Complejos Ternarios De Níquel (ii) Con ácido Picolínico Y Aminoácidos

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE LICENCIATURA EN QUÍMICA COMPLEJOS TERNARIOS DE NÍQUEL (II) CON ÁCIDO PICOLÍNICO Y AMINOÁCIDOS SER, THR, MET, PHE. Por: Yessica Johanna Barrera Navarro PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Licenciado en Química Sartenejas, Septiembre de 2015. UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE LICENCIATURA EN QUÍMICA COMPLEJOS TERNARIOS DE NÍQUEL (II) CON ÁCIDO PICOLÍNICO Y AMINOÁCIDOS SER, THR, MET, PHE. Por: Yessica Johanna Barrera Navarro Realizado con la asesoría de: Dr. Vito Lubes Dr(a). Vanessa Landaeta PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Licenciado en Química Sartenejas, Septiembre de 2015. UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE LICENCIATURA QUÍMICA COMPLEJOS TERNARIOS DE NÍQUEL (II) CON ÁCIDO PICOLÍNICO Y LOS AMINOÁCIDOS SER, THR, MET Y PHE Presentado por: Yessica Johanna Barrera Navarro RESUMEN: Mediante medidas pH-potenciométricas, se estudió la formación de complejos ternarios en solución acuosa (a 25 °C y NaCl 1,0 M) entre el ión Ni2+ con ácido picolínico (Hpic) y los aminoácidos serina (Ser), treonina(Thr), metionina(Met) y fenilalanina(Phe), en relación R=1:1:1, 1:2:1 y 1:1:2. La especiación de los sistemas, se realizó utilizando el programa computacional de mínimos cuadrados LETAGROP. Se analizaron las diferentes especies de Ni2+, y se determinó la existencia de los siguientes complejos Ni(Pic)L, [Ni(Pic)(L)(OH)]- y [Ni(Pic)(L)2]- en los sistemas estudiados con Ser, Met y Phe , mientras que, para el sistema Ni(II)-Hpic-Thr solo se determinaron los complejos Ni(Pic)L y [Ni(Pic)(L)2]-. Igualmente, se encontró que para el sistema Ni(II)–HPic-L en R=1:1:1 y 1:1:2 la especie mayoritaria a pH fisiológico, es la especie NiPicL, mientras, que en proporción R=1:2:1, no se observa ninguna relevante a dicho pH; Sin embargo, se encontró que en la mayoría de los sistemas prevalece la especie [Ni(Pic)(L)(OH)]- a pH Además, se sintetizaron las especies NiPicPhe y NiPicSer utilizando como método llevar la solución al pH donde la especie tiene mayor concentración y la lenta evaporación de solvente; la caracterización de dichos complejos espectrofotometría UV-visible y análisis elemental. iv se utilizó Dedicatoria Dedico esta tesis principalmente a Dios, por haberme dado la vida y las fuerzas necesarias para superar los obstáculos y dificultades a lo largo de toda mi vida. A mi madre, por demostrarme su dedicación, cariño y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones. A mi padre, que ha sabido formarme con buenos sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante en los momentos más difíciles. A mis hermanos, Yesenia, Shearly y Emmanuel que todos los días me enseñan algo nuevo y con solo su presencia llenan mis días de color, mi vida es más alegre gracias a ustedes. A mi tita Amparito, que siempre ha estado presente en mi vida como un ejemplo a seguir. A mis profesores, por su dedicación, su apoyo, y por la sabiduría que me han transmitido. A mi mejor amigo, Reinaldo que siempre ha estado ahí, para aconsejarme, reír, llorar, y vivir tantas aventuras juntos. Y al amor de mi vida, Wissner que durante este año juntos, con su amor y a veces firmeza, ha sabido apoyarme para ser mejor cada día y nunca renunciar a mis metas. v Agradecimientos y reconocimientos Gracias a mi familia, porque gracias a ustedes soy quien soy, siempre han estado conmigo en cada momento de mi vida, brindándome amor apoyo y comprensión, mis logros son de ustedes, los amo. Gracias Wissner Goméz, por el amor que me das cada día, eres mi fuerza para seguir adelante, gracias por ayudarme durante la realización de mi tesis, sin ti no lo hubiese logrado. Gracias Reinaldo, por siempre apoyarme incondicionalmente, eres un gran amigo, excelente profesional, y muy buena persona. Gracias por enseñarme tantas cosas, tanto académicas como personales, y por todos los momentos que hemos vivido juntos. Gracias a David Carvajal, y Ángel Zapata, por su amistad y su apoyo incondicional en el transcurso de mi carrera universitaria, por compartir momentos de alegría, tristeza y demostrarme que siempre podré contar con ustedes. Gracias a la profesora Vanessa Landaeta, por guiarme con todo lo referente a mi tesis, y escucharme en momentos difíciles, más que una tutora es una amiga. Gracias al profesor Vito Lubes, por toda la ayuda y apoyo prestado durante mi tesis. A la sección de equilibrios en solución por los instrumentos prestados para que la realización de este trabajo fuese posible. Gracias a Edgar del Carpio y Rafael Rodríguez, cuyo apoyo, buena disposición, y sus valiosos aportes que hicieron posibles este trabajo. Gracias a la Universidad Simón Bolívar y a todo su personal, por ayudar a todos sus estudiantes a cumplir nuestras metas profesionales. Gracias a todos por creer en mí. vi ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL ............................................................................................................... vii ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................. ix ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................... xi SÍMBOLOS: NOMENCLATURA, UNIDADES Y ABREVIATURAS ................................ xiii INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 1 I.1 Objetivo general ........................................................................................................... 6 I.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 6 CAPÍTULO 1. FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................ 7 1.1 Química del níquel .............................................................................................................. 7 1.2 Química de los ligandos ...................................................................................................... 9 1.3 Antecedentes de estudio de equilibrios en solución de complejos de níquel ....................... 17 1.4 Formas de enlace de los ligandos al ion Ni2+ ..................................................................... 19 CAPÍTULO 2. SECCIÓN EXPERIMENTAL ........................................................................ 21 2.1 Metodología Experimental ................................................................................................ 21 2.1.1 Reactivos utilizados: ............................................................................................... 21 2.1.2 Equipos utilizados .................................................................................................. 21 2.2 Procedimiento Experimental ............................................................................................. 22 2.2.1 Calibración del electrodo por el Método de Gran. ................................................... 23 2.2.2 Determinación de las constantes de ionización de los ligandos ................................ 24 2.2.3 Determinación de constantes de formación de complejos ternarios ......................... 25 2.3 Tratamiento de datos ......................................................................................................... 25 2.4 Síntesis de complejos del sistema Ni(II)-HPic-Ser y Ni(II)-HPic-Phe en relación 1:1:1. .... 26 2.4.1 Procedimiento síntesis de complejo NiPicSer ......................................................... 26 2.4.2 Procedimiento síntesis de complejo NiPicPhe ......................................................... 27 CAPÍTULO 3. RESULTADOS Y DISCUSIONES ................................................................ 28 vii 3.1Constantes de ionización de los ligandos ............................................................................ 28 3.1.1 Sistema Ácido Picolínico H+ - Pic (HL) .................................................................. 29 3.1.2 Sistema Fenilalanina H+ - Phe (H2L)....................................................................... 32 3.1.3 Sistema Metionina H+ - Met (H2L) ......................................................................... 35 3.1.4 Sistema Serina H+ - Ser (H2L) ................................................................................ 38 3.1.5 Sistema Treonina H+ - Thr (H2L) ............................................................................ 40 3.2 Constantes de formación de complejos ternarios ............................................................... 42 3.2.1 Sistema Ni(II)-Picolínico-Fenilalanina en NaCl 1,0 M a 25°C ................................ 43 3.2.2 Sistema Ni(II)-Picolínico-Metionina en NaCl 1,0 M a 25°C ................................... 47 3.2.3 Sistema Ni(II)-Picolínico-Serina en NaCl 1,0 M a 25°C ......................................... 50 3.2.4 Sistema Ni(II) – Picolínico-Treonina en NaCl 1,0 M a 25°C ................................... 54 3.2.5 Discusiones generales de los sistemas ternarios sistema Ni(II)-HPic-L ................... 57 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................... 61 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 63 APÉNDICE A ........................................................................................................................ 68 APÉNDICE B ........................................................................................................................ 69 viii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1. Estereoquímica del níquel en estado de oxidación II (Ni2+) ...................................... 7 Tabla 1.2. Constantes de estabilidad de la hidrólisis (log βpq) del ion Ni(II) estudiado en NaCl 1,0 M a 25 °C. [15] ........................................................................................................................ 