2 Compuestos de Coordinacion en Sistema Biologicos

“Año Del Buen Servició Al Ciudadano”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN
CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÍA QUÍMICA

MATERIA: QUÍMICA INORGÁNICA
TEMA: COMPUESTOS DE COORDINACIÓN EN SISTEMAS
BIOLOGICOS.
DOCENTE: VIZCARRA NUÑEZ, Silvana
INTEGRANTES:
 CAYO AUCAHUAQUI, Mario Esteban.
 OCEDA LLAMOCA, Ademir Joan.
 VILLALTA CUTI, Jober Heracleo.
 VITA CAYLLAHUA, Andre Renato.
Arequipa – Perú
2017
Introducción:
Los elementos metálicos tienden a perder electrones en sus reacciones químicas, lo que da
lugar a iones metálicos, sin embargo éstos iones con carga positiva, o cationes, no existen
en forma aislada; por lo regular interactúan con iones de carga negativa, aniones, que con
sus electrones no compartidos actúan como bases de Lewis y se pueden asociar
covalentemente al centro metálico.
Estas especies se conocen como “iones complejos” o sencillamente “complejos"; los
compuestos que los contienen lo denominan como compuestos de coordinación, y las
moléculas o los iones que rodean a un ion metálico en un complejo se conocen como
“agentes acomplejantes” o “ligantes”.
Los iones metálicos existen frecuentemente como complejos, por ejemplo, en una solución
acuosa el ión metálico esta constantemente coordinado a moléculas de agua u otros
ligantes, cuando se encuentra en otro tipo de solvente coordinante.
Normalmente los ligantes son aniones o moléculas polares, y tienen un par de electrones de
valencia no compartidos como ocurre con H2O, X, NH3, PR3, RCN, etc.
La unión entre el ligante y el ión metálico puede ser de tipo electroestática, entre el catión y
los extremos negativos de los dipolos o iones, y la capacidad para formar los complejos
dependerá del aumento de carga positiva del ión metálico y de la reducción del tamaño de
átomo.
Sin embargo, muchos iones de los metales de transición forman más fácilmente complejos
3+ 3+
de lo que sugiere su carga y su tamaño, como ocurre con el Al y el Cr . Con base a su
tamaño, el cromo, con un radio de 0.62 Å, forma con mayor facilidad complejos que el
aluminio, el cual tiene un radio de 0.45 Å.
Las diversas composiciones entre los métales y los ligantes resulta en compuestos de
diferentes propiedades, tales como la solubilidad y la polaridad que pueden ser usadas en
síntesis, separaciones, purificaciones y análisis.
Se debe considerar además que para entender la unión entre los iones de los metales de
transición y los ligantes, no sólo se debe considerar el aspecto electrostático, sino que
también se debe considerar un cierto grado de unión covalente
Complejos en Sistemas Biológicos:
Además de los elementos básicos de la vida (carbono, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno)
tenemos elementos metálicos que resultan esenciales aún en pequeñas cantidades, y entre
ellos tenemos a los metales de transición como: vanadio, cromo, hierro, cobre, zinc,
cobalto, níquel, molibdeno y manganeso. Dichos elementos también forman complejos con
moléculas presentes en sistemas biológicos.
Los derivados de la porfina, denominados porfirinas, forman complejos metálicos planos a
través de la coordinación de sus cuatro átomos de nitrógeno al centro metálico. Estos
derivados varían de acuerdo a sus sustituyentes y al tipo de metales a los que se coordinan;
entre los derivados más importantes se encuentran al grupo “heme”, el cuál contiene Fe(II)
y a la clorofila, que contiene Mg (II).
El grupo “heme” lo podemos encontrar en la mioglobina, hemoglobina, citocromos entre
otras moléculas. En el complejo formado con “heme”, el Fe (II) tiene seis uniones
coordinantes, cuatro en el plano y dos perpendiculares. En la hemoglobina y mioglobina,
una de las uniones perpendiculares se coordina con un átomo de nitrógeno que pertenece al
residuo de histidina, y el otro está disponible para coordinarse con alguna molécula de
oxígeno (oxihemoglobina, de color rojo brillante) o de agua (desoxihemoglobina, color
rojo púrpura
Moléculas como el CO (monóxido de carbono) actúan como venenos porque el enlace que
se forma con el Fe (II) es más fuerte del que existe con O 2. También cuando consumimos
cantidades insuficientes del metal se sufre de anemia, que es una reducción en la cantidad
de hemoglobina, ya que sin ella no existe el transporte del oxígeno hacia las células del
cuerpo para la producción de energía presentándose como síntoma general la debilidad.
(a) Estructura del complejo heme coordinado con un átomo de Fe2+ y

