¿Qué son los isósteros y los bioisósteros?

En 1919 el físicoquímico Irving Langmuir (Nobel de Química en 1932) observó que al cambiar en una molécula A un átomo o grupo de átomos por otro átomo o grupo de átomos de manera que se obtuviera una molécula B con distribución electrónica o estérica (geométrica) similares, ambas moléculas, A y B, tenían muchas propiedades fisicoquímicas  parecidas. Al fenómeno lo llamó isosterismo. Se dice que A y B son isosteras.

El concepto se ha ampliado mucho hoy día, e incluso se ha creado un nuevo término: el bioisosterísmo, que se aplica a las moléculas que tienen propiedades químicas y físicas parecidas y poseen efectos biológicos similares. (Hay quien llama también bioisósteros a los compuestos con acciones antagónicas pero que interaccionan con el mismo centro activo.)

La definiciones, por lo tanto, son muy amplias. Veamos algunos ejemplos para aclararlas. .

Los isósteros clásicos son aquellos átomos, iones o moléculas que tienen el mismo número de electrones de valencia, como:

  • :C=Ö: y el :N≡N: (ambos tienen 10 electrones de valencia)
  • O2-,  F y OH(los tres tienen 8 electrones de valencia).
  • Si y C (ambos tienen 4 electrones de valencia)

El concepto se ha extendido a compuestos con capas electrónicas que tengan parecida reactividad aunque no contengan el mismo número de electrones. En general, se pueden considerar isósteros en definición amplia a aquellos compuestos estructuralmente semejantes con  propiedades parecidas.

Bioisósteros

Dos bioisósteros son parecidos entre sí y producen actividades biológicas similares. Se puede aplicar la etiqueta a dos grupos funcionales entre sí o a dos compuestos completos entre sí.

El concepto se utiliza en el diseño de medicamentos, donde a menudo es muy importante encontrar moléculas semejantes a otras pero con acción terapéutica o biológica mejor.

Por ejemplo, son bioisósteros la procaína y la procainamida  Ambos sin anestésicos, pero el primero, que se obtiene del segundo cambiando un O por un NH, dura más.

Procaína

Procainamida

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