8 Tabla 1.3. Constantes de acidez (log βpr) del ácido picolínico estudiado en NaCl 1,0 M a 25°C [15] . ............................................................................................................................................ 11 Tabla 1.4. Constantes de formación (log βpqr) de los complejos de Ni(II)-ácido picolínico estudiados en NaCl 1,0 M a 25°C [15]. ........................................................................................ 11 Tabla 2.1. Solubilidad del complejo sintetizado ...................................................................... 27 Tabla 3.1. Valores de β de los ligandos estudiados. ............................................................... 29 pr Tabla 3.2. Valores de pKa, para el sistema H+ - Pic, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. ........................... 30 Tabla 3.3. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Pic y los obtenidos en este trabajo. .................................................................................................. 32 Tabla 3.4. Valores de pKa, para el sistema H+ - Phe, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. .......................... 33 Tabla 3.5. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Phe y los obtenidos en este trabajo. .................................................................................................. 34 Tabla 3.6. Valores de pKa, para el sistema H+ - Met, en NaCl 1,0 M a 25 ºC........................... 35 Tabla 3.7. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ Met y los obtenidos en este trabajo. ........................................................................................... 36 Tabla 3.8. Valores de pKa, para el sistema H+ - Ser, en NaCl 1,0 M a 25 ºC............................ 38 Tabla 3.9. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Ser y los obtenidos en este trabajo. .................................................................................................. 39 Tabla 3.10. Valores de pKa, para el sistema H+ - Thr, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. ........................ 40 Tabla 3.11. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ Thr y los obtenidos en este trabajo. ........................................................................................... 41 Tabla 3.12. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II) – Picolínico-Fenilalanina en NaCl 1,0 M a 25°C ....................................................................................................................................... 44 Tabla 3.13. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II)- Ácido Picolínico- Metionina en NaCl 1,0 M a 25°C............................................................................................................................. 48 Tabla 3.14. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II)-Picolínico-Serina en NaCl 1,0 M a 25°C ................................................................................................................................................. 51 ix Tabla 3.15. Constantes de equilibrio del Sistema Ni(II)-Picolínico-Treonina en NaCl 1,0 M a 25°C ......................................................................................................................................... 55 Tabla 3.16. Comparación entre las constantes de estabilidad reportados en la bibliografía para el sistema M2+-Pic-L y los obtenidos en este trabajo. .................................................................... 58 Tabla 3.17. Comparación de bandas de absorción de espectros UV-Vis reportados en la bibliografía para el sistema M2+-Pic-L y los obtenidos en este trabajo. ...................................... 59 Tabla A.1. Los Valores de Log β de los complejos ternarios de Ni(II) incluyendo PM y diferentes aminoacidos, usando I = 0.50 M KNOᴣ y 30°C [26]. ................................................... 68 Tabla B.1. Constantes de estabilidad (log10 βp,q,r,s ) de complejos ternarios de Ni(II)–H2Dipic– HL, donde HL corresponde al los aminoacidos Gly, Pro, α-Ala, and β-Ala, studied in 1,0 M NaCl a 25 °C [27]................................................................................................................................. 70 x ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Ácido Picolínico ..................................................................................................... 9 Figura 1.2. Estructura general de un aminoácido..................................................................... 12 Figura 1.3. Aminoácidos polares sin carga (a. Serina y b. Treonina) ....................................... 12 Figura 1.4. Aminoácidos no polares o hidrófobos (a. Metionina y b. Fenilalanina) ................. 12 Figura 1.5. Fenilalanina .......................................................................................................... 14 Figura 1.6. Metionina ............................................................................................................. 15 Figura 1.7. Serina ................................................................................................................... 16 Figura 1.8. Treonina ............................................................................................................... 17 Figura 1.9. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)L] ....................................................... 20 Figura 2.1. Montaje experimental ........................................................................................... 22 Figura 3.1. Especie zwiteriónica del ácido picolínico .............................................................. 30 Figura 3.2. Gráfico de Z (pH) del ácido picolínico ................................................................. 31 C Figura 3.3. Diagrama de distribución de especies del ácido picolínico .................................... 31 Figura 3.4. Especie zwitteriónica de la fenilalanina ................................................................ 33 Figura 3.5. Gráfico de Z (pH) de la Fenilalanina .................................................................... 34 C Figura 3.6. Diagrama de distribución de especies de la Fenilalanina ....................................... 35 Figura 3.7. Especie zwitteriónica de la metionina ................................................................... 36 Figura 3.8. Gráfico de Z (pH) de la Metionina ....................................................................... 37 C Figura 3.9. Diagrama de distribución de especies de la Metionina .......................................... 37 Figura 3.10. Especie zwitteriónica de la Serina ....................................................................... 38 Figura 3.11. Gráfico de ZC (pH) de la Serina .......................................................................... 39 Figura 3.12. Diagrama de distribución de especies de la Serina .............................................. 40 Figura 3.13. Gráfico de Z (pH) de la Treonina ....................................................................... 41 C Figura 3.14. Especie zwitteriónica de la treonina .................................................................... 42 Figura 3.15. Diagrama de distribución de especies de la Treonina .......................................... 42 Figura 3.16. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Phe* ................................................ 43 B Figura 3.17. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Phe en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. ............... 45 Figura 3.18. Espectro UV-vis del complejo sintetizado a partir del sistema Ni(II)- HPic-Phe, a 25°C y relacion 1:1:1 en DMSO ................................................................................................ 47 xi Figura 3.19. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Met .................................................. 48 B Figura 3.20. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Met NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. ................. 49 Figura 3.21. Gráfico de ZB(pH) del sistema Ni(II)-HPic-Ser ................................................... 51 Figura 3.22. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Ser en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. ............... 53 Figura 3.23. Espectro UV-vis del complejo sintetizado a partir del sistema Ni(II)-HPic-Ser en NaCl 1,0 M a 25°C y relacion 1:1:1 en agua y DMSO ............................................................... 54 Figura 3.24. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Thr*................................................. 55 B Figura 3.25. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Thr en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. ............... 57 Figura 3.26. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)Phe] .................................................. 60 Figura 3.27. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)Ser] ................................................... 60 Figura A.1. Curvas de distribucion de complejos ternarios Ni(II)-gly-PM [26]. ........................ 68 Figura B.1. Diagrama de distribución de especies para los sistemas ternarios: (a) Ni(II)–dipic– HGly,(b) Ni(II)–dipic–HPro, (c) Ni(II)–dipic–Hα-Ala, bajo las condiciones MT = 3 mmol.dm−3 y proporción R = 1 : 1 : 1 [27] ........................................................................................................ 69 Figura B.2. Diagrama de distribución de especies para el sistema ternario: Ni(II)–dipic–Hβ-Ala, bajo las condiciones MT = 3 M y proporción R = 1 : 1 : 1 [27]. .................................................... 