(b) estructura de coordinación de hemoglobina.
Estructura del agente quelante porfirina
Compuestos de coordinación en los seres vivos:

Los compuestos de coordinación desempeñan funciones importantes en animales y plantas.
Estas son esenciales para el almacenamiento y transporte de oxígeno, como agentes que
trasladan electrones, como catalizadores y para la fotosíntesis. Aquí se estudiarán los
compuestos de coordinación que contienen hierro y magnesio. La hemoglobina es, quizá, la
proteína más estudiada de todas por su función principal como acarreadora de oxígeno para
los procesos metabólicos. La molécula de hemoglobina está formada por cuatro cadenas
largas plegadas llamadas subunidades.
La hemoglobina transporta el oxígeno en la sangre desde los pulmones hacia los tejidos,
donde lo transfiere a la mioglobina. Esta proteína está constituida por una sola subunidad y
almacena el oxígeno necesario para los procesos metabólicos en el músculo.
La molécula de porfirina es una parte importante de la estructura de la hemoglobina. Al
+
coordinarse con un metal, se desplazan los iones H que están unidos a dos de los cuatro
átomos de nitrógeno de la porfirina. Los complejos derivados de la porfirina se conocen
como porfirinas, y a la combinación de hierro y porfirina se le denomina grupo hemo. El
hierro del grupo hemo tiene un número de oxidación de +2; está coordinado con los cuatro
átomos de nitrógeno del grupo porfina y con un átomo de nitrógeno donador que forma
parte de un ligando unido a la proteína. El sexto ligando es una molécula de agua, que se
2+
une al ión Fe del otro lado del anillo para completar el complejo octaédrico. A esta
molécula de hemoglobina se le llama desoxihemoglobina, e imparte un tinte azul a la
sangre venosa. El ligando agua puede reemplazarse con facilidad por el oxígeno molecular
para formar la oxihemoglobina roja que se encuentra en la sangre arterial. Cada subunidad
de la hemoglobina contiene un grupo hemo, de modo que cada molécula se puede unir con
cuatro moléculas de O2.
Existen tres estructuras posibles para la oxihemoglobina. Por muchos años, no estuvo claro
cuál era la disposición exacta de la molécula de oxígeno con respecto al grupo porfirina.
Gran parte de la evidencia experimental sugiere que el enlace entre los átomos de O y Fe
está doblado con respecto al grupo hemo.
El grupo porfirina es un agente quelante muy eficaz, así que no es de sorprender que se
encuentre en varios sistemas biológicos. El complejo hierro-hemo está presente en otro tipo
de proteínas conocidas como citocromos, donde el hierro forma un complejo octaédrico.
Sin embargo, como los grupos histidina y metionina están fuertemente unidos al ión
metálico, el oxígeno u otros ligandos no pueden desplazarlos.
Por esta razón, los citocromos funcionan como transportadores de electrones, esenciales
para los procesos metabólicos. En los citocromos, el hierro experimenta rápidas reacciones
redox reversibles:
+3 2+
Fe + e- → Fe
Que se acoplan a la oxidación de moléculas orgánicas como los carbohidratos. La molécula

de clorofila, esencial para la fotosíntesis en las plantas, también contiene el anillo porfirina,
2+ 2+
pero en este caso el ión metálico es el Mg en lugar del Fe .
Los Compuestos de Coordinación y su importancia biológica e industrial:
De entre todos los compuestos químicos que existen, quizá sean los llamados compuestos
de coordinación los que mayores dificultades ofrecen a la hora de entender cómo los
diferentes átomos están unidos entre sí. Un compuesto de coordinación está formado
generalmente por un ión denominado complejo y uno o varios contra iones (iones de carga
opuesta a la del ión complejo). El interés de los compuestos de coordinación reside
generalmente en las propiedades químicas y físicas del ión complejo, que además de tener
unas propiedades químicas muy importantes, presenta propiedades físicas de gran interés,
como un intenso color característico de cada complejo, una estructura cristalina bien
definida e importantes propiedades magnéticas.
Un ión complejo es un sistema cargado formado por un catión metálico central

