La variedad de grupos funcionales que existe dentro de la química orgánica presenta un espectro muy amplío. En este post nos centraremos en un grupo funcional principalmente denominado Alquinos. Estos compuestos presentan un triple enlace entre dos átomos de carbono. Este triple enlace está formado por un enlace que se denomina enlace sigma y dos enlaces pi (Figura 1). El enlace sigma es el resultado del solapamiento de orbitales sp, mientras que cada uno de los enlaces pi es el resultado del solapamiento de los orbitales p. Por lo que, cada carbono de un alquino presenta una geometría lineal y una hibridación sp.
El alquino más empleado por el hombre es el acetileno o etino, debido a su elevada energía desprendida al reaccionar con el oxígeno del aire, esto es lo que se conoce como reacción exotérmica. Está energía es liberada en forma de calor y luz, por eso, en la actualidad se emplea en los sopletes de soldadura debido a las altas temperaturas (hasta 3000 °C) que alcanza al reaccionar con O2.
Alquinos en los seres vivos
Los alquinos son un grupo funcional poco frecuente en la naturaleza, pero aun así, se han encontrado más de 1000 alquinos diferentes de forma natural. Un ejemplo es la histrionicotoxina (Figura 2), que es una de las muchas toxinas secretadas por la rana de América del Sur, Dendrobates histrionicus (Figura 2), como una defensa contra los depredadores.
Lo curioso de esta sustancia, es que durante muchos siglos han sido empleadas por las tribús de estas regiones que extraían la toxina de la piel de la rana y la colocaban en las flechas para producir flechas muy venenosas (Esto se ve muy bien en la película del último mohicano, te la recomiendo)
Se pueden encontrar más ejemplos presentes en las plantas como la cicutoxina (Figura 3) que se encuentra especialmente en la cicuta. Se tiene también toxinas estructuralmente análogas como la carotatoxina (Figura 4) que se aisla de la zanahoría. Al ser de una concentración de 2mg/Kg no afecta al ser humano.
Alquinos en los fármacos
El triple enlace en los fármacos le otorga rigidez a la molécula. La rigidez es la capacidad que presenta el compuesto a dar giros libremente y sin deformar la molécula. Un compuesto con enlaces sencillos no presenta rigidez por lo que puede girar fácilmente, eso sí, requiere un aporte de energía para esa rotación. En el caso de los triples enlaces, la molécula presenta rigidez molecular debido a la hibridación que presenta el tipo de enlace. Como se ha visto en la figura 1, al presentar dos enlaces pi que se encuentran paralelos entre sí, los triples enlaces no puede rotar ya que esto provocaría la rotura del enlace. Éstos deben encontrarse de manera paralela uno a otro y lo más cercano posible, está es la razón de porqué los alquinos presentan también el enlace más corto.
La dopamina endógena (sustancia producida en nuestro cerebro) es un neurotransmisor de evita! importancia en el sistema nervioso central, su deficiencia causa la enfermedad de Parkinson, un trastorno neurodegenerativo, que se trata con su precursor la levodopa (Figura 4) en combinación con otras drogas. Aunque existan varias combinaciones posibles, nosotros nos centramos en la levodopa con la selegilina ya que es un fármaco que presenta un triple enlace.
Las Monoamino oxidasas (abreviatura MAO) son enzimas que catalizan la oxidación de monoaminas y la degradación de neurotransmisores -aminas (serotonina, noradrenalina, dopamina). En el ser humano existen dos tipos de MAO: MAO-A y MAO-B. La monoamino oxidasa A degrada noradrenalina, seretonina y dopamina; mientras que la MAO-B fragmenta selectivamente la dopamina. Por lo que, la selegilina (Figura 5) es un inhibidor selectivo irreversible de la monoamino oxidasa B, ralentizando así la degradación de la dopamina.
La estructura de la selegilina con el triple enlace y el anillo aromático le otorga al compuesto una rígidez estructural en ambas partes de la molécula puediendo unirse selectivamente a la MAO-B. Existen otros fármacos con estructura similar que inhiben la enzima como la Rasagilina (Figura 5).
Existen más alquinos sintéticos (elaborados en un laboratorio) como el etinilestradiol (Figura 5), que se encuentra en muchas fórmulas para el control de la natalidad. Este anticonceptivo sintético evita la ovulación de la mujer. La presencia del triple enlace le otorga mayor poder anticonceptivo que su análogo natural (estradiol, Figura 5). Gracias al triple enlace de la molécula evita la primera etapa de la metabolización hepática (en esta primera etapa el fármaco liposoluble se transforma mediante enzimas en una sustancia más hidrosoluble). Además, de relentizar la segunda fase del metabolismo hepático; en esta segunda fase a la sustancia polar se le adicionan sustancias endógenas que pueden fácilmente ser eliminadas hacia la bilis o, por medio del plasma, hacia la orina.
El estradiol oral apenas tiene poder anticonceptivo debido a la estructura que presenta, porque el metabolismo hepático es demasiado rápido.
Polimerización de alquinos para ganar el premio Nobel
El primer ejemplo conocido de un compuesto orgánico capaz de conducir la electricidad fue el poliacetileno, que se puede preparar a partir de la polimerización del acetileno gaseoso.
En la práctica, el poliaticetileno conduce mal la electricidad. Sin embargo, cuando se prepara como un catión o un anión, proceso que se conoce como dopaje (figura 6), puede conducir la electricidad tan bien casi como un hilo de cobre. Tanto el polímero aniónico como el catiónico están estabilizados por resonancia, y ambos pueden conducir la electricidad de manera eficiente. Este descubrimiento abrió la puerta al campo de la excitación de los polímeros orgánicos conductores, y el premio Nobel de Química de 2000 fue otorgado a sus descubridores: Alan Heeger, Alan MacDiarmid y Hideki Shirakawa. El poliacetileno es empleado en piezas de computación, porque disipa las cargas estáticas que podrían dañar la sensibilidad de los circuitos.
Conclusiones
La química orgánica por su amplio espectro de grupos funcionales y, por ende, de compuestos orgánicos está presente en nuestro día a día sin darnos cuenta. Los alquinos, con su triple enlace presentan un ejemplo más de la variedad de compuestos que existen. En post siguientes analizaremos su reactividad, aunque es similar a la reactividad de los alquenos.
Bibliografía
- Klein D., (2008) Química Orgánica, Editorial medica Panamericana.
- Katzung G. B., Masters S. B., Trevor A.J., Farmacología Básica y Clínica 11a ed. Editorial Mc Graw Hill Lange.
- A. Encinas Sotillos, L. Pulido Izquierdo, M. Fernández Azuela, JM. Cano López; Factores Asociados a la Hepatoxicidad de los Fármacos. Elsevier, 2001, 37, 9, 390-394.
- Las figuras de los compuestos son realizados con el KingDraw, un programa de diseño molecular.
