La síntesis química se fundamenta en obtener compuestos químicos a partir de sustancias más simples. Los propósitos primordiales de la síntesis química son la producción de nuevas sustancias químicas, así como el avance de métodos más económicos y eficaces para condensar sustancias ya conocidas. Normalmente, basta con la purificación de sustancias naturales para hacerse con un producto químico o emplear el uso de ese producto como materia prima para otras síntesis. La industria farmacéutica, por ejemplo, depende con frecuencia de complejos compuestos químicos, que se hallan en el petróleo crudo, para la síntesis de medicinas. En algunas ocasiones, en el momento en que consiste en sustancias nulas o muy costosas, se hace necesario condensar dicha sustancia a partir de otras materias primas más rebosantes y más baratas.
Uno de los primordiales propósitos de la síntesis química es hacer cuantías adicionales de sustancias que ya se dan en la naturaleza. Ejemplos de ello son la recuperación del cobre de sus menas y la síntesis de ciertas medicinas que se hallan de modo natural (como la aspirina) y de vitaminas (como el ácido ascórbico o vitamina C). Otro de sus propósitos es la síntesis de materiales que no se dan de modo natural, como el acero, los plásticos y los adhesivos.
Alrededor de once millones de compuestos químicos han sido catalogados por el Chemical Abstracts Service de Columbus, Ohio (Estados Unidos). Se calcula que cada día se sintetizan unos 2.000 nuevos compuestos. Se producen unos 6.000 con fines comerciales y unos 300 más se incorporan al mercado cada año. Antes de su comercialización, todo nuevo compuesto se comprueba, no únicamente con fines comerciales, sino igualmente para conocer posibles efectos dañinos en el ser humano y el medio ambiente. El proceso para determinar la toxicidad de un compuesto es difícil y costoso, debido a la gran diversidad de niveles de dosis tóxicas para el hombre, las plantas y los animales, y por lo lioso que resulta medir los efectos de una exhibición a largo plazo.
La síntesis química no se desarrolló como ciencia rigurosa y sofisticada hasta bien accedido el siglo XX. Antaño, la síntesis de una sustancia ocurría algunas veces por accidente, y el uso de esos materiales nuevos era muy limitada. Las teorías que predominaban hasta este siglo coadyuvaron a limitar la aptitud de los químicos para realizar una aproximación sistemática a la síntesis. Hoy, en cambio, es posible diseñar nuevas sustancias químicas para cubrir necesidades específicas (medicinas, materiales estructurales, combustibles), condensar en el laboratorio casi todas las sustancias que se hallan en la naturaleza, inventar y hacer nuevos compuestos e inclusive predecir, con la ayuda de sofisticados computadores o computadoras, las características de una molécula ‘propósito’ y sus efectos a largo plazo en medicina y en el medio ambiente.
Gran parte de los progresos ganados en el ámbito de la síntesis se debe a la aptitud de los científicos para determinar la estructura detallada de una serie de sustancias, comprendiendo la correlación entre la estructura de una molécula y sus características (relaciones estructura-actividad). Lo cierto es que, antes de su síntesis, se puede diseñar la estructura y características de una serie de moléculas, lo que suministra a los científicos una mejor comprensión del tipo de sustancias más necesarias para un fin específico. Las modernas medicinas de penicilina son modificaciones sintéticas de la sustancia que demostró en la naturaleza el bacteriólogo británico Alexander Fleming. Se han descubierto más de mil afecciones en el ser humano causadas por deficiencias moleculares, numerosas de las cuales pueden procurarse con medicinas sintéticas. Gran parte de la pesquisa sobre nuevos combustibles y de métodos de uso de la energía solar se encargan en el estudio de las características moleculares de productos sintéticos. Uno de los logros más actuales en este campo es la fabricación de superconductores inspirados en la estructura de liosos materiales inorgánicos cerámicos, como el YBa2Cu3O7 y otros de estructura parecida.
Hoy es posible condensar hormonas, enzimas y material genético idéntico al de los sistemas vivos, aumentando la oportunidad de procurar las desencadenantes que desencadenan afecciones humanas a través de la ingeniería genética. Esto ha sido posible en los últimos años gracias a los diseños que se toman con la ayuda de modernos y potentes computadores.
Otro de los grandes logros actuales ha sido el uso habitual de sistemas vivos simples, como levaduras, bacterias y hongos, para hacer importantes sustancias. Igualmente es usual la síntesis bioquímica de materiales biológicos. La bacteria Escherichia coli se emplea para hacerse con insulina humana, las levaduras para hacer alcohol y los hongos para hacerse con penicilina.
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