Reconociendo el papel de los químicos orgánicos

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Los químicos que trabajan en el campo de la química orgánica se especializan en áreas particulares de investigación. Sus especializaciones ilustran la diversidad del campo de la química orgánica y su conexión con otras ramas de la química, como la química física, la bioquímica y la química inorgánica.

Químico orgánico sintético

Los químicos orgánicos sintéticos se preocupan por producir moléculas orgánicas. En particular, los químicos sintéticos están interesados en tomar materiales de partida baratos y disponibles y convertirlos en productos valiosos. Algunos químicos sintéticos se dedican a desarrollar procedimientos que pueden ser utilizados por otros en la construcción de moléculas complejas. Estos químicos quieren desarrollar procedimientos generales que sean flexibles y que puedan utilizarse para sintetizar tantos tipos de moléculas como sea posible. Otros se dedican a desarrollar reacciones que crean ciertos tipos de vínculos, como los vínculos carbono-carbono.

Otros utilizan procedimientos conocidos para abordar las síntesis de pasos múltiples – la fabricación de compuestos complejos utilizando muchas reacciones individuales conocidas. Al realizar estas síntesis de varios pasos se comprueban los límites de los procedimientos conocidos. Estas síntesis en varios pasos fuerzan la innovación y la creatividad por parte del químico, además de fomentar la resistencia y la flexibilidad cuando un paso en la síntesis sale mal (las cosas inevitablemente salen mal durante la síntesis de moléculas complejas). Tal innovación contribuye al cuerpo de conocimiento de la química orgánica.

Los químicos orgánicos sintéticos a menudo acuden en masa a la industria farmacéutica, trazando vías de reacción eficientes para fabricar medicamentos y optimizando las reacciones para crear moléculas orgánicas muy complicadas de la forma más barata y eficiente posible para su uso como productos farmacéuticos. (A veces, mejorar el rendimiento de la reacción de un medicamento de gran renombre en unos pocos puntos porcentuales puede ahorrar millones de dólares para una compañía farmacéutica cada año.

Químico bioorgánico

Los químicos bioorgánicos están particularmente interesados en las enzimas de los organismos vivos. Las enzimas son moléculas orgánicas muy grandes, y son las abejas obreras de las células, catalizando (acelerando) todas las reacciones en la célula. Estas enzimas van desde las de importancia moderada, como las que nos mantienen vivos mediante la descomposición de los alimentos y el almacenamiento de energía, hasta las realmente importantes, como las de las levaduras responsables de la fermentación, o la descomposición de los azúcares en alcohol.

Estos catalizadores trabajan con una eficiencia y selectividad que los químicos orgánicos sintéticos sólo pueden envidiar. Los químicos bioorgánicos están particularmente interesados en observar estas maravillas de la naturaleza, estas enzimas, y determinar cómo operan. Cuando los químicos entienden los mecanismos de cómo estas enzimas catalizan reacciones particulares en la célula, este conocimiento puede ser usado para diseñar inhibidores de enzimas, moléculas que bloquean la acción de estas enzimas.

Estos inhibidores constituyen una gran parte de los medicamentos que se encuentran en el mercado hoy en día. La aspirina, por ejemplo, es un inhibidor de las enzimas ciclooxegenasa (COX). Estas enzimas COX son responsables de fabricar los transmisores de dolor en el cuerpo (llamadas prostaglandinas). Estos transmisores son los mensajeros que le dicen a tu cerebro que inflija un gran y poderoso dolor en el pulgar que acabas de aplastar con un deslizamiento de tu martillo. Cuando el medicamento de la aspirina inhibe el funcionamiento de estas enzimas COX, las enzimas en su cuerpo ya no pueden producir estas moléculas que señalan el dolor. De esta manera, se reduce la sensación de dolor en el cuerpo.

Químico de productos naturales

Los químicos de productos naturales aíslan los compuestos de los seres vivos. Los compuestos orgánicos aislados de organismos vivos se denominan productos naturales. A lo largo de la historia, las drogas han venido de productos naturales. De hecho, sólo recientemente se han fabricado medicamentos sintéticamente en el laboratorio. La penicilina, por ejemplo, es un producto natural producido por un hongo, y este famoso medicamento ha salvado millones de vidas al matar bacterias dañinas. Las propiedades curativas de las hierbas, tés y otros “brebajes de brujas” suelen ser el resultado de los productos naturales contenidos en las plantas. Algunos grupos indígenas americanos masticaban corteza de sauce para aliviar el dolor, ya que la corteza contenía la forma activa de la aspirina; otros grupos indígenas americanos se dedicaban a fumar peyote, que contiene un producto natural con propiedades alucinógenas. Los fumadores reciben un zumbido del producto natural del tabaco llamado nicotina; los bebedores de café reciben su zumbido del producto natural que se encuentra en los granos de café llamado cafeína.

