Spectroscopic and redox properties of biomimetics of copper metalloproteins: a practical and theoretical approach

Abstract

De forma natural, en el metabolismo humano se forman especies reactivas de oxígeno como el anión peróxido y el anión radical superóxido (O2 -), siendo estas de gran interés ya que el desequilibrio de los niveles de especies reactivas de oxígeno se ha asociado a múltiples enfermedades. Uno de los mecanismos de defensa del organismo para contrarrestar el aumento excesivo de especies reactivas de oxígeno son las metaloproteínas como la superóxido dismutasa. Esta enzima es capaz de catalizar la dismutación del anión superóxido a peróxido de hidrógeno y oxígeno, sin embargo, a pesar de su potencial biológico el uso directo de la superóxido dismutasa nativa en terapia se ha visto limitado debido a múltiples inconvenientes. Por ello, se ha realizado un importante esfuerzo científico para desarrollar biomiméticos de bajo peso molecular basados en compuestos de coordinación. Por esta razón, en este trabajo se pretende sintetizar y caracterizar nuevos complejos de cobre y manganeso. La caracterización se realizará tanto de forma experimental como computacionalmente para entender su reactividad como un primer paso para obtener nuevos complejos biomiméticos de la superóxido dismutasa. Como parte del trabajo experimental, presentaremos resultados de la síntesis y purificación de los ligantes y los correspondientes complejos de cobre y manganeso. Entre los ligantes, se evaluó el efecto de pequeñas diferencias estructurales en sus propiedades fisicoquímicas. En este sentido, cuatro de los ligantes comparten la misma estructura general, excepto por los sustituyentes en la posición para (-H, -OH, -Cl, -CH3). Un aspecto importante que se evaluó en la síntesis de los complejos fue la influencia de la estequiometría de las reacciones, así, para el mismo ligante, se utilizaron diferentes proporciones de la relación metal:ligante como 1:1 y 1:2. La segunda parte de este proyecto se centró en la caracterización fisicoquímica de los compuestos obtenidos mediante espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier, espectroscopía UV-Vis (sólido y líquido) y susceptibilidad magnética. En la siguiente etapa del proyecto, los resultados experimentales obtenidos se compararon con simulaciones computacionales mediante teoría del funcional de la densidad y teoría del funcional de la densidad tiempo-dependiente. Finalmente, las geometrías optimizadas de los ligantes y complejos se utilizaron para calcular múltiples parámetros que permitieron determinar el mejor candidato como mimético de la superóxido dismutasa.