Las vitaminas son nutrientes esenciales que necesita nuestro organismo para funcionar de manera adecuada. Una deficiencia de determinadas vitaminas puede conducir a enfermedades, muchas de ellas, mortales. Este fenómeno se observó mucho antes de que se comprendiera la función exacta de las vitaminas. Por ejemplo, los navegantes que permanecían en el mar durante largos períodos muy prolongados sufrían de una enfermedad denominada escorbuto, caracterizada por la caída de dientes y edemas.
En 1747, un médico naval llamado James Lind demostró que los efectos del escorbuto podían revertirse mediante el aporte de naranjas y limones en las comidas. ¿Qué aportaban estos alimentos?
Más estudios revelaron la importancia de ciertos alimentos que podían contener «factores de crecimiento» misteriosos. Por ejemplo, Gowland Hopkins, en la Universidad de Cambridge, realizó una serie de experimentos en los que controló el aporte de alimentos para ratas. Éstas fueron alimentadas a base de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Esta mezcla de nutrientes fue insuficiente y tuvo que aportar unas gotitas de leche para un crecimiento adecuado. Descubrió con estos experimentos que la leche contenía algun ingrediente, o factor, desconocido, necesario para favorecer el crecimiento adecuado.
Observaciones similares fueron realizadas por un médico holandés, Christiaan Eijkman, en las colonias holandesas de Indonesia. Aunque fue descubierta y los primeros escritos de la enfermedad Beriberi se reflejan sobre el siglo XVII, fue en el siglo siguiente donde existían brotes masivos de beriberi caracterizados por la parálisis y un entumecimiento en las extremidades inferiores además, estaba acompañada de trastornos cardíacos y respiratorios. Durante las observaciones del médico holandés estalló en un gallinero una enfermedad similar a la mencionada anteriromente conocida como polineuritis. Descubrió que las aves estaban alimentadas con un arroz refinado, sin la cascarilla fibrosa, y que al ser alimentadas por arroz crudo la enfermedad desapareció. Entendió que debía existir un factor de crecimiento vital en la cascarilla fibrosa.
Más tarde, en 1912, el bioquímico Polaco Casimir Funk aisló el compuesto activo de la cascarilla fibrosa del arroz. Estudios meticulosos descubrieron que la estructura contenía un grupo amino y, por lo tanto, pertenece a un grupo de compuestos conocidas como aminas.
Originalmente, se creía que todos los factores de crecimiento vitales eran aminas, por lo que fueron llamados vitaminas (una combinación de vital y aminas). Según fueron investigando nuevas estructuras vitamínicas descubrieron que la mayoria carecían de grupos amino; sin embargo, el nombre de vitámina ha persistido durante nuestros tiempos. Por el descubrimiento acerca de la función de las vitaminas en la nutrición, Eijkman y Hopkins, fueron galornados en 1929 con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.
Estructuras complejas y la Vitamina B12
La historia de la vitamina B12 ccomenzó cuando los médicos reconocieron que la anemia, una enfermedad mortal causada por la baja concentración de los glóbulos rojos, podía tratarse de forma eficaz dándole al paciente alimentación a base de hígado. Este hallazgo desató una carrera para extraer los compuestos del hígado y aislar la vitamina capaz de tratar la anemia.
En 1947, Ed Rickes aisló y purificó por primera vez la vitamina B12 en forma de cristales de color rojo oscuro. Una vez conseguido este logro los esfuerzos se centraron en determinar la estructura de dicha molécula. Dicha estructura fue determinada por Dorothy Crowfoot Hodkin mediante el uso de la cristalografía de rayos X. La estructura se basa en un sistema de anillos corrina, similar al sistema de anillos de porfirina presente en la clorofila, el pigmento verde que se encuentra en las plantas y es utilizado por éstas para la fotosíntesis.
El sistema de anillos de corrina de la vitamina B12 también presenta cuatro heterociclos (anillos que contienen un átomo de nitrógeno) unidos formando un macrociclo. El átomo central es el cobalto mientras que en la clorofila está ubicado el magnesio. Además de todo esto, cabe destacar que la vitamina B12 presenta muchos mas centros quirales (un átomo de carbono unido a 4 sustituyentes distintos) que la clorofila. Dorothy se convirtió en una pionera en la cristalografía de Rayos X, ampliando los límites a determinar estructuras tan complejas. Por ello recibio el Premio Nobel de Química en 1964.
Síntesis de la Vitamina B12
Una vez dilucidada la estructura de la vitamina B12, el escenario estaba listo para diseñar su proceso de síntesis. ¿Por dónde empezarías? Empezó así el mayor desafío para los químicos orgánicos hasta entonces. Grandes genios en la química sintética empezaron sus rutas sintéticas. Robert Bruns Woodward, (marcó un antes y un después en la Química Orgánica, uno de mis ídolos) fue autor de numerosas síntesis de gran importancia de productos naturales como la quinina (molécula que merece un post para contar su historia), la cortisona, el colesterol, la clorofila, la reserpina… Por lo que recibió el Premio Nobel en Química de 1965 . Vamos, todo un genio!!
En la otra casilla de salida se encontraba Albert Eschenmoser, otro gran erudito de la Química Orgánica. Ambos comenzaron a construir el sistema de anillos de corrina con distintas estrategias sintéticas. En este inicio ambos tuvieron que enfrentarse a numerosos problemas debido al impedimento estérico de los heterociclos, (un gran volumen) a la unión de éstos con los sustituyentes… En fin, innumerables problemas que los condujo a unir fuerzas y después de una década, el intenso esfuerzo y la participación de un grupo de 100 estudiantes lograron resolver el mayor puzzle en la Química Orgánica, demostrando al mundo que los químicos orgánicos eran capaces de construir todo tipo de entramado molecular.
Durante esta síntesis Woodward descubrió una serie de reacciones que fueron conocidas para dar resultados estereoquímicos inexplicables. Junto con su amigo Road Hoffmann, elaboraron una teoría que explican las reglas (Reglas de Woodward-Hoffmann) de manera satisfactoria los resultados estereoquímicos de las reacciones pericíclicas. Abriendo así un nuevo campo de investigación dentro de la Química Orgánica. El desarrolló de dichas teorías les valió el Premio Nobel de 1981, que Woodward no pudo recibir lo que sería su segundo Nonel en Química ya que falleció dos años antes.
Conclusiones
La historia de las vitaminas es un ejemplo maravilloso de como progresa la Química Orgánica. Durante la elaboración de la vitamina B12 y gracias a las enormes dificultades que presentaba la sintésis; se descubrieron y elaboraron numerosas técnicas y reactivos, así como moléculas de uso farmacétuico.
El límite del conocimiento y el miedo a lo desconocido es una frontera que en numerosas ocasiones con esfuerzo y constancia se consigue vencer, consiguiendo así tanto un avance personal, como científico.
Bibliografía
Klein D., (2008) Química Orgánica, Editorial medica Panamericana