70 xii SÍMBOLOS: NOMENCLATURA, UNIDADES Y ABREVIATURAS Nomenclatura Concentración de ácido fuerte H0 Concentración de la base A0 Concentración en equilibrio de protones en solución h Concentración total de protones HT Número promedio de moles de protones disociados por mol de metal ZB Número promedio de moles de protones disociados por mol de ligando ZC Potencial de difusión de unión líquida j Potencial estándar Eº Potencial de celda E Volumen de base V Volumen inicial de acido VO Concentración en equilibrio del complejo Constante de estabilidad de un complejo Medidas de fuerza electromotriz de protones Fem (H) Electrodo de referencia REF Electrodo de vidrio EV Solución en equilibrio S Suma de mínimos cuadrados pH -log h xiii Unidades Gramo g Logaritmo negativo de la constante de disociación de un ácido débil pKa Medida de la acidez o alcalinidad de una solución pH Micro gramo μg Mili molar (mmol.dm-3 ) mM Nano molar nM Mili voltio mV Mililitro mL Abreviaturas Ácido picolínico Hpic Picolinato Pic Metionina Met Fenilalanina Phe Treonina Thr Serina Ser 2, 2-dipiridilo dipy QAS tris(o-fenilarsinofenil) arsina X Halógenos Dimetil sulfóxido DMSO xiv 1 INTRODUCCIÓN Generalmente, la mayoría de las personas suelen asociar los nuevos medicamentos con avances de la medicina. Sin embargo, la mayoría de las sustancias que nos ayudan a superar las enfermedades tienen su origen y gran parte de su desarrollo, en la química. La química ha contribuido con muchos adelantos que han sido claves en la conservación de la vida y que nos permiten vivir más años, y sentirnos más saludables. La química es una ciencia central, y como tal, se enlaza con muchas otras sub-disciplinas, entre ellas la biología y, a través de ella, con la medicina. La química medicinal o química farmacéutica se encarga de la síntesis de compuestos que puedan ser utilizados en medicina como agentes curativos, de tratamiento o prevención de enfermedades en seres humanos y animales. Además, se encarga del estudio de las drogas preexistentes, sus propiedades biológicas y su relación entre la actividad y su estructura [1]. El diseño de un nuevo medicamento, ciertamente, no es nada fácil. La primera etapa en la creación de un medicamento es su descubrimiento, y en ese punto la química juega un papel fundamental en la identificación y producción de nuevas sustancias biológicamente activas, las cuales pueden tener una amplia variedad de orígenes. En muchos casos esas sustancias son productos naturales aislados de plantas (como el ácido salicílico, atropina, codeína, entre otras) o animales (como la heparina, antitripsina alfa, catgut, entre otras), y otras veces son productos de síntesis (a veces obtenidos por error) [1] . Sin embargo, a medida que incrementa nuestro conocimiento, estamos más cerca de crear moléculas especialmente diseñadas para una determinada acción biológica. Una segunda etapa en la creación de medicamentos conlleva la modificación de esos compuestos para mejorar sus características, hacerlos más activos, disminuir su toxicidad, mejorar la forma en que el organismo los puede absorber y también la forma en que puede 2 eliminarlos una vez que han cumplido su función [1] . Finalmente, la química se ocupa de desarrollar e implementar los procesos por los cuales esa sustancia puede ser producida en cantidad suficiente para llegar a los pacientes, y también los métodos para el control de calidad del producto. Aunque la biología se asocia tradicionalmente con los elementos, carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, que son los elementos “clásicos” de la química orgánica, existen al menos 20 elementos inorgánicos que tienen un papel fundamental en los procesos biológicos. La mayoría de los elementos inorgánicos con importancia biológica se presentan en cantidades muy pequeñas en los seres vivos (trazas, microtrazas y ultramicrotrazas) y sólo a partir de los años 80 se han desarrollado las técnicas y metodologías adecuadas para detectar su presencia en los organismos así como para estudiar sus funciones biológicas [2] . La química bioinorgánica se encarga del estudio de la reactividad química de los elementos y compuestos inorgánicos en los sistemas biológicos. El uso de metales en la práctica médica ciertamente no es nada nuevo. Los metales preciosos, como el oro y la plata, atrajeron a antiguos curanderos chinos, egipcios, griegos e indios para utilizarlas en la cura de varios tipos de enfermedades. El cobre y el hierro también se han utilizado desde la antigüedad en las terapias a base de metales [3]. Hoy en día, las aplicaciones terapéuticas de la química inorgánica en medicina son variadas, abarcando muchos aspectos de la introducción de los iones metálicos en el cuerpo (o su eliminación intencional) con fines terapéuticos o de diagnóstico. A pesar de todos los avances logrados en la química bioinorgánica, aún hay muchos problemas de los que se dispone poca información y se pueden considerar éstos como los nuevos retos de la química bioinorgánica para el presente siglo. Uno de los intereses del uso de complejos metálicos en medicina es la búsqueda de un medicamento insulinomimético eficiente para el tratamiento de la diabetes mellitus. La diabetes mellitus (DM) es una de las enfermedades con mayor prevalencia y repercusión socio-sanitaria, no sólo por su elevada frecuencia, sino también por el impacto de las complicaciones crónicas de la enfermedad o el papel que desempeña como factor de riesgo de la patología cardiovascular [4]. Esta enfermedad aparece cuando el páncreas no produce insulina suficiente o cuando el organismo no utiliza eficazmente la insulina que produce. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el mundo hay más de 347 millones de personas con diabetes y la muerte a causa de esta enfermedad podría duplicarse entre 2005 y 2030 [5]. 3 Una nueva era de la investigación biomédica inició con el descubrimiento de la insulina en 1922. Inyecciones diarias de insulina a pacientes con déficit de insulina bajaron su alto nivel de glucosa en sangre a valores normales e interrumpieron un trastorno metabólico de otro modo fatal [6] . Sin embargo, esta droga adolece de algunas limitaciones, como, pérdida progresiva de su acción terapéutica y diversos efectos secundarios como hipoglicemia, hepatoxicidad, trastornos gastrointestinales y ganancia de peso [7]. Dentro del cuerpo humano, la insulina estimula la captación de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos de la circulación de la sangre para su posterior almacenamiento o utilización. La glucosa se almacena como glucógeno en el hígado y el tejido muscular, los ácidos grasos como los triglicéridos en el tejido adiposo, y los aminoácidos como proteínas en el tejido muscular. La insulina también inhibe la acción de otras hormonas que desencadenan la degradación del glucógeno, lípidos y las proteínas en glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, respectivamente [6]. Es por esta razón que la insulina es el pilar del tratamiento de los pacientes diabéticos Tipo I (dependientes de insulina) y muchos Tipo II (independientes de la insulina). Los pacientes insulino-dependendientes, deben colocarse una o dos horas antes de cada comida una inyección subcutánea sobre el estómago para poder asimilar correctamente sus alimentos, debido a que la administración oral de insulina hasta ahora es ineficaz en los mamíferos. Desde el descubrimiento de la insulina, la investigación ha demostrado la importancia indiscutible de la insulina en el tratamiento de diabetes. Sin embargo, los investigadores, en particular en las últimas tres décadas han estado buscando insulino-substitutos para ayudar en la terapia de la enfermedad, y de esta manera dejar a un lado las dolorosas e incómodas inyecciones subcutáneas. La meta es encontrar un medicamento oral eficaz, que permita que los pacientes con esta enfermedad tengan una mejor calidad de vida. Lo anterior es particularmente válido para la diabetes de tipo II (no insulinodependiente), que representa alrededor del 90 % de los pacientes diabéticos [5] .En estos pacientes, el páncreas continúa produciendo insulina. Sin embargo, los pacientes permanecen en estado hiperglucémico debido a que el músculo, hígado y tejidos adiposos no responden eficientemente a la insulina. Este fenómeno, conocido como resistencia a la insulina. Desde el inicio del tratamiento para la diabetes se ha pensado en el uso de metales como método alternativo a la insulina. En el siglo XIX, se comenzó a recomendar el uso de vanadio en 4 los seres humanos en casos de estados patológicos como la desnutrición, la anemia, la tuberculosis y la diabetes. Lyonnet y Martin observaron en 1899 que los pacientes diabéticos tratados con vanadato de sodio tenían menos glucosa excretada en la orina. Sin embargo, varias décadas después del descubrimiento de la insulina, unos 23 años más tarde, los sustitutos de insulina no fueron considerados como potenciales agentes terapéuticos [6]. En los años siguientes (1980-1987) se examinó la acción insulinomimética de sales de vanadio en una gran variedad de células y tejidos sensibles a la insulina. Resultó que una sal de vanadio sencilla (Orto-Vanadato de sodio) añadida al agua potable, podría revertir gran parte de la sintomatología de ratas diabéticas, lo cual resultó ser de gran impacto [3] . Además, se probó que algunas sales de vanadio activan el transporte de hexosa en los tejidos adiposo y muscular aunque en concentraciones relativamente altas. El vanadato inhibe varios sistemas de enzimas, clave del metabolismo en el hígado, tejidos musculares y adiposos, todos los cuales actúan de manera colectiva hacia la utilización o almacenamiento de la glucosa en las células a entrar, así como el bloqueo de las acciones de las hormonas que se oponen a la insulina la acción [6]. Estos resultados estimulan a la búsqueda de un nuevo medicamento oral que contenga