Estudio cinético de la interacción de complejos de metales de transición con moléculas biológicamente relevantes

Abstract

El uso de complejos inertes de metales de transición en procesos en los que se involucran moléculas biológicamente relevantes es un sistema ampliamente estudiado en la actualidad. El ejemplo a destacar de estos estudios se basa en la interacción del cisplatino, cis-[Pt(NH3)2Cl2], con polinucleótidos. La existencia de dos posiciones substitucionalmente activas en cis es crucial para los efectos observados. A partir de estas consideraciones, el objetivo propuesto para esta Tesis se basa en el estudio de reacciones de substitución sobre sistemas equivalentes con un esqueleto de coordinación inerte, que no sea tóxico, y dos posiciones más lábiles en cis. Éstas últimas son las diseñadas para interaccionar con los grupos dadores de las moléculas biológicamente relevantes, modificando su reactividad y morfología. En este sentido, varios compuestos de cobalto y rutenio han presentado una actividad antitumoral prometedora debida a su habilidad de reconocimiento de ciertas enzimas específicas. Dada la gran variedad de interacciones de los complejos metálicos con las biomoléculas, es necesario el estudio del comportamiento en solución de estos complejos en condiciones similares a las biológicas. Desde este punto de vista, los complejos del tipo Co" o Ru"(N)4 con configuración t2g6 con dos posiciones reactivas en cis, son interesantes ya que pueden representar una alternativa más barata y menos tóxica a los compuestos actualmente utilizados. La geometría cis del ligando se puede forzar mediante ligandos tetradentados o por combinación con dos unidades bidentadas. El estudio cinético-mecanístico de las reacciones de substitución de los ligandos acuo en cis de los complejos cis-[Colll/Rull(N)4(H20)2r por algunas moléculas biológicamente relevantes se ha llevado a cabo a pHs cercanos al fisiológico. La dependencia con la concentración y los parámetros de activación térmicos y báricos para estos procesos, se han estudiado para determinar las vías por las cuales transcurren las reacciones. Los resultados indican que, además de la aceleración observada por procesos de base conjugada para los complejos con ligandos con grupos N parcialmente substituidos, la formación de especies mono- y bis-hidroxo en solución resulta vital para entender la química en solución de estas especies y su posterior reactividad. En general, los sistemas estudiados muestran una inesperada selectividad en el modo de coordinación a estas biomoléculas, a pesar de ser sistemas activados disociativamente en las reacciones de substitución. El establecimiento de agregados de esfera externa previos a los procesos de substitución resulta determinante para los cambios observados. Finalmente, los resultados indican la posibilidad de modificación de la reactividad de estos complejos de metales de transición en la interacción específica con algunos residuos de ácidos nucleicos.

The use of inert transition metal coordination complexes in processes involving biologically relevant molecules as ligands is not new. The most spectacular example of such processes is the interaction of cisplatin, cis-[Pt(NH3)2C12], with polynucleotides. The existence of two substitutionaly active positions in a cis arrangement is crucial for the effects observed. From these considerations, the aim of this Thesis is the study of the substitutional reactivity of equivalent systems having an inert coordination skeleton, which avoids undesired toxicity, and some relatively labile coordination positions. The latter are the ones designed to interact with the donor groups of biologically relevant molecules, modifying their reactivity or morphology. In this respect, some cobalt and ruthenium complexes have been shown to have promising antitumor activity due to its ability to target specific enzymes. Given the variety of interactions of metal complexes with biomolecules, a rationalization of the solution behaviour of these species under conditions similar to those in biological conditions is desirable. From this point of view, Com or Rull(N)4 t2g6-type complexes with two reactive positions in cis are obviously interesting as they could represent a cheaper and less toxic alternative to currently used compounds. The cis geometry of the ligand can be forced by the use of a tetradentate ligand, or a combination of two bidentate units. The kinetico-mechanistic study of the substitution reactions of the aquo ligands in these cis-[Corn/Rull(N)4(H20)2r complexes by some biologically relevant molecules at physiological pH has been conducted. The concentration dependence and the thermal and pressure activation parameters for the processes studied have been measured to ascertain the activation via which the reactions take place. The results indicate that, in addition to the actuation of the expected labilising effect of conjugate-base mechanism for non-fully substituted N-donors, the formation of mono and inert bis hydroxo-bridged species is relevant for understanding their speciation and reactivity. As a whole, the systems studied have shown some unexpected selectivity on its coordination preferences, despite some of them having formally dissociative activation modes of substitution. The establishment of outer-sphere aggregates previous to the substitution processes has been found to be determinant. The results indicate that it is possible to tune the reactivity of transition metal complexes to interact specifically with some nucleic acid residues.