Química bioorganometálica - Bioorganometallic chemistry
A química bioorganometálica é o estudo de moléculas biologicamente ativas que contêm carbono diretamente ligado a metais ou metalóides. A importância dos centros do grupo principal e do metal de transição há muito é reconhecida como importante para a função de enzimas e outras biomoléculas. No entanto, apenas um pequeno subconjunto de complexos metálicos de ocorrência natural e produtos farmacêuticos preparados sinteticamente são organometálicos ; ou seja, eles apresentam uma ligação covalente direta entre o metal (loid) e um átomo de carbono. Os primeiros, e por muito tempo, os únicos exemplos de compostos bioorganometálicos de ocorrência natural foram os cofatores de cobalamina (vitamina B 12 ) em suas várias formas. Devido à recente descoberta (século 21) de novos sistemas contendo ligações carbono-metal na biologia, a química bioorganometálica está emergindo rapidamente como uma subdisciplina distinta da química bioinorgânica que abrange a química organometálica e a bioquímica . Os bioorganometálicos de ocorrência natural incluem enzimas e proteínas sensoras . Também neste domínio estão os compostos organometálicos preparados sinteticamente que servem como novos medicamentos e agentes de imagem ( tecnécio-99m sestamibi ), bem como os princípios relevantes para a toxicologia de compostos organometálicos (por exemplo, metilmercúrio ). Consequentemente, a química bioorganometálica é cada vez mais relevante para a medicina e a farmacologia .
Ocorrendo naturalmente
A vitamina B 12 é a espécie bioorganometálica mais proeminente. A vitamina B 12 é, na verdade, uma coleção de cofatores enzimáticos relacionados, vários dos quais contêm ligações cobalto-alquil e está envolvida na metilação biológica e nas reações de rearranjo 1,2-carbono. Por muito tempo, desde que sua estrutura foi elucidada por Hodgkin em 1955, acreditava-se que era o único exemplo de um sistema bioorganometálico de ocorrência natural.
Diversas enzimas bioorganometálicas realizam reações envolvendo monóxido de carbono . Monóxido de carbono desidrogenase (CODH) catalisa a reacção de deslocamento de gás de água que fornece CO para a biossíntese de acetylcoenzyme Uma . A última etapa é realizada pela enzima Ni-Fe acetilCoA sintase . ACS ”. CODH e ACS freqüentemente ocorrem juntos em um complexo tetramérico, o CO sendo transportado através de um túnel e o grupo metil sendo fornecido pela metil cobalamina .
As hidrogenases são bioorganometálicas no sentido de que seus sítios ativos apresentam funcionalidades Fe-CO, embora os ligantes CO sejam apenas espectadores. As hidrogenases apenas com Fe têm um sítio ativo Fe 2 (μ-SR) 2 (μ-CO) (CO) 2 ( CN ) 2 conectado a um cluster 4Fe4S por meio de um tiolato em ponte. O sítio ativo das [NiFe] -hidrogenases são descritos como (NC) 2 (OC) Fe (μ-SR) 2 Ni (SR) 2 (onde SR é cisteinil ). As hidrogenases “livres de FeS” têm um sítio ativo indeterminado contendo um centro de Fe (CO) 2 .
A metanogênese , a biossíntese do metano, envolve como sua etapa final a cisão de uma ligação níquel - metila no cofator F430 .
O cofator ferro-molibdênio ( FeMoco ) das nitrogenases contém uma unidade Fe 6 C e é um exemplo de carboneto intersticial encontrado na biologia.
Foi relatado que um complexo de pinça contendo uma ligação níquel-arila forma o sítio ativo da racemase de lactato .
Proteínas sensoras
Alguns [NiFe] proteínas molecular contendo são conhecidos para detectar H 2 e, portanto, regular a transcrição.
Proteínas contendo cobre são conhecidas por detectar etileno, que é conhecido por ser um hormônio relevante para o amadurecimento da fruta. Este exemplo ilustra o papel essencial da química organometálica na natureza, uma vez que poucas moléculas fora dos complexos de metais de transição de baixa valência se ligam reversivelmente aos alcenos. Os ciclopropenos inibem o amadurecimento ligando-se ao centro de cobre (I). A ligação ao cobre também está implicada no olfato de olefinas em mamíferos.
O monóxido de carbono ocorre naturalmente e é um fator de transcrição por meio de seu complexo com uma proteína sensora à base de porfirinas ferrosas.
Em medicina
Os compostos organometálicos contendo mercúrio (por exemplo, tiomersal ) e arsênio (por exemplo, Salvarsan ) tinham uma longa história de uso na medicina como antimicrobianos não seletivos antes do advento dos antibióticos modernos.
O dicloreto de titanoceno exibe atividade anticâncer e o Dicloridobis [( p- metoxibenzil) ciclopentadienil] titânio é um candidato a medicamento anticâncer atual. Os complexos areno e ciclopentadienil são plataformas cineticamente inertes para o projeto de novos radiofármacos.
Além disso, foram feitos estudos utilizando ligantes semi-sintéticos exógenos; especificamente para o transportador de dopamina, observando o aumento da eficácia resultante em relação ao comportamento facilitador de recompensa ( saliência de incentivo ) e habituação, nomeadamente com o composto feniltropano [η 6 - (2 β -carbometoxi-3 β- fenil) tropano] tricarbonilcrómio .
Compostos organometálicos que liberam monóxido de carbono também são ativamente investigados, devido à importância do monóxido de carbono como um gasotransmissor .
Toxicologia
Dentro do reino da química bioorganometálica está o estudo dos destinos dos compostos organometálicos sintéticos. A tetraetila - chumbo tem recebido atenção considerável a esse respeito, assim como seus sucessores, como o tricarbonil-metilciclopentadienil-manganês . O metilmercúrio é um caso particularmente infame; este catião é produzido pela acção de vitamina B 12 enzimas relacionados com sobre mercúrio.