agentes antidiabéticos basados en la actividad insulinomimética de las especies de vanadio. Sin embargo, las especies de vanadio, que en principio deberían ser oralmente activas en el sistema gastrointestinal, inevitablemente se vuelven inactivas [8]. La notable actividad oral de los complejos de vanadio se atribuye a su buena absorción en las células gastrointestinales. Una gran variedad de compuestos de vanadio han sido estudiados con la finalidad de encontrar la correlación entre la actividad y la estructura de coordinación de los complejos de vanadio, tratando de dilucidar el mecanismo de actividad insulinomimética y los efectos del vanadio en el receptor de insulina. Esto debido a que es necesario comprender la farmacocinética de estos compuestos si se pretende desarrollar algún agente terapéutico que sea adecuado [8]. Sin embargo, hasta ahora ninguno de ellos combina las características necesarias de absorción, estabilidad en los fluidos corporales, bajo índice de toxicidad, y especificidad en la imitación de las respuestas biológicas de la insulina. Los complejos que contienen vanadio han mostrado ser prometedores como pro-fármacos disponibles por vía oral que alivian la mayor parte de los síntomas de la diabetes: azúcar en la sangre, niveles elevados de lípidos, y complicaciones secundarias cada vez más perjudiciales, 5 incluyendo enfermedades del corazón, cataratas, riñón y neuropatías. En 1985, luego de varias investigaciones, algunos científicos llegaron a la concusión que una sal de vanadio sencilla (OrtoVanadato de sodio) añadida al agua potable, podría revertir gran parte de la sintomatología de ratas diabéticas, lo cual resultó ser de gran impacto [3]. Aunque son múltiples los hallazgos positivos al utilizar complejos de vanadio como centro metálico en complejos insulinomiméticos, estos tienden a dar origen a especies muy inestables en solución, y por lo tanto muy difíciles de estudiar para realizar los cambios correspondientes, de manera que funcionen eficientemente. Debido a esto, se ha buscado un metal alternativo, como lo es el Níquel, del cual se piensa se puedan obtener especies más estables a distintos pH, las cuales se puedan aislar para estudiar su actividad in vitro. En los sistemas biológicos, el níquel en solución puede formar complejos con algunas moléculas orgánicas; este elemento y sus diferentes compuestos, se encuentran ampliamente distribuidos en el ambiente, incluyendo plantas y animales usados para el consumo humano. El Níquel ha sido encontrado en múltiples formas de vidas, una de ellas son las bacterias Archaea (incluyendo los metanógenos, los termoacidófilos, y la halobacterias) las cuales son muy ricas en enzimas y coenzimas que contienen níquel. En la naturaleza este elemento es necesario para llevar a cabo los pasos iniciales en la utilización bioquímica de H2, CO, CH4, y otros compuestos C1, al menos en un ambiente anaeróbico. Estos pasos implican la química de organoníquel, a pesar de que apenas comienza a comprenderse cómo sucede esto en detalle. De todos los elementos de transición del periodo 4 en la tabla periódica, la bioquímica del níquel es la que menos se comprende, lo cual lo convierte en un excelente foco de estudio [9]. En 1980 el Níquel fue reconocido como un elemento catalítico significativo en una serie de metaloenzimas, y uno de los desafíos de la bioquímica moderna está en descubrir su papel en la síntesis de las hidrogenasas (H2ase), CO deshidrogenasa (CODH), metanógenos y ureasas. En el caso de la CO deshidrogenasa (CODH) el níquel puede provocar tres reacciones que son particularmente interesantes para la química organometálica: la reducción de CO 2 atmosférico a CO, la síntesis de acetil coenzima a partir de CO [9], y la oxidación del hidrógeno. Los cambios de oxidación indican que el núcleo de níquel es la parte activa de la enzima llamada hidrogenasa, la cual está presente en la enzima metil CoA reductasa y en reparaciones en ácidos nucleicos [10]. 6 Además se ha encontrado que una enzima de Ni cataliza el último paso de los metanógenos que reducen CO2 a CH4 (si estos procesos se controlaran podría ser una solución al exceso de CO 2 en el ambiente). Si bien muchos químicos al igual que biólogos, han realizado grandes esfuerzos para revelar el papel del níquel, la función fisiológica aún permanece confusa e incierta. Generalmente, se busca preparar modelos de compuestos que imiten la estructura de los complejos metálicos en el sistema biológico, para así determinar las propiedades químicas que permitan conocer la relación estructura – función de dichos compuestos en organismos vivos [11] .También debe tomarse en cuenta que en la mayoría de los casos, la función biológica de los compuestos viene regulada por la geometría y la estereoquímica de coordinación [12] . Por lo tanto, en vía de resolver este rompecabezas, es necesario un estudio profundo de la química de coordinación de estos compuestos de níquel. I.1 Objetivo general Realizar la especiación química de los complejos ternarios de NiII con ácido picolínico, con cada uno con los ligandos (L= serina, treonina, metionina, fenilalanina) basados en mediciones pH-potenciométricas, y tratar de aislar alguna especie mayoritaria a un determinado pH a fin de caracterizarla en estado sólido. I.2 Objetivos específicos  Determinar mediante medidas potenciométricas las constantes de disociación, a 25 ºC y medio iónico NaCl 1,0 M, de los equilibrios ácido-base de los ligandos (L = serina, treonina, metionina, fenilalanina).  Determinar mediante medidas potenciométricas, a 25 ºC y medio iónico de NaCl 1,0 M, las constantes de formación de los complejos ternarios de NiII – ácido picolínico con los ligandos (L = serina, treonina, metionina, fenilalanina) para conocer la especiación química de dichos complejos en solución acuosa.  En caso de identificar especies únicas o mayoritarias a determinado pH, se buscará establecer las condiciones de síntesis que permitan aislar y caracterizar las mismas en su forma pura, utilizando técnicas espectroscópicas comunes CAPÍTULO 1. FUNDAMENTO TEÓRICO 1.1 Química del níquel El níquel posee cinco estados de oxidación posibles (Ni0, Ni1+, Ni2+ Ni3+ Ni4+). En solución (acuosa o no acuosa), el estado de oxidación dos es el único importante para el níquel, exceptuando algunos pocos complejos en los cuales este metal se halla en otros estados de oxidación. La reacción de reducción de Ni(II) a Ni(0) viene dada por la siguiente ecuación: (Ec.1.1) A pesar de que solo uno de los estados de oxidación es común (Ni2+), la química del níquel dista mucho de ser simple, a causa de interconversión compleja de diversas estructuras octaédricas, tetraédricas, y cuadrado planas, y también, por la formación de polímeros compartiendo átomos ligantes. La estereoquímica del níquel en estado de oxidación II se resume en la tabla 1.1. Tabla 1.1. Estereoquímica del níquel en estado de oxidación II (Ni2+) Estado de oxidación Ni2+, d 8 a Estado más común [13]. Número de coordinación Geometría Ejemplo 4a Cuadrada NiBr2(PEt3)2, [Ni(CN)4]2- 4a Tetraédrica NiCl42-, NiCl2(PPh3)2 5 Pirámide Cuadrada [Ni(CN)5]3- 5 Bipirámide Trigonal [NiX(QAS)]+ 6a Octaédrica NiO, [Ni(dipy)3]+2 8 Uno de los factores que influyen en la presencia del níquel en las diferentes formas de vida es la solubilidad sus compuestos en agua, que es un factor importante en todas las rutas de absorción del cuerpo humano. Está es variable, así los cloruros, sulfatos y nitratos de níquel son solubles en agua, mientras que los carbonatos, sulfuros y óxidos de níquel no lo son. La base de estos estudios la constituye la especiación química de un elemento, cualquiera que sea, esencial o tóxico, debido a que la forma química en la que un compuesto entra en el cuerpo determina su absorción y propiedades de transporte; por lo tanto, define también su actividad biológica y fisiológica [14]. En este sentido el níquel cuenta con una notable ventaja, debido a que los complejos de níquel en estado de oxidación dos pueden formar múltiples estructuras, las cuales están determinadas por el número de ligandos coordinantes y la naturaleza de los mismos. Considerando lo anterior, se espera obtener en los complejos de este metal las características necesarias de absorción, estabilidad en los fluidos corporales, bajo índice de toxicidad, y especificidad en la imitación de las respuestas biológicas de la insulina. Los experimentos realizados consisten en observar la formación de las distintas especies del complejo deseado a diferentes pH, por lo cual es de gran importancia para este proyecto conocer las constantes de estabilidad de la hidrólisis del ion Ni2+. Si el ión tiene una tendencia mayor por hidrolizarse que a la formación de los complejos de interés se tendrían que cambiar las condiciones de reacción o los reactantes. Sin embargo, como es posible notar en la tabla 1.2, las constates de hidrólisis del ion Ni2+ son negativas y por lo tanto el ión prefiere estar libre en solución a hidrolizase, lo cual es conveniente, debido a que está disponible para la formación de los complejos de interés. Tabla 1.2. Constantes de estabilidad de la hidrólisis (log βpq) del ion Ni(II) estudiado en NaCl 1,0 M a 25 °C. [15] Equilibrio Ni2+ + H2O Ni2+ + 2 H2O 4Ni2+ + 4 H2O [Ni(OH)]- + H+ log βpq -9,4 ± 0,1 [Ni(OH)2] + 2H+ -16,94 ± 0,04 [Ni4(OH)4]4- + 4H+ -27,73 ± 0,03 Dispersión (σ) 0,0096 9 1.2 Química de los ligandos El estudio de los monoácidos de la piridina como, el ácido picolínico (2-piridin carboxílico), ácido nicotínico (3-piridin-carboxilico) y ácido isonicotínico (4-piridin-carboxilico) comenzó en la década de los años 40-50 del siglo XX, coincidiendo con los primeros trabajos exhaustivos sobre ácidos carboxílicos. Los ácidos piridincarboxílicos y sus derivados están presentes en muchos productos