Los complejos de rutenio en la investigación biomédica

Los complejos metálicos son compuestos químicos con una gran cantidad de aplicaciones. Debido a sus diferentes propiedades pueden ser utilizados, por ejemplo, como catalizadores de reacciones orgánicas que dan lugar a moléculas bioactivas y como fármacos por su propia bioactividad. En especial el rutenio es un metal muy versátil, que es capaz de formar complejos con utilidad en la biomedicina en diferentes estados de oxidación, como puede ser el rutenio (II), el rutenio (III) y el rutenio IV, por mencionar los más comunes. Forma complejos con muchos ligandos orgánicos e inorgánicos entre los que se destacan el cianuro, el dióxido de carbono, el cloruro, el agua, la piridina y sus derivados (bipiridina y otras polipiridinas) y las fosfinas. Los ligandos que forman parte de la estructura son los que condicionan las características de cada molécula que hace que se puedan utilizar como fármacos anticancerígenos, si tienen la capacidad de interaccionar con el ADN; como fotosensibilizadores, si son coloreados; como biosensores enzimáticos, si reaccionan con una enzima de forma específica; o como catalizadores de reacciones que permiten estudiar los procesos biológicos.

Como agentes anticancerígenos, los complejos de rutenio son una alternativa a los más conocidos complejos de platino, que desde hace varias décadas vienen siendo utilizados para el tratamiento del cáncer. Las ventajas que ofrecen los complejos de rutenio radican fundamentalmente en la alta selectividad que se presenta en algunas de las líneas celulares investigadas y la baja toxicidad que tienen muchos de estos complejos. La toxicidad de los complejos de rutenio puede disminuirse sustituyendo los ligandos de la esfera de coordinación de manera que no se pierda la bioactividad pero se logre tener complejos menos tóxicos. Por otro lado la similitud estructural del rutenio con el hierro hace que los complejos formados con este metal puedan sustituir a los complejos de hierro que son metabolizados en las células cancerígenas.

En este artículo describimos las características de algunos complejos de rutenio usados en los laboratorios biomédicos con fines investigativos, todos ellos pueden encontrarse en los catálogos de la compañía Wako.

Cloruro de rutenio (III) n-hidratado

El cloruro de rutenio (III) sirve de material de partida en la síntesis de complejos con polipiridinas, fosfinas y otros ligandos que comúnmente forman complejos de coordinación con el rutenio. Los complejos formados a partir del cloruro de rutenio tienen gran aplicación en la biomedicina, como ya se dijo anteriormente se investigan para ser usados como fármacos y como fotosensibilizadores, por ejemplo. Además estos complejos también se utilizan como catalizadores en reacciones de hidrogenación asimétrica y reacciones de metátesis, entre otras.

Dicloro tris(trifenilfosfina) rutenio (II)

Un ejemplo de complejo de rutenio (II) obtenido a partir del cloruro de rutenio (III) es el dicloro tris-trifenilfosfina. Este complejo es muy versátil y además de ser usado como catalizador ha servido para obtener complejos de rutenio (II) con ligandos mixtos, por sustitución de los ligandos cloruros por pirimidinas, tioéteres, piridinas o iminas, por ejemplo. Los complejos con ligandos mixtos destacan sobre todo por su capacidad antitumoral, al ser capaces de intercalarse en el ADN, así como por su actividad antimicrobiana.

Mesitileno diclororutenio (II), dímero

Entre las aplicaciones de este complejo se encuentra la de servir de reactivo para la obtención de otros complejos de rutenio (II) que contengan piridinas o fosfinas, por poner un ejemplo. En esta molécula es posible realizar la sustitución de uno de los cloruros coordinados al rutenio, por estos grupos, o la sustitución de los dos cloruros por ligandos monodentados o bidentados. Los complejos obtenidos mediante este procedimiento, al igual que el dímero de mesitileno diclororutenio (II) de partida y los compuestos análogos al dicloro mesitileno con otros arenos, son potenciales agentes anticancerígenos o pueden usarse en otras ramas de la biomedicina. El dímero de mesitileno diclororutenio también es utilizado como catalizador en reacciones de adición del tipo Diels-Alder y en reacciones de hidrogenación.

Complejo Rutenio-Porfirina

Los complejos de rutenio con ligandos como las bipiridinas y las porfirinas tienen aplicación como fotosensibilizadores, tanto en dispositivos como las celdas solares como en terapia fotodinámica. Este tipo de ligandos unidos al rutenio hacen que los complejos presenten una banda de absorción muy intensa en la región del ultravioleta y otras propiedades que les permiten realizar la transferencia de energía que se requiere para la fotosensibilización de otras moléculas. Entre otras aplicaciones que tiene el complejo de rutenio porfirina está su uso como catalizador de reacciones orgánicas, como puede ser la olefinación de aldehidos, y como agente oxidante para lograr que compuestos poco activos como alquenos y algunos compuestos aromáticos, puedan oxidarse en condiciones suaves.

cis - Bis(2, 2' - bipiridil -4, 4' - dicarboxilato) diisotiocianato rutenio (II)

En el caso del complejo de rutenio (II) con dos bipiridinas sustituidas por carboxilato y dos grupos isotiocianato se obtiene un compuesto coloreado llamado también colorante N3. Su principal aplicación ha sido en celdas solares, pero se han investigado sus posibles usos en biomedicina. Por ejemplo como sensibilizador para ser usado en terapia fotodinámica, aunque no se ha reportado un uso práctico de esta molécula.

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Dicloruro de {[2 - (Isopropoxi) - 5 - (N, N - dimetilaminosulfonil) fenil] metilene} (triciclohexilfosfina) rutenio (II)

Como hemos comentado anteriormente los complejos de rutenio son una herramienta muy eficaz con la que cuentan los químicos orgánicos a la hora de realizar la síntesis de nuevas moléculas. En este caso el complejo formado por el rutenio con la triciclohexil fosfina y un compuesto aromático bidentado, puede actuar como catalizador en la obtención de indoles policíclicos y en reacciones de metátesis de olefinas en general. Este es uno de los catalizadores desarrollados por el profesor Zhan, en un centro de investigaciones de Shanghai, y se conoce como catalizador 1C de Zhan. Wako también cuenta en su catálogo con el catalizador 1B de Zhan, el dicloruro de 1, 3 - is (2, 4, 6 - trimetilfenil) - 4, 5 - dihidroimidazol - 2 - ylideno - [2 - (isopropoxi) - 5 - N, N- dimetilaminosulfonilfenill] metilrutenio (II), utilizado para reacciones de metátesis desde que fue descubierto. Estos complejos de rutenio se caracterizan por la amplia actividad que tienen frente a diferentes sustratos sensibles de sufrir apertura y cierre de anillos que implican la ruptura y formación de dobles enlaces, y el alto grado de selectividad que se logra con estos catalizadores. Siendo un ejemplo más de aplicación de los complejos de rutenio en la síntesis de compuestos bioactivos.

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