Físico químico orgánico

Los químicos físico-orgánicos están interesados en comprender los principios subyacentes que determinan por qué los átomos se comportan como lo hacen. Los físico-químicos orgánicos, en particular, estudian los principios y comportamientos subyacentes de las moléculas orgánicas. Algunos químicos orgánicos físicos están interesados en modelar el comportamiento de los sistemas químicos y comprender las propiedades y reactividades de las moléculas. Otros estudian y predicen la rapidez con la que se producen ciertas reacciones; esta área especializada se denomina cinética. Otros estudian las energías de las moléculas y usan ecuaciones para predecir cuánto producto hará una reacción en equilibrio; esta área se llama termodinámica. Los físicos químicos orgánicos también están interesados en la espectroscopia y la fotoquímica, que estudian las interacciones de la luz con las moléculas. (La fotosíntesis por plantas es probablemente el ejemplo más conocido de la interacción de la luz con las moléculas de la naturaleza.

Químico Organometálico

Los químicos organometálicos están interesados en moléculas que contienen tanto metales como carbono. Estas moléculas se utilizan con mayor frecuencia como catalizadores de reacciones químicas. Los enlaces carbono-carbono son fuertes comparados con los enlaces carbono-metal, por lo que estos enlaces carbono-metal son mucho más fáciles de hacer y más fáciles de romper que los enlaces carbono-carbono. Como tal, son útiles para catalizar transformaciones químicas de moléculas orgánicas. Muchos químicos organometálicos se ocupan de fabricar y optimizar catalizadores organometálicos para tipos específicos de reacciones.

Químico Computacional

Con los recientes avances en la velocidad de las computadoras, los químicos se han apresurado a usarlas para ayudar a sus propios estudios de átomos y moléculas. Los químicos computacionales modelan compuestos (tanto inorgánicos como orgánicos) para predecir muchas propiedades diferentes de estos compuestos. Por ejemplo, los químicos computacionales a menudo están interesados en la estructura tridimensional de las moléculas y en las energías de las moléculas.

Los modelos generados por los químicos computacionales son cada vez más sofisticados a medida que los ordenadores aumentan en velocidad y los químicos físicos crean mejores modelos. Muchos medicamentos son ahora diseñados en computadoras por químicos computacionales; este proceso se llama en el diseño de medicamentos de silicio, lo que significa que el medicamento es diseñado en la computadora basada en el silicio. Típicamente, los medicamentos funcionan bloqueando un receptor en una enzima (ver la explicación para Químico Bioorgánico). El diseño de fármacos en silico se centra en el modelado para ver qué compuestos encajarían mejor en el receptor diana del fármaco. Esto permite el diseño racional de medicamentos, o el uso del cerebro para crear la estructura de un medicamento en lugar de simplemente usar los “métodos de fuerza bruta” del pasado, métodos que implicaban probar miles de compuestos seleccionados al azar y buscar actividad biológica.

Químico de materiales

Los químicos de materiales están interesados en los materiales. Plásticos, polímeros, recubrimientos, pinturas, tintes – todos estos son de interés para el químico de materiales. Los químicos de materiales a menudo trabajan con materiales orgánicos e inorgánicos, pero muchos de los compuestos de interés para los químicos de materiales son orgánicos. El teflón es un material polimérico orgánico que evita que las cosas se peguen a las superficies, el cloruro de polivinilo (PVC) es un polímero utilizado para hacer tuberías, y el polietileno es un plástico que se encuentra en las jarras de leche y en las alfombras.

Los químicos de materiales también diseñan detergentes respetuosos con el medio ambiente que conservan su poder de limpieza. Los materiales orgánicos también son necesarios para que la fotolitografía produzca chips de computadora más pequeños, rápidos y confiables. Todas estas aplicaciones y millones de otras son de interés para el químico de materiales.

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