Molécula proquiral

Qué es una molécula proquiral

Una molécula proquiral carece de quiralidad propia, pero contiene un átomo, casi siempre de carbono, unido a dos grupos idénticos y a otros dos distintos entre sí: una estructura que suele representarse como Caabc. Basta sustituir uno solo de los dos grupos "a" por un grupo diferente para que ese átomo se convierta en un centro quiral y la molécula, en quiral.

La proquiralidad no es una propiedad visible a simple vista.

Los dos grupos "a", aunque parecen intercambiables, no ocupan posiciones equivalentes en el espacio. Se los denomina enantiotópicos si, al sustituir uno u otro por separado, se obtienen dos moléculas que son imágenes especulares entre sí (enantiómeros); se los llama diastereotópicos si la molécula ya tenía otro centro quiral y la sustitución genera diastereómeros en lugar de enantiómeros.

Cómo lo distingue una enzima: la teoría del aterrizaje de tres puntos

El ejemplo histórico que dio origen al concepto procede del ciclo de Krebs. En 1937, Hans Krebs propuso que el citrato, una molécula simétrica, se transformaba en isocitrato, que tiene dos centros quirales, mediante la enzima aconitasa. La propuesta generó escepticismo: ¿cómo podía una enzima actuar de forma asimétrica sobre una molécula simétrica?

Alexander Ogston resolvió la aparente paradoja en 1948. Propuso que el citrato se fija a la superficie de la enzima por tres puntos de contacto, lo que obliga a la molécula a adoptar una única orientación posible y expone sus dos grupos "idénticos" a entornos distintos dentro del sitio activo. Ese modelo del aterrizaje de tres puntos sigue vigente, con matices posteriores, como el aterrizaje de cuatro puntos que propusieron Mesecar y Koshland para explicar reacciones enzimáticas algo más complejas.

El término prequiralidad, junto con la notación pro-R y pro-S para nombrar sin ambigüedad los grupos proquirales, lo introdujo el bioquímico Kenneth Hanson en 1966.

Relevancia en la química de los seres vivos

El fenómeno no es una curiosidad de laboratorio, sino la norma en el metabolismo. La molécula de etanol, por ejemplo, tiene dos hidrógenos proquirales en su carbono central; una enzima deshidrogenasa retira siempre uno de ellos y conserva el otro, nunca al azar.

Algo parecido ocurre con el NADH, una coenzima que participa en numerosas reacciones de oxidorreducción: sus dos hidrógenos proquirales no son intercambiables desde el punto de vista de la enzima que los reconoce, aunque desde la fórmula química parezcan iguales.

Preguntas frecuentes

¿En qué se diferencia una molécula proquiral de una quiral?

La molécula quiral ya no puede superponerse a su imagen especular; la proquiral, en cambio, sí puede, porque todavía carece de un centro de asimetría. Basta una única sustitución sobre la proquiral para generar quiralidad donde antes no la había.

¿Pueden distinguirse a simple vista los dos grupos "idénticos" de una molécula proquiral?

No mediante fórmulas químicas convencionales. Solo se diferencian por su posición en el espacio tridimensional, algo que una enzima sí percibe gracias a la geometría de su sitio activo.

¿Quién acuñó el término "proquiral"?

El bioquímico estadounidense Kenneth Hanson, en 1966. Antes de esa fecha, el fenómeno se conocía y se estudiaba, pero carecía de un nombre y de una notación (pro-R, pro-S) unificados.

¿Por qué generó escepticismo la propuesta de Ogston?

Porque proponía que una enzima podía tratar de forma distinta a dos grupos químicamente idénticos dentro de una molécula simétrica como el citrato, algo que parecía contradecir la lógica química de la época. El modelo del aterrizaje de tres puntos, publicado en 1948, resolvió la aparente contradicción y sigue vigente casi ocho décadas después.

Referencias

1. Revisiting prochirality. ScienceDirect. 2019.
2. Ogston and the development of prochirality theory. Nature. 1978.
3. Soderberg T. Proquiralidad. LibreTexts en español, Química Orgánica con énfasis biológico.
4. Marcano D. Principios de Síntesis Orgánica. Universidad Central de Venezuela.