La síntesis de urea por Friedrich Wöhler: más allá de un hito histórico, Apuntes de Química Orgánica

¡Descarga La síntesis de urea por Friedrich Wöhler: más allá de un hito histórico y más Apuntes en PDF de Química Orgánica solo en Docsity! 4 0 C I E N C I A H O Y L a traducción publicada en esta revista del trabajo sobre la síntesis de urea (‘El artículo de Friedrich Wöhler “Sobre la producción artificial de la urea”’, CIENCIA HOY, 83: 36-39, 2004) nos motiva a efectuar algunos comentarios y reflexiones. El relato de la síntesis química de urea por Wöhler suele ser el primer contacto que toman tanto estudiantes secun- darios como universitarios con la química orgánica como disciplina, puesto que la mayoría de los libros de texto que abordan esta rama de la ciencia consig- nan dicho logro en calidad de hito histórico indicador del nacimiento de la química orgánica. Este aporte de Wöhler suele ser señalado asimismo como el cau- sante principal del destronamiento de la doctrina vitalista y el inicio de su prolongado decaimiento (afirmación que ha despertado muchas polémicas entre los historiadores de la ciencia especializados en el tema). Sin embargo, los alcances del hallazgo que Wöhler efectuó en 1828 trabajando en la Escuela Politécnica de Berlín van más allá (ver el recuadro ‘Algunas notas útiles’ en el artículo señalado). Si bien la idea de estudiar las moléculas que componen los tejidos animales data de las primeras etapas de la investigación bioquímica, el aislamien- to de la urea por Hilaire Marin Rouelle en 1773, la determinación de su fórmula empírica por William Prout en 1818, su hallazgo en sangre por Jean-Louis Prévost y Jean Baptiste André Dumas en 1823 y su posterior síntesis por Wöhler a la temprana edad de 28 años proveen en su conjunto los primeros estu- dios bien documentados acerca de un compuesto derivado de tejidos vivos. Estos estudios tuvieron el privilegio de iniciar una prolongada cascada de tra- bajos de investigación con el fin de conocer la com- posición de los tejidos animales, lo cual requirió el desarrollo de procedimientos efectivos para extraer ARTÍCULO Wöhler y la urea Algo más que la primera síntesis de un compuesto orgánico Teodoro S Kaufman y Edmundo A Rúveda Instituto de Química Orgánica de Síntesis (CONICET-UNR) y Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Universidad Nacional de Rosario La síntesis de la urea por Friedrich Wöhler puede ser considerada como un ejemplo de hallazgo accidental. Además de constituir la primera síntesis de un compuesto orgánico, el episodio tuvo significación por establecer la noción de isomería y de las reacciones en fase sólida. ‘La extraordinaria y hasta cierto punto inexplicable producción de urea sin la asistencia de funciones vitales por la cual nos encontramos en deuda con Wöhler, debe ser considerada uno de los descubrimientos con los cuales ha comenzado una nueva era en ciencia’. Justus von Liebig, 1837 V O L U M E N 1 5 N º 8 9 ( O C T U B R E - N O V I E M B R E , 2 0 0 5 ) 4 1 y purificar compuestos naturales como ácidos grasos, carbohidratos, péptidos y, mucho más recientemente, ADN. Más aún, los resultados de Wöhler alentaron a los químicos de su época a intentar la síntesis de sus- tancias orgánicas, programa hacia el cual se canaliza- ron esfuerzos que de otro modo habrían sido orienta- dos en direcciones diferentes. (Pero no fue sino hacia 1932 que pudo conocerse el mecanismo bioquímico de la síntesis de urea en células vivas –gracias a los trabajos del médico alemán Hans A Krebs y su estu- diante Kurt Henseleit–.) Además de ser considerada como el acta de naci- miento de la química orgánica, la contribución de Wöh- ler también puede entenderse como pionera en el campo de las ideas referidas a la isomería, importante fenómeno que se da tanto entre los compuestos orgá- nicos como en el seno de productos inorgánicos com- plejos. Un segundo aspecto digno de análisis en el tra- bajo de Wöhler es que se trató de un descubrimiento fortuito, un hallazgo accidental de un resultado tan valioso como inesperado, lo cual en lengua inglesa se