Los científicos descubren una nueva forma en que los metales se unen al oxígeno, lo que podría abrir un "nuevo capítulo" en la química
El neodimio se une al dioxígeno mediante interacciones pi: una primicia en la química de los lantánidos
Anuncios
El hierro y el oxígeno se unen en todo el organismo. El más conocido es el hierro unido al dioxígeno, o dos oxígenos emparejados, en la hemoglobina que transporta el oxígeno por la sangre. Pero los llamados compuestos hierro-oxo se encuentran en muchos otros lugares del organismo. Por ejemplo, el hierro-oxo, altamente reactivo, se utiliza en las enzimas hepáticas que metabolizan los fármacos.
El entorno del ligando octacoordinado utilizado para crear interacciones pi entre el neodimio y el dioxígeno.
Raúl Hernández Sánchez/Rice University
El químico de la Universidad Rice Raúl Hernández Sánchez se interesó por cómo podría reaccionar el oxígeno con otros tipos de metales, los que se encuentran en la sección inferior de la tabla periódica, conocidos como metales del bloque f, con los lantánidos en la fila superior y los actínidos en la inferior. Si los lantánidos pudieran unirse al oxígeno, teorizó, formarían un compuesto lantánido-oxo altamente reactivo que podría utilizarse como sustituto sintético del hierro-oxo, abriendo una nueva caja de herramientas para los químicos de moléculas pequeñas interesados en estudiar estas reacciones biológicas.
El único problema es que los metales de bloque f, especialmente los lantánidos, no pueden interactuar con moléculas pequeñas como el oxígeno mediante interacciones pi, un tipo de interacción esencial para materiales biológicos como las proteínas. En una publicación reciente en el Journal of the American Chemical Society, Hernández Sánchez y su equipo describen una forma de permitir interacciones pi entre el dioxígeno y un metal lantánido llamado neodimio, lo que permite la creación de lantánido-oxos.
"Teníamos una plataforma de ligandos que desarrollamos hace unos años", explicó Hernández Sánchez, profesor adjunto de Química. "Se puede pensar en ella como una cesta que nos permite capturar metales y colocarlos de forma que favorezcan tipos específicos de enlaces".
La cesta era lo suficientemente grande como para contener un átomo de metal de bloque f. El equipo de investigación colocó dos cestas una frente a otra con seis átomos cuidadosamente colocados entre ellas, incluida una molécula de dioxígeno, tendiendo un puente entre los dos átomos de neodimio. Esto crea un entorno de ligando octacoordinado, que puede utilizarse para ajustar las posiciones de los metales.
"Una vez que tuvimos el lantánido en nuestra cesta de ligandos, empezamos a explorar su reactividad a sustratos de moléculas pequeñas hasta que encontramos las condiciones adecuadas para hallar dioxígeno de una forma sin precedentes", explica Hong-Lei Xu, investigador postdoctoral y primer autor del trabajo.
Las condiciones adecuadas, contrariamente a lo que se pensaba, permitieron interacciones pi entre el neodimio y el dioxígeno, lo que dio lugar a una molécula de lantánido-oxo. Ahora los químicos pueden empezar a probar si estas moléculas altamente reactivas pueden utilizarse como sustituto sintético del hierro-oxo y, en caso afirmativo, qué opciones ofrecen que el hierro-oxo no ofrezca.
Aunque en el artículo sólo se analizaba el neodimio, el equipo de Hernández Sánchez plantea la hipótesis de que una química similar puede extenderse a la mayoría de los lantánidos y probablemente a los actínidos utilizando el mismo andamiaje de ligandos.
"La capacidad de unir dioxígeno a metales de bloque f y escindir el enlace entre los dos átomos de oxígeno nos permite descubrir óxidos de lantánidos altamente reactivos y formar productos químicos de alto valor añadido. Podríamos abrir un nuevo capítulo en la química de los lantánidos", afirmó Hernández Sánchez.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
