Discovery in Total Synthesis, cuyo original (en versión “flash” y con algún pequeño texto explicativo) se encuentra en la página web del grupo de Baran


Es indudable que la síntesis total de productos naturales ha sido una fuente de inspiración y el motor principal del desarrollo de la química orgánica, como se pone de manifiesto en algunas de las lecturas recomendadas en este post.

Creo que en España ha habido y hay químicos orgánicos capaces de realizar síntesis totales de moléculas complejas. Sin embargo, la síntesis total apenas se ha cultivado en nuestro país. ¿Cuál puede ser la razón? En mi opinión, esta situación es parcialmente achacable al sistema de financiación de la ciencia española (tema que trataré tangencialmente en un próximo artículo sobre las vocaciones científicas de los estudiantes de secundaria y bachillerato). La síntesis total de productos naturales requiere mucho conocimiento e imaginación (que entre los químicos españoles sobra), pero también requiere mucho trabajo (que no nos asusta), no desanimarse cuando una reacción planificada no sale con el resultado deseado (lo que no es un inconveniente insalvable) y una continuidad (que el sistema no nos permite). Me explico. Abordar una síntesis de una molécula compleja requiere muchas etapas (frecuentemenete más de 30 y a veces más de 100), esto supone hacer los ensayos preliminares, posterior escalado (escala media) y si es en un intermedio de las primeras etapas, un escalado multigramo. Para hacer esto necesitamos mucho tiempo, muchas manos, bastante dinero (aunque menos que otras ciencias más costosas) e instalaciones adecuadas (por ejemplo, laboratorios de escalado). Lo habitual es que una síntesis de estas características no se pueda llevar a cabo durante una tesis doctoral o durante una estancia postdoctoral y que el trabajo de un becario/contratado sea continuado por el siguiente. En definitiva, abordar un proyecto de este tipo requiere que el investigador que lo emprenda debe tener asegurada la financiación por un periodo largo de tiempo y, lo que es más importante, es que el grupo debe tener suficientes estudiantes a lo largo de todo ese tiempo para que haya la continuidad que he apuntado anteriormente. Los científicos trabajando en España sabemos lo difícil que es conseguir ese número adecuado de estudiantes (y por no hablar de la escasez de espacio de laboratorio que frecuentemente tenemos).

Para volver al lado optimista, creo que las palabras de Phil Baran (y su ejemplo y de otros como él que se mencionan en la bibliografía indicada más abajo) deben servir de motivación para los jóvenes y deseo que en el futuro haya muchos grupos españoles trabajando en síntesis total de productos naturales; pues como citó Ireland: La síntesis de productos naturales es una experiencia completa en química orgánica.

Algunas lecturas y sítios web de interés sobre la química y la síntesis de productos naturales:

Hay muchas páginas web, artículos, revisiones y libros sobre este tema. Una selección se indica a continuación.

La página web del profesor Phil Baran contiene mucha información útil sobre el arte y la ciencia de la síntesis orgánica. Además, se puede descargar material de gran interés didáctico de los seminarios de su  grupo y sus clases de química de heterociclos.

El profesor Hans J. Reich (Department of Chemistry, University of Wisconsin) mantiene desde hace años una base de datos en química orgánica y, en ella hay numerosos ejemplos de síntesis de productos naturales; aunque la mayoría de los ejemplos no son recientes, la información es muy completa y útil.

En  Organic Chemistry Portal (Organic Chemistry Highlights), el profesor Douglas F. Taber (Department of Chemistry and Biochemistry, University of Delaware) escribe semanalmente un artículo, describiendo detalladamente algunas sintesis de productos naturales recientes de la bibliografía.

El blog Totally Synthetic es un foro de discusión sobre metodología sintética y, especialmente, síntesis de productos naturales. Los artículos publicados son muy interesantes y las discusiones suelen ser muy vívidas.

Recomiendo el artículo The Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century de Nicolaou, Vourloumis, Winssinger y Baran publicado en Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 44. Como se cita en el resumen del artículo: Organic synthesis is considered, to a large extent, to be responsible for some of the most exciting and important discoveries of the twentieth century in chemistry, biology, and medicine, and continues to fuel the drug discovery and development process with myriad processes and compounds for new biomedical breakthroughs and applications.

Molecules that Changed the World. K. C. Nicolaou y T. Montagnon. Un libro maravilloso destacando la importancia de la química orgánica en el desarrollo de la humanidad. Ameno, divulgativo, didáctico, pero también con muchísima información rigurosa. Edición muy cuidada, desde la encuadernación hasta el formato, usando esquemas y colores muy adecuados. Además, barato; es decir, el regalo perfecto para alguien interesado en la química.

Molecules. P. Atkins. Como todos los libros de divulgación del autor, un libro ameno y fácil de leer, describiendo muchas moléculas de nuestra vida cotidiana.


The Way of Synthesis: Evolution of Design and Methods for Natural Products. T. Hudlicky y J. W. Reed. Otro libro excepcional por uno (Hudlicky) de los mayores estudiosos de la filosofía, la planificación, la estrategia y la táctica de la síntesis orgánica. Recomendable como libro de texto para cursos de síntesis orgánica y de química orgánica avanzada.

Añadido el 31 de octubre de 2009. Ayer se publicó en J. Am. Chem. Soc., como artículo en prensa, la primera síntesis total de vinigrol, uno de los productos naturales más “deseados”. Los autores de la publicación son Maimone, Shi, Ashida y Baran.

Añadido el 6 de diciembre de 2010. El 29 de diciembre de 2009, como artículo en prensa, se publicó en Angew. Chem. Int. Ed., la primera síntesis total de palau’amine, un alcaloide de gran complejidad estructural y uno de los principales objetivos de la comunidad de químicos orgánicos sintéticos. Los autores son Seiple, Su, Young, Lewis, Yamguchi y Baran.

Bernardo Herradón (herradon@iqog.csic.es)

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