suele designar como serendipity. Por otra parte, el seminal trabajo del químico germano es una prueba de la primera transformación química llevada a cabo en fase sólida en la que participó un compuesto orgánico, ejemplo de un tipo de procesos cuya importancia y uti- lidad aún no han sido completamente establecidas. En lo que sigue, examinaremos cada uno de estos tres aspectos con algo más de detalle. Isomería Mientras Wöhler estudiaba los cianatos en Berlín como continuación de su año postdoctoral con el sueco Jöns Jacob Berzelius, su colega de Giessen, Justus von Liebig –quien pronto se convertiría en su amigo y gran colaborador– culminaba junto a Joseph-Louis Gay Lus- sac el trabajo de caracterización del fulminato de plata. Ambos, Wöhler y Liebig, enviaron en 1825 sus respecti- vos trabajos a una publicación científica editada por Gay Lussac, quien notó que las fórmulas empíricas del esta- ble cianato de plata (AgOCN) y del explosivo fulminato de plata (AgNCO) eran idénticas. Asombrado, Gay Lus- sac comentó esta observación a Berzelius, quien en su carácter de editor del ‘Informe anual sobre el progreso de la química’, era la autoridad más competente en la materia. Pero Berzelius se mostró inicialmente reticente a prestar atención a la comunicación de Gay Lussac. Por otra parte, pronto surgieron críticos de la sínte- sis de urea efectuada por Wöhler en 1828 (en particular, los partidarios de una u otra de las corrientes de pen- samiento vitalista sostenían que los compuestos orgá- nicos solo podían ser producidos en y por un organis- mo vivo). Según estos escépticos, la transformación de cianato de amonio (NH4OCN) en urea (H2NCONH2) era el mero resultado de una alteración en las posiciones de los átomos dentro de la molécula de partida. Toman- do en cuenta esa conjetura y el hecho de que en la pre- paración del cianato de amonio de aquellos días inter- venían materias primas de origen animal, resultó fácil argumentar que la urea no fue realmente sintetizada a partir de una sustancia muy diferente. Visto el extraño precedente del cianato de plata, esta observación no pasó inadvertida. En 1830 Berzelius descubrió el ácido racémico (C4H6O6), cuya fórmula empírica es idéntica a la del ácido tartárico (C4H6O6) pero las propiedades de ambos compuestos son diferentes. Esto llevó al quí- mico sueco a rever su posición original en el caso del cianato de plata y el fulminato de plata. La solución amistosa de la disputa sobre cianato y fulminato de plata convirtió a Wöhler y Liebig en grandes amigos y en 1830 publicaron conjuntamente un trabajo sobre cianatos, fulminatos y urea, calificado por Berzelius como ‘la más importante de todas las investigaciones publicadas ese año en física, química y mineralogía’. De este modo, Wöhler contribuyó decisivamente a demoler tanto la noción vigente de que no podían coexistir dos sustancias de idéntica composición como la exagerada importancia atribuida en ese entonces a la fórmula empírica. Puesto que las proporciones de los elementos pre- sentes en estos compuestos se mantenían iguales, Ber- zelius acuñó para ellos el nombre de isómeros (del grie- go isos = igual y méros = una parte o porción), el cual se mantiene vigente. Pronto resultó claro que la causa de la isomería no era otra que una diferente disposición de los átomos en las moléculas. En su momento, Wöhler con- sideró que la importancia de su trabajo sobre urea resi- día en su contribución a la idea del isomerismo y no en Figura 1. Placa y muestra original de urea sintetizada por Wöhler en el Deutsches Museum. La placa dice “Friedrich Wöhler observó en 1828 en el laboratorio la formación de urea sintética a partir de materiales inorgánicos. Su síntesis de urea demostró la posibilidad de sintetizar materiales que hasta ese entonces habían sido considerados como productos de los organismos vivos. Cientos de miles de materiales orgánicos han sido descubiertos desde entonces y algunos miles han sido preparados industrialmente”. Fotografía tomada y publicada con permiso del Prof. George B. Kauffman (California State University, Fresno, EEUU).