El hierro y el oxígeno interactúan en muchos procesos importantes del cuerpo humano. El ejemplo más conocido es la hemoglobina, donde el hierro se une al dioxígeno, es decir, a dos átomos de oxígeno unidos, para que el oxígeno pueda ser transportado a través del torrente sanguíneo.
El hierro también forma compuestos altamente reactivos conocidos como óxidos de hierro. Estos compuestos participan en otras funciones biológicas, incluidas las reacciones llevadas a cabo por las enzimas hepáticas que ayudan a metabolizar los fármacos.
Explorando la química del oxígeno más allá del hierro
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El químico Raúl Hernández Sánchez, de la Universidad Rice, quería saber si el oxígeno podía formar compuestos similares con un grupo diferente de metales ubicados cerca de la parte inferior de la tabla periódica. Estos se conocen como metales del bloque f. Los lantánidos ocupan la fila superior, mientras que los actínidos se encuentran debajo.
El investigador propuso que, si los lantánidos pudieran unirse al oxígeno de la manera adecuada, podrían producir compuestos oxo de lantánidos altamente reactivos. Estas moléculas podrían servir como alternativas sintéticas a los oxos de hierro y brindar a los químicos de moléculas pequeñas nuevas herramientas para estudiar reacciones relacionadas con la biología.
Un obstáculo importante se interponía en el camino. Se creía que los metales del bloque f, en particular los lantánidos, no interactuaban con moléculas pequeñas como el oxígeno mediante interacciones pi. Estas interacciones son importantes en muchos materiales biológicos, incluidas las proteínas.
En un estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society, describen un método que permite que el dioxígeno forme interacciones pi con el neodimio, un metal lantánido. Este proceso posibilita la creación de compuestos oxo de lantánidos.
Una cesta molecular para el neodimio
«Teníamos una plataforma de ligandos que desarrollamos hace unos años», dijo Hernández Sánchez, profesor asistente de química. «Se puede pensar en ella como una cesta que nos permite capturar metales y posicionarlos de manera que se favorezcan tipos específicos de enlaces».
Cada cesta molecular era lo suficientemente grande como para albergar un único átomo de metal del bloque f. Los investigadores colocaron dos de estas cestas una frente a la otra. Entre ellas, dispusieron seis átomos, incluyendo una molécula de dioxígeno, que conectaban los dos átomos de neodimio.