(generalmente un metal de la serie de transición, con una capa electrónica “d” parcialmente
- -
llena) y una esfera de coordinación formada por iones moleculares (p. ej. CN , OH ,EDTA
- -
o ión etilendiamintetraacetato), átomos ionizados (p. ej. F , Cl ) o moléculas neutras como
el agua, amoníaco, monóxido de carbono. A las especies que forman la esfera de
coordinación en el complejo se les denomina ligandos.
El color y las propiedades magnéticas de los complejos se han podido explicar

satisfactoriamente a partir de una teoría sencilla conocida como Teoría del campo del
cristal. Esta teoría consiste en considerar que los orbitales “d” del catión metálico central,
que en un principio están degenerados es decir, tienen la misma energía) se desdoblan
debido a la interacción electrostática con las nubes electrónicas de los ligandos.
Por otra parte, las propiedades magnéticas dependen del número de electrones
desapareados. Cuando hay uno o más electrones desapareados, el complejo será
paramagnético y se verá atraído por los campos magnéticos en grado proporcional al
número de electrones desapareados. Si no hay electrones desapareados, el compuesto será
diamagnético y se verá ligeramente repelido por los campos magnéticos.
En cuanto a las aplicaciones médicas de los complejos, destacan por ejemplo algunos
complejos de Platino, que presentan una marcada actividad antitumoral. Por su parte, el
EDTA se puede utilizar como antídoto contra el envenenamiento por metales pesados, ya
que forma complejos estables con ellos, que se pueden disolver en agua y ser eliminados
por el organismo a través la orina. Además, los complejos juegan un papel fundamental en
la vida. Por ejemplo, los glóbulos rojos que el grupo hemo, complejo de hierro que, al
oxidarse formando un nuevo complejo es capaz de transportar el O 2 que las células del
organismo necesitan para vivir. A partir de este punto, es fácil comprender por qué el CO
(monóxido de carbono) es letal para los seres vivos. Al ser un ligando muy fuerte, cuando
se respira se fija al hierro del grupo hemo y lo bloquea, incapacitando al glóbulo rojo para
transportar O2. Cuando se está en una atmósfera de monóxido de carbono, se produce la
muerte por asfixia de forma rápida.
Los complejos poseen también importantes aplicaciones industriales, por ejemplo, para la
extracción de metales preciosos de las minas se emplea el cianuro como ligando, ya que
facilita la disolución de estos metales, muy difíciles de extraer. También se emplean los
complejos como colorantes, especialmente los de la familia de los alumbres. La reacción de
formación de dichos compuestos se emplea además por la policía para detectar el alcohol
en el aliento en los controles de alcoholemia.
Compuestos de coordinación en la medicina:
La gran mayoría de los metales pesados son tóxicos. Los mecanismos de toxicidad son
diversos, pero todos se basan en la capacidad de coordinación de los iones metálicos a las
biomoléculas. A pesar de esta toxicidad, varios iones tienen Aplicaciones terapéuticas.
Entre otras, podemos mencionar:
1- Tratamiento del cáncer: El compuesto más ampliamente usado es el cis-platino.
La acción del compuesto es estereoselectiva, por lo tanto el isómero “trans” no

presenta acción anticancerígena. El compuesto actúa por coordinación del ion metálico
a ciertas bases del DNA. Se han ensayado además otros complejos de Pt y de otros
metales (Rh), pero no son tan efectivos, o presentan una citotoxicidad muy alta, con
excepción del carboplatino, el complejo de segunda generación más utilizado en este
tratamiento.
2- Tratamiento de la artritis: Desde hace aproximadamente 50 años se han utilizado
compuestos de Au (I) en el tratamiento de la artritis reumatoidea. El oro normalmente se
administra en forma de complejo, en el cual el metal está coordinado a átomos de S, por
ejemplo, Na3[Au(S2O3)2].
3- Tratamiento de envenenamientos: Los metales pesados tienen tendencia a acumularse en

los riñones y el hígado. Generalmente estos metales se unen a moléculas para formar
complejos. A medida que pasa el tiempo, se van formando complejo cada vez más
estables, lo que es importante en el tratamiento del envenenamiento crónico.
El procedimiento más normal en el caso de intoxicaciones por metales es utilizar un agente

quelante para formar un complejo que sea soluble en agua y así pueda excretarse por la
orina. Obviamente, los agentes quelantes que pueden utilizarse y deben cumplir ciertas
condiciones. Por ejemplo. El Hg (II) puede eliminarse mediante tratamiento con ligantes
que tengan grupos sulfhídrico, como el ácido 2,3-dimercaptosuccínico.

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(a) Estructura del complejo heme coordinado con un átomo de Fe2+ y

Estructura del agente quelante porfirina

Compuestos de coordinación en los seres vivos:

Que se acoplan a la oxidación de moléculas orgánicas como los carbohidratos. La molécula

Un ión complejo es un sistema cargado formado por un catión metálico central

El color y las propiedades magnéticas de los complejos se han podido explicar

1- Tratamiento del cáncer: El compuesto más ampliamente usado es el cis-platino.

La acción del compuesto es estereoselectiva, por lo tanto el isómero “trans” no

3- Tratamiento de envenenamientos: Los metales pesados tienen tendencia a acumularse en

El procedimiento más normal en el caso de intoxicaciones por metales es utilizar un agente

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