naturales como alcaloides, vitaminas y coenzimas [10] . Además tienen una amplia variedad de propiedades fisiológicas que los convierten en ligandos versátiles para la formación de complejos con algunos iones metálicos. Es por esa razón que son de particular interés en la química medicinal durante las últimas décadas. El ácido 2-piridin carboxílico o ácido picolínico, contiene un grupo carboxílico en posición orto al nitrógeno en el anillo piridínico, el cual se comporta como un ligando bidentado (el cual coordina a través del átomo de nitrógeno y el grupo COO-) con muchos iones metálicos, como por ejemplo cobalto (III), cobre (II), cromo (VI), manganeso (II), vanadio (III) y paladio (II) [6]. En el cuerpo humano el ácido picolínico se encuentra como intermediario en el paso de degradación del aminoácido triptófano, el cual es esencial en la nutrición humana. Es por esa razón que el ácido picolínico es un suplemento alimenticio aprobado por la FDA (Food and Drug Administration, por sus siglas en inglés) [15]. A continuación, se muestra el ácido picolínico en la Figura 1.1. O OH N Figura 1.1. Ácido Picolínico Debido a su capacidad de estabilizar los complejos de iones metálicos y a su versatilidad de coordinación, los aminocarboxilatos y ácidos piridincarboxílicos, son ligandos muy utilizados por la comunidad científica para la obtención de complejos. Es impresionante la cantidad de ligandos de esta naturaleza que se han estudiado, destacando, por ejemplo: tetrametilendiamina – tetracético (tmdta), etilendiamina – tetracético (edta), 1,3 diaminopropano – N,N,N’,N’ – 10 tetracético (trdta), trielilentetranim-N,N,N’,N’’,N’’’,N’’’- hexacético (ttha), N-(2-piridilmetil)imino-diacetato (pda) [11, 12] y otros de estructura más sencilla, entre los cuales se encuentra el ácido 2,6 piridindicarboxílico (H dipic) y el ácido 2-piridincarboxílico (Hpic) [16, 17] 2 . Este último, el ácido picolínico, es la base principal de los complejos ternarios estudiados en este trabajo. En 1995 se encontró que el complejo bis(picolinato)oxovanadio(IV), VO(Pic)2 [18] , con alta actividad insulinomimética, exhibe un efecto hipoglucémico en estreptozotocina (STZ), diabetes tipo 1 inducida en animales. El ácido picolínico como ligando de complejos metálicos es beneficioso, debido a que hace el complejo menos tóxico para los mamíferos, ya que este se encuentra en su organismo, y la administración oral se hace más factible debido a que promueve la absorción de varios metales a través del intestino delgado. Investigadores como Sakurai han estudiado la actividad insulinomimética de complejos basados en ácido picolínico y una serie de iones de la primera serie de transición, encontrando actividad en alguno de estos complejos [15]. En la actualidad se han realizado múltiples estudios acerca de la actividad insulinomimética de complejos con metales de transición utilizando ácido picolínico o sus derivados como ligando. Para dichos estudios se encuentran reportados centros metálicos como por ejemplo el cinc [7] , vanadio [19, 20], cobre [18] y níquel [15, 20]. Además, se han reportado complejos como el Cr(Pic)3, cuyo nombre comercial es Cromax®, y es utilizado como aditivo alimenticio. Se ha demostrado que este complejo de cromo ayuda a pacientes diabéticos en el control de los niveles de glicemia, debido a que incrementa y regula la secreción de la insulina [15] . Además se conoce que el picolinato de zinc tiene un efecto curativo contra el virus simple del herpes. Debido a la versatilidad del ácido picolínico como ligando, y a sus antecedentes como agente insulinomimético, se ha decidido utilizarlo como ligando primario en el estudio de su interacción frente a níquel (II) como el ion metálico, y los aminoácidos serina, treonina, metionina y fenilalanina como ligandos secundarios, preparados en medio acuoso, a 25°C y utilizando NaCl 1,0 M como medio iónico. Como es sabido, el Ni(II) forma fácilmente complejos con ligandos que tienen oxígeno y nitrógeno, tal como el ácido picolínico, por lo cual podría utilizarse para acomplejar el metal que se encuentre disuelto en soluciones acuosas. De esta manera se eliminaría el riesgo de cáncer, debido a que, hasta ahora no hay evidencias de que sean cancerígenos cuando están combinados [15] . Al igual que en la sección anterior, es de gran interés conocer las constantes de acidez del 11 ácido picolínico, y de esta forma conocer cuál será su especie predominante en medio acuoso. Dicha información se muestra en la tabla 1.3, mostrada a continuación: Tabla 1.3. Constantes de acidez (log βpr) del ácido picolínico estudiado en NaCl 1,0 M a 25°C [15] Equilibrio H2pic+ Hpic + H+ Hpic Pic- + H+ . log βpq -1,77 ±0,04 -5,24 ± 0,05 Dispersión (σ) 0,033 Como es posible observar, las constantes de hidrolisis del ion Ni2+ (ver tabla 1.2 en la sección 1.1) y las constantes de acidez del ácido picolínico son negativas, lo cual es positivo para fines del proyecto debido a que estos iones se encontrarán en solución, disponibles para la formación de las distintas especies del complejo de interés. Además es de gran relevancia conocer si la unión del ion Ni2+ con el ácido picolínico es espontánea, y conocer las distintas especies que pueden formarse. Esta información se encuentra reportada en la tabla 1.4. Como es posible observar en dicha tabla, los equilibrios están favorecidos hacia la formación de las especies de [Ni(Pic)n]m, pues las constantes de formación de las mismas son positivas. Esto lo hace un buen blanco para el estudio de la unión de estas especies con los aminoácidos bajo estudio. Tabla 1.4. Constantes de formación (log βpqr) de los complejos de Ni(II)-ácido picolínico estudiados en NaCl 1,0 M a 25°C [15]. Equilibrio Ni2+ + Hpic log βpqr [Ni(Pic)]+ + H+ 1,59 ± 0,05 Ni2+ + 2Hpic [Ni(Pic)2] + 2 H+ 2,12 ± 0,05 Ni2+ + 3Hpic [Ni(Pic)3]- + 3 H+ 1,47 ± 0,06 Dispersión (σ) 0,049 Los ligandos secundarios a utilizar para los complejos de tipo [NiL1L2] son aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas que poseen un grupo carboxilo y un grupo amino situado sobre el 12 carbono α (Ver figura 1.2). Cada uno de los aminoácidos posee también una cadena lateral o grupo R. COOH R C H NH2 Figura 1.2. Estructura general de un aminoácido. Los grupos R varían en estructura, en tamaño y en su tendencia a interacciones con el agua, lo cual constituye un reflejo de su polaridad. La clasificación de estos ligandos según sus grupos R (cuando se hallan en disolución acuosa a pH próximo a 7,0) es: 1) no polares o hidrófobos, 2) polares sin carga, 3) con carga positiva, 4) con carga negativa. Los aminoácidos escogidos para ser utilizados como ligandos secundarios son de los grupos no polares o hidrófobos (Metionina y Fenilalanina) y polares sin carga (Serina y Treonina) (ver figuras 1.3 y 1.4, respectivamente) [21]. O HO C* O OH NH2 HO C* OH NH2 (a) (b) Figura 1.3. Aminoácidos polares sin carga (a. Serina y b. Treonina) O O S C* C* OH NH2 NH2 (a) OH (b) Figura 1.4. Aminoácidos no polares o hidrófobos (a. Metionina y b. Fenilalanina) 13 Los aminoácidos utilizados como ligandos son de gran beneficio en el diseño de complejos de interés bioquímico o medicinal. Esto se debe a que, al tratarse de moléculas presentes en el cuerpo, en el caso de introducir especies metálicas con aminoácidos coordinados, hay menos posibilidad de que el complejo sea rechazado por el organismo, o se vuelva tóxico. Este hecho es de gran importancia, debido a que estos complejos son pensados y diseñados para que tengan un posible efecto insulinomimético sobre pacientes con diabetes. Además, tres de los ligandos utilizados en el presente trabajo están clasificados como aminoácidos esenciales (no pueden ser sintetizados por el organismo, sino ingeridos a través de los alimentos), por lo que su introducción al organismo es beneficiosa al menos como fuente para su obtención, dado que una baja ingesta de los mismos es perjudicial en el desarrollo correcto del organismo. Un metal con propiedades y estructuras variables según los ligandos, que tenga coordinados un ligando primario con comprobadas propiedades insulinomiméticas y ligandos secundarios que estén presentes en la sangre (por lo cual el organismo humano los puede reconocer) es la fórmula ideal para un posible complejo con actividad insulinomimética. Además, los compuestos propuestos se obtienen a partir de ligandos bidentados que permiten una mayor estabilización del complejo, por lo cual puede hacerse factible aislar alguna de les especies en su estado sólido. El poder aislar una especie definida permitiría hacer una caracterización más completa a la misma, con la finalidad, a futuro, de llevar a cabo pruebas de actividad insulinomimética in vitro y de la capacidad antidiabética in vivo en animales experimentales. Existe gran variedad de valores de pH a los que debe enfrentarse cualquier medicamento, cuya vía de administración es oral, antes de llegar a su punto de acción. En consecuencia, la formación de un complejo ternario que está pensado para uso medicinal, debe tener en cuenta una descripción de la especiación de estos complejos en fluidos biológicos. Debido a que, dichos complejos ternarios pueden ser de gran importancia en la absorción, los procesos de transporte del níquel (II) y/o complejos, e incluso en su actividad fisiológica [10]. Por otra parte, debido a que cualquier compuesto después de ser absorbido por el organismo puede experimentar transformaciones de intercambio de ligandos, en el cual puede ocurrir una reacción entre el ion metálico potencial y biomoléculas ligantes presentes en fluidos biológicos o tejidos [14] , es necesario estudiar la especiación química tomando en consideración algunos de estos bioligandos. En el entorno biológico existen gran diversidad de ligandos capaces de coordinarse al níquel, entre los cuales se encuentran los componentes de bajo peso molecular del 14 plasma sanguíneo, las proteínas, nucleótidos y algunos aminoácidos, tales como serina, treonina, metionina y fenilalanina [14, 20]. El ácido 2-amino-3-fenilpropanoico o mejor conocido como fenilalanina, es un aminoácido aromático, no polar y neutro, esencial para los seres humanos (ver figura 1.5). Es uno de los aminoácidos más hidrófobos y su símbolo es F en código de una letra y Phe en código de tres letras. O C* OH NH2 Figura 1.5. Fenilalanina Este aminoácido se encuentra en el cerebro, y ayuda a formar neurotransmisores que trabajan en los centros del estado de ánimo del cerebro y para producir noradrenalina y otras sustancias químicas, como la dopamina y epinefrina. Además, se ha visto que la fenilalanina tiene la habilidad de bloquear ciertas enzimas, las encefalinasas en el sistema nervioso central, que normalmente se encargan de degradar las hormonas naturales parecidas a la morfina. Estas hormonas se llaman endorfinas y encefalinas, y actúan como potentes analgésicos endógenos [22]. Es por tanto efectiva como tratamiento para el dolor de espalda baja, dolores menstruales, migrañas, dolores musculares, de artritis reumatoide y de osteoartritis. Asimismo es usada en tratamientos antidepresivos, regulador del ritmo cardiaco y como un estimulante cerebral. También, ayuda a resolver problemas de pigmentación de la piel, debido a que interviene en la producción del colágeno, fundamentalmente en la estructura de la piel y el tejido conectivo [22]. En pequeñas cantidades la fenilalanina es beneficiosa para múltiples procesos en el organismo humano. Por lo tanto, no es ilógico pensar que utilizarla como ligando secundario en complejos con interés fisiológico, podría otorgar propiedades beneficiosas para el organismo. A su vez, la metionina o ácido 2-amino-4-metiltiobutanoico es un aminoácido neutro, no polar que contiene un átomo de azufre y, es el primer aminoácido en la síntesis de cualquier 15 proteína. Su símbolo es M en el código de una letra y Met en el de tres letras. Su fórmula molecular es C5H11NO2S y se muestra a continuación en la Figura 1.6. O S C* OH NH2 Figura 1.6. Metionina Dentro de las funciones más importantes de la metionina en el organismo humano está el hecho de ser un antioxidante de gran alcance y una buena fuente de azufre para el cuerpo. Además, la metionina es un intermediario en la biosíntesis de otros aminoácidos como la cisteína, la carnitina, la taurina, la lecitina, y otros fosfolípidos. En consecuencia, es uno de los principales elementos de consolidación de las proteínas implicadas en la formación de células y tejidos. También, está encargada de transportar la grasa hasta las células para convertirla en energía, y lograr así un rendimiento muscular óptimo en todos los sentidos. Por lo tanto, evita la acumulación de la misma en las arterias y el hígado. [22] Adicionalmente, para la formación de cartílago en las articulaciones es necesario el azufre proveniente de la metionina. En el caso de que en el organismo haya poca disponibilidad de azufre, para las personas sanas, no se produce ningún problema a largo plazo. Sin embargo, en las personas que sufren de artrosis, una deficiencia de azufre es un agente determinante, pues en investigaciones recientes se ha demostrado que el cartílago de las personas sanas posee aproximadamente tres veces más azufre que el cartílago de los pacientes con artrosis [23] . Debido a sus múltiples funciones en el organismo, la metionina es utilizada por los médicos en tratamiento para enfermedades hepáticas, depresión, osteoartritis, debilidad muscular, acumulación del colesterol, trastorno de cabello, piel o uñas, y puede ser de ayuda para el tratamiento del párkinson, entre otras afecciones. Tomando en cuenta lo anteriormente mencionado, podemos decir que el uso de la metionina en un complejo pensado como medicina de consumo oral, puede tener beneficios adicionales en 16 caso de que este sea desplazado del centro metálico, por alguna molécula en el sistema gastrointestinal o sanguíneo. Por otra parte, la serina o ácido 2-Amino-3-hidroxipropanoico es un aminoácido polar, pero no cargado a pH neutro (ver figura 1.7). Su símbolo es S en código de una letra y Ser en código de tres letras. Forma parte del centro activo de muchas enzimas gracias a su grupo -OH. Es precursor de otros aminoácidos como glicina, cisteína y, de esfingolípidos [22]. O HO C* OH NH2 Figura 1.7. Serina A pesar de ser clasificada como un aminoácido nutricional no esencial, hay evidencias que indican que la L-serina posee un importante mecanismo para mantener la homeostasis celular en el Sistema Nervioso Central (SNC). La serina es un componente primario de fosfatidilserina (FS), el principal fosfolípido soluble en grasa endógeno en el cerebro, que determina la integridad y fluidez de las membranas celulares o el medio ambiente interno de las células, fundamental para la comunicación de célula a célula, la regulación del crecimiento celular, etc. Se ha demostrado que fosfatidilserina mejora el estado de ánimo, la memoria y agudeza mental [24]. Este aminoácido también ayuda a la producción de anticuerpos y la inmunoglobulina, los cuales son esenciales para un sistema inmunológico saludable. Además, la presencia de serina se requiere para crear el triptófano, que a su vez se utiliza para producir serotonina. La serina tiene múltiples funciones dentro del organismo entre ellas está la hidratación de la piel, participa en la síntesis de la porfirina, creatina y purina, es necesaria para el correcto metabolismo de las grasas y ácidos grasos, estimula la síntesis de glucosa en el hígado y evita la hipoglucemia, entre otras [25]. 17 No se conoce hasta ahora alguna contraindicación al consumo de este aminoácido. Por el contrario, su presencia trae muchos beneficios, por lo que se piensa que puede ser un ligando con potencial para su estudio. Análogamente, La Treonina o ácido 2-amino-3-hidroxibutanoico es un aminoácido polar, no cargado a pH neutro. Su símbolo es T en código de una letra y Thr en código de tres letras. Se le considera un aminoácido esencial. Su fórmula molecular es C4H9NO3, se puede observar su estructura a continuación en la figura 1.8. O HO C* OH NH2 Figura 1.8. Treonina A pesar de ser un aminoácido esencial para los procesos de nuestros organismos la treonina es uno de los menos conocidos, en comparación con la metionina y la fenilalanina [22]. En el cuerpo humano la Treonina tiene la principal función de desintoxicar el hígado, además de esto facilita la absorción de otros nutrientes, participa en la formación de colágeno, elastina y esmalte de los dientes, ayuda a proteger de las infecciones intestinales, favorece la digestión. Su carencia puede ocasionar una serie de trastornos, como mala absorción de nutrientes, predisposición a padecer infecciones intestinales e hígado graso. Además, participa en muchas funciones que involucran a la glicina y es importante metabólicamente en el crecimiento muscular del esqueleto, enzimas digestivas, proteínas inmunes (presentes en alta concentración), y fuentes de energía (a través del ciclo de Krebs). 1.3 Antecedentes de estudio de equilibrios en solución de complejos de níquel Desde hace muchos años los científicos, han realizado estudios pH-métricos para la obtención de constantes de estabilidad de complejos binarios y ternarios de metales de transición. Y ciertamente, el estudio de los complejos de níquel no ha sido una excepción. Sin embargo, pocos han sido los estudios encontrados en la literatura, acerca de complejos ternarios de Ni2+ con 18 aminoácidos y ácido picolínico o sus derivados. A continuación, se describirán algunos de los estudios que se consideraron relevantes en esta investigación. En 1979, Mohammed y sus colaboradores, reportaron las constantes de estabilidad de complejos ternarios de Ni(II) con piridoxamina (PM) y ligandos secundarios (L)glicina, DLalanina, DL-valina, y β-fenilalanina; determinados por titulaciones pH-métricas, a 30°C y utilizando KNO3 0,5 M como medio iónico. Las proporciones estudiadas del sistema PM:L:M2+fueron l:l:l, 2:1:1, 1:2:1, 3:1:1, and 1:3:1 [26]. Las constantes de estabilidad fueron determinadas utilizando el programa MINIQUAD 75 (se pueden observar en la tabla A.1, en el apéndice A), siguiendo la siguiente reacción de equilibrio: ( ) (( ) ( )) (Ec.1.2) Donde L- y PM- son las especies desprotonadas de los aminoácidos y de la piridoxiamina, M2+ es Ni2+. En dicho estudio, los datos experimentales dieron a conocer, el diagrama de distribución de especies (que se muestra en la figura A.1, del apéndice A), donde se observa que las especies formadas son la 1:1:1:1, 1:1:1:0 y 1:2:1:0 (siendo l: p: q: r la relación de los coeficientes estequiométricos). Es posible visualizar, que la relación entre la basicidad de los ligandos, y la tendencia para la formación del complejo ternario, no es clara. Lo cual, no es sorprendente, dado que, el carácter básico de los aminoácidos es similar [26]. Se demostró además, que los complejos ternarios que contienen un quelato de cinco y de seis miembros son favorecidos respecto a los correspondientes quelatos de cinco y de seis miembros de los complejos binarios. Este hallazgo es razonable, ya que los quelatos de seis miembros de PM son menos estables que las de los quelatos de cinco miembros de aminoácidos. También, se observó que pH [26] 8, la especie mayoritaria es la 1:1:1:0 . Más recientemente en el año 2011, se reportaron las constantes de estabilidad de complejos binarios y ternarios de níquel (II) con los aminoacidos (Glicina, α-alanina, β-alanina y prolina) y el ácido dipicolínico como ligandos. Estos complejos se estudiaron a 25 °C, por medio de las mediciones de la fuerza electromotriz, emf (H), utilizando 1,0 M NaCl como el medio iónico. La data experimental fue analizada, al igual que en este trabajo, por medio del programa 19 computacional de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP, teniendo en cuenta la hidrólisis de níquel (II) de cationes y las reacciones ácido / base de los ligandos cuyas constantes de equilibrio se mantiene fija durante el análisis [27]. Las medidas del sistema Ni (II)–H2Dipic–aminoácido, fueron realizadas usando las proporciones R = 1 : 1 : 1, 1 : 1 : 2, y 1:2:1, y siguiendo la siguiente reacción de equilibrio: [ ( ) ( ) ( ) ] (Ec.1.3) Donde H2Dipic denota el ácido dipicolínico, HL representa el aminoácido en estudio, y [Niq (OH) p (H2Dipic) r (HL) s] 2q-p denota el complejo (p, q, r, s). El análisis de los datos experimentales en este sistema, dio a conocer las diferentes constantes de formación de los complejos (se pueden observar en la tabla B.1, en el apéndice B), y el diagrama de distribución de especies (que se muestra en la figura B.1, del apéndice B), demostrando así la formación de las especies: Ni(Dipic)HL, [Ni(Dipic)L]− y [Ni(Dipic)L(OH)]2− [27]. En esta publicación se observó la gran estabilidad de los complejos ternarios de Ni2+ con los aminoácidos Gly, Pro y α-Ala, debido a que, todos ellos tienen valores Δlog10 K´´ positivos. Por otro lado, en el sistema ternario β-Ala, los complejos binarios son más estables que el uno ternario, como se muestra por el valor negativo de Δlog10K´´. Toda esta información corrobora los hallazgos encontrados con los diagramas de distribución de especies, en el que la especie mayoritaria entre 2 pH 9 para los complejos ternarios de Ni2+ con los aminoácidos Gly, Pro y α-Ala, es la especie [Ni(Dipic)L]−, menos para el sistema ternario β-Ala. [27]. 1.4 Formas de enlace de los ligandos al ion Ni2+ Si se estudia la forma de coordinación de los aminoácidos a centros metálicos, se encontrará que, en la mayoría de literaturas proponen la unión del mismo mediante el nitrógeno de la amina terminal, y el oxígeno del grupo COO- [28, 29, 30]. Sin embargo, en algunos casos se reporta la unión a través del grupo COO- , y un grupo electronegativo contenido en el grupo R, (como por ejemplo, la unión de la cisteína a través del oxígeno del grupo COO- y el azufre del grupo R [31]) Además, también se han reportado casos en los que el impedimento estérico es bajo, y se puede formar la unión de los aminoácidos de forma tridentada, mediante el nitrógeno de la amina terminal, el oxígeno del grupo COO- y un grupo electronegativo contenido en el grupo R (como 20 es el caso de la histidina, cuya unión al níquel en ciertos complejos se ha probado ser a través nitrógeno de la amina terminal, el oxígeno del grupo COO- y el nitrógeno del imidazol [32]). A su vez, el ácido picolínico en múltiples estudios ha demostrado su unión a los iones metálicos a través del nitrógeno de la piridina y el oxígeno del grupo COO- [6, 17, 32, 33]. Como es de esperarse, la unión del aminoácido al ión metálico será de la forma en que este le proporcione mayor estabilidad al complejo final. Al analizar los aminoácidos de interés durante este trabajo, se puede notar que la coordinación más probable de los aminoácidos en el sistema estudiado, es a través de la forma tradicional, mediante el nitrógeno de la amina terminal, y el oxígeno del grupo COO-. En consecuencia, se espera que la forma de los complejos de níquel (II), con ácido picolínico (Hpic) y los aminoácidos (L), sea como se muestra en la figura1.9, dicha estructura se ha reportado anteriormente para complejos similares, donde muestra una estructura planar cuadrada, y con isomería trans [32]. Ni O O O O N NH 2 C* R Figura 1.9. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)L] En este trabajo se eligió trabajar con níquel (II) como el ion metálico, ácido picolínico (Hpic) y los aminoácidos serina, treonina, metionina y fenilalanina; preparados a 25°C y NaCl 1,0 M como medio iónico. Se estudiaron las diferentes especies de complejos de Ni2+ que coexisten en equilibrio a distintos pH, con la finalidad de aislar la especie que se encuentre en mayor proporción. La caracterización de las especies en solución, se realizó mediante una titulación pHpotenciométrica, donde la data experimental se analizó con el programa computacional de mínimos cuadrados, LETAGROP. CAPÍTULO 2. SECCIÓN EXPERIMENTAL 2.1 Metodología Experimental Para llevar a cabo el presente trabajo, se desarrolló la parte experimental en el laboratorio de Equilibrios en Solución del Prof. Vito Lubes (USB, Dpto. de Química) donde se encontraban disponibles los equipos, materiales y reactivos necesarios para llevar a cabo la investigación. 2.1.1 Reactivos utilizados: Los siguientes reactivos fueron obtenidos de fuentes comerciales y utilizados sin purificación previa, excepto en los casos en los que se especifique lo contrario. Son productos de uso general durante todo el trabajo descrito.  NiCl2.6H2O (Merck p.a)  Cloruro de sodio, NaCl  Ampollas de HCl y NaOH 0.1000 M Titrisol (Merck p.a.)  Ácido picolínico (Hpic) Merck 98 %  Biftalato de potasio  Serina, Treonina, Metionina y Fenilalanina Merck p.a (Se utilizó la mezcla racemica de los aminoacidos, es decir L y D estereoisómeros están presentes en un 50%)  Fenolftaleína  Nitrógeno molecular libre de CO2  Agua tridestilada  EDTA, BDH AnalaR. p.a.  Ni(CH3COO)2.4H2O (Merck p.a)  Dimetilformamida (Merck p.a)  Dimetil sulfóxido (Merck p.a) 2.1.2 Equipos utilizados  Termostato RMG Lauda Brinkman 22  pH metro Thermo Orion 420A+  Electrodo de vidrio con referencia interna  Vaso de titulación Metrohm con tapa de tres bocas y chaqueta termostabizable  Material de vidrio clase A  Balanza analítica Mettler  Material volumétrico calibrado  Espectrofotómetro de UV-visible con arreglo de diodos Agilent 8453 2.2 Procedimiento Experimental El cloruro de níquel hexahidratado y el acido picolínico se utilizaron sin mayor purificación. Las soluciones de HCl y NaOH fueron preparadas utilizando ampollas de 100,00 mM titrisol Merck. Con el fin de mantener las soluciones libres de O2 y CO2 disuelto, se utilizó agua tridestilada previamente hervida. -En cuanto a la estandarización: Base (NaOH): estandarizado con biftálato de potasio, (fenolftaleína como indicador ácido-base). Ácido (HCl): estandarizado con la base (fenolftaleína como indicador ácido-base). Los experimentos se realizaron en una atmosfera de nitrógeno, con el fin de mantener inerte el medio (en ausencia de O2 y CO2). Para fijar la temperatura a 25 ºC se utilizó un vaso de titulación Metrohm con tres bocas y paredes termostatizadas por donde pasa agua a 25 ºC. Con el fin de hacerle seguimiento a la formación de los complejos se usó un pH-metro y un electrodo de vidrio de referencia interna como se muestra en la figura 2.1 a continuación: Figura 2.1. Montaje experimental 23 2.2.1 Calibración del electrodo por el Método de Gran. Antes de comenzar cada experimento se procedió a la calibración del electrodo, lo cual consiste en una titulación ácido-base fuerte, en este caso HCl y NaOH, para determinar los parámetros Eº y del potencial de difusión de unión liquida. Los valores de los parámetros E° y j del electrodo pueden variar ligeramente entre un experimento y otro, por lo que se hace necesario calibrar el instrumento antes de cada medición. Se registró el valor del potencial a diferentes volúmenes de base agregados, de manera de obtener alrededor de diez puntos por cada calibración, sin llegar al equilibrio ácido – base, para evitar la desestabilización de la medida. Luego, los datos obtenidos se trataron a través del método de Gran. Las medidas de la fuerza electromotriz fem (H), se llevaron a cabo mediante la pila REF// S/ EV, donde REF= es el electrodo de referencia plata-cloruro de plata; S= solución el equilibrio y EV=electrodo de vidrio. Dado que la ecuación de Nernst relaciona el potencial de celda en base al potencial estándar de la pila y la concentración de protones, se puede obtener la concentración de los iones H+ en solución. (Ec.2.1) Dónde: E = potencial de la pila. Eº = potencial estándar de la pila. h = concentración de protones en solución. J = constante relacionada con el potencial de difusión en la unión liquida. Si se titula una solución de ácido fuerte con una solución de base fuerte se cumple el siguiente balance: (Ec.2.2) Dónde: HT = concentración total de protones HO = Concentración de ácido fuerte VO = volumen inicial de ácido AO = Concentración de la base V = volumen de base. 24 Como primera aproximación se considera que el término j.h = 0 en la ecuación de Nernst (Ec.2.1) y despejando h queda la siguiente ecuación: ( – (Ec.2.3) ) Según el método de Gran, si tomamos en cuenta la ecuación (2.2) y la (2.3) en un sistema ácido base fuerte a pH < 5 HT = h. Por lo tanto si despejamos tenemos la siguiente ecuación: ( – (Ec.2.4) ) Luego reordenamos la ecuación 2.4 y queda la siguiente ecuación: ( ) ( ) ( – Posteriormente, se realiza una gráfica de (V0 + V). 10 ) (E) / 59,16 ( ) (Ec.2.5) en función del volumen de base V. Y de la pendiente (m) se obtiene el valor preliminar de E°. ( ) (Ec.2.6) Luego se toma la data experimental y se introduce en el programa computacional de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP, a fin de minimizar la función de las sumas de mínimos cuadrados (U) [33] ( – ) (Ec.2.7) Se introduce el valor preliminar de E° obtenido en la parte anterior y se obtienen los valores corregidos de E° y j. Conocidos estos valores y haciendo uso de la ecuación de Nersnt, podemos conocer el pH de cada punto de la titulación con solo medir el potencial con el pH metro. 2.2.2 Determinación de las constantes de ionización de los ligandos Primero se prepararon soluciones madre de los ligandos con unas concentraciones de 62,5 mM. Se procedió a añadir en cada caso una alícuota de solución madre de ligando y otra alícuota de la disolución de HCl preparada previamente, con el fin de protonar completamente el ligando. A continuación se tituló la solución con NaOH a fin de obtener los valores de pKa. Para las reacciones ácido-base de los ligandos se consideró la siguiente reacción: 25 (Ec.2.8) Donde HnL representa a los ligandos. 2.2.3 Determinación de constantes de formación de complejos ternarios A fin de determinar los diversos complejos que se forman en la solución se realizó, de manera análoga, la determinación de la constante de formación de los complejos ternarios. Las medidas potenciométricas se realizaron con las siguientes relaciones metal/ Hpic/ligando: Sistema Ni2+-Hpic-Ligando, R=1/1/1,1/2/1,1/1/2 2.3 Tratamiento de datos Los datos experimentales obtenidos en cada paso, fueron analizados mediante la versión NERNST/LETA del programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP [14]. Los datos pueden ser expresados en términos de la funciones de formación Zc (pH, H, HL) para el sistema H+- ligando y ZB (pH, H, B) para los sistemas Ni2+-Hpic-Ligando 2.9 y 2.10: ( – ) (Ec.2.9) ( – ) (Ec.2.10) Dónde: ZB = número promedio de moles disociados de protones por mol de metal. ZC = número promedio de moles disociados de protones por mol de ligando. H = concentración analíticas de H+ B = concentración analítica de Ni2+ Kw = producto iónico del agua. El criterio de ajuste consiste en minimizar las sumas de mínimos cuadrados (Ec.2.11 y 2.12), donde ZB* y ZC* son los respectivos valores calculados según las funciones (Ec.2.13 y2.14), ( ) (Ec.2.11) ( ) (Ec.2.12) 26 ( ( ( (Ec.2.13) ) ( (Ec.2.14) ) La bondad del ajuste se aprecia al conseguir los modelo (p, r, pr)nk, ó (p, q, r, s pqrs)nk, que den el menor valor de las sumas de mínimos cuadrados (Ec.2.11 y 2.12), o bien, de las dispersiones (Ec.2.15 y 2.16), donde n es el número de puntos experimentales y nk el número de especies, respectivamente. ( ( ) ) ( ( ( ( )) )) (Ec.2.15) (Ec.2.16) 2.4 Síntesis de complejos del sistema Ni(II)-HPic-Ser y Ni(II)-HPic-Phe en relación 1:1:1. 2.4.1 Procedimiento de la síntesis del complejo NiPicSer El procedimiento contemplo lo siguiente: Primero se pesó 1,01 mmoles de la sal de acetato de níquel y 1,01 mmoles de la serina, estos fueron diluidos en una cantidad mínima de agua nanopura para su disolución (5,00 mL). Posteriormente se procedió a mezclar dicha disolución durante 30 minutos con un agitador magnético a velocidad baja. Luego se pesó 1,01mmoles de ácido picolínico y se agregaron a la disolución anterior (observando un cambio visible de color, de verde a azul, lo cual demuestra que ocurrió una reacción en solución) y se dejó mezclar dicha disolución durante otros 30 minutos. Seguidamente se midió el pH de la solución resultante, y se llevó hasta el pH deseado, con una solución de NaOH (pH = 5,7 donde la proporción del complejo de NiPicSer es 94 %). Al llegar a dicho pH, se observó la precipitación de un sólido azul claro; y se continuó mezclando durante 30 minutos con un agitador magnético a velocidad baja. Pasado el tiempo, se filtró el sólido, y se colocó la solución saturada del complejo en una capsula de Petri (se dejó reposar, a fin de favorecer la lenta cristalización del complejo de níquel). Finalmente el sólido fue lavado varias veces para eliminar cualquier especie en solución, ajena al complejo, y se le realizaron pruebas de solubilidad (cuyos resultados se encuentran en la tabla 2.1), y posteriormente se realizaron los espectros UV-VIS. El porcentaje de rendimiento para las síntesis fue de 33 %. Análisis elemental calculado para C9H10N2NiO5.C2H4O2: C: 38.30; H: 4.09; N: 8.12; Ni: 17.02; O: 32.47. Análisis elemental experimental: C: 38.61; H: 4.22; N: 7.96. 27 2.4.2 Procedimiento de la síntesis del complejo NiPicPhe El procedimiento contemplo lo siguiente: Primero se pesó 1,00 mmoles de la sal de cloruro de níquel y 1,00 mmoles de fenilalanina (fue necesario agregar 2,00 mmoles de NaOH para la disolución de la fenilalanina), estos fueron diluidos en una cantidad mínima de agua nanopura para su disolución (5mL). Posteriormente se procedió a mezclar dicha disolución durante 30 minutos con un agitador magnético a velocidad baja. Luego se pesó 1,00 mmoles de ácido picolínico y se agregaron a la disolución anterior (observando un cambio visible de color, de verde a azul, lo cual demuestra que ocurrió una reacción en solución) y se dejó mezclar dicha disolución durante otros 30 minutos. Seguidamente se midió el pH de la solución resultante, y se llevó hasta el pH deseado, con una solución de NaOH (pH= 6,2 donde la proporción del complejo de NiPicPhe es 87 %). Al llegar a dicho pH, se observó la precipitación de un sólido azul claro; y se continuó mezclando durante 30 minutos con un agitador magnético a velocidad baja. Pasado el tiempo, se filtró el sólido, y se colocó la solución saturada del complejo en una capsula de petri (se dejó reposar, a fin de favorecer la lenta cristalización del complejo de níquel). Finalmente el sólido fue lavado varias veces para eliminar cualquier especie en solución, ajena al complejo, y se le realizaron pruebas de solubilidad (cuyos resultados se encuentran en la tabla 2.1), y posteriormente se realizaron los espectros UV-VIS. El porcentaje de rendimiento para las síntesis fue de 44 %. Análisis elemental calculado C15H14N2NiO4.C3H8O: C: 51.34; H: 5.27; N: 6.65; Ni: 13.94; O: 22.80. Análisis elemental experimental: C, 51.51; H, 5.92; N, 6.99. Tabla 2.1. Solubilidad del complejo sintetizado Solvente Fórmula Ni–Pic-Phe Ni–Pic-Ser Agua H2O No soluble Poco soluble Dimetilformamida HCON(CH3)2 No soluble No soluble Dimetil sulfoxido (CH3)2SO Moderadamente Soluble soluble CAPÍTULO 3. RESULTADOS Y DISCUSIONES Como se describió anteriormente, el objetivo principal de este trabajo es conocer la especiación de los complejos ternarios formados por los sistemas Ni(II)-Hpic con cada uno de los cuatro aminoácidos a estudiar (L= serina, treonina, metionina, fenilalanina) basados en mediciones pHpotenciométricas. Para ello, fue necesario determinar previamente las constantes de ionización del níquel, el ácido picolínico y los aminoácidos a las condiciones experimentales. Para cada uno de los sistemas estudiados es importante conocer todas las reacciones que pudieran tener lugar en los experimentos, de forma tal que puedan ser tomadas en cuenta. En este capítulo se muestran los resultados obtenidos en las mediciones potenciométricas y la discusión de los resultados se encuentra de manera sucesiva a cada sistema. 3.1Constantes de ionización de los ligandos Las constantes de ionización de los ligandos fueron determinadas mediante los equilibrios mostrados en las ecuaciones 3.1 y 3.2. Los datos experimentales [H, B, C, Eo, J, (v, E)np]ns (ns = nº de experimentos, np = n° de puntos en cada experimento) fueron tratados utilizando el programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP [33], como se explicó anteriormente (ver capítulo 2, metodología experimental sección 2.3). L - + H+ HL (Ec.3.1) L- + 2H+ H2L+ (Ec.3.2) Las constantes de ionización (Tabla 3.1) a 25 ºC, NaCl 1,0 M, están bastante cercanas a los valores reportados en la literatura, considerando las diferencias en fuerza iónica y medio iónico [34, 35] . 29 Tabla 3.1. Valores de β de los ligandos estudiados. pr Equilibrio Hpic Phe Met Ser log β log β log β log β log β 5,22 (1) 8,95(2) 9,04(1) 8,952(9) 8,81(2) 6,83 (8) 11,23(4) 11,19(2) 11,16(2) 10,97(2) 0,001479 0,03216 0,01773 0,01401 0,01695 pr L- + H+ HL L- + 2H+ H2L+ Dispersion ( ) pr pr Thr pr pr Nº de puntos 55 56 62 65 66 Nº de titulaciones 2 2 2 2 2 Concentración de 62,50 62,40 62,50 64,28 63,09 1,7-7,0 1,9-10,2 1,8-9,9 1,8-9,7 1,8-9,6 -3 Ligando (mmol.dm ) Intervalo pH Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ (log10β)] Los valores de log β para cada ligando presentado en la tabla 3.1pueden ser expresados como pr constantes de formación global (pKn) bajo la hipótesis de que estos representan diferentes equilibrios múltiples. La constante global es la suma algebraica entre las constantes de ionización consecutivas [36]: ( ) ( ) ( ) ( ) (Ec.3.3) 3.1.1 Sistema Ácido Picolínico H+ - Pic (HL) Haciendo uso de la (Ec.3.3) y los datos de la tabla 3.1, se realizaron los cálculos de los pKa correspondientes a las desprotonaciones de este ligando. En este caso los valores de pKa para el sistema H+ - Pic, se muestran a continuación en la tabla 3.2: 30 Tabla 3.2. Valores de pKa, para el sistema H+ - Pic, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. Equilibrio pKa HL+ H+ 1,61 (9) H2L+ 5,22 (1) L- + H+ HL 0,001479 Dispersión ( ) Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] En esta tabla es posible observar que solo fueron encontrados dos valores de pK a:, el primer valor pK1 es igual a 1,61, el cual corresponde a la desprotonación del ácido carboxílico del ácido picolínico (especie H2L+) y el segundo valor pK2, es igual a 5,22 está relacionado con la desprotonación del protón de la piridina, debido a que este valor es bastante cercano al reportado para el pKa de la piridina protonada el cual es 5,24 [34]. En consecuencia, es posible deducir que la especie HL es la correspondiente a la especie zwitteriónica del ácido picolínico la cual se muestra en la figura 3.1, a continuación: H+ N O - O Figura 3.1. Especie zwiteriónica del ácido picolínico Los datos resultantes de introducir la data experimental en el programa de mínimos cuadrados LETAGROP, se expresaron en términos de las funciones de formación Z c (pH) en la figura 3.2, donde Zc representa el número promedio de moles de protones disociados por mol de ligando. Es posible observar un muy buen ajuste de los datos con el modelo propuesto, acorde con el valor de (ZC) obtenido. 31 Figura 3.2. Gráfico de Z (pH) del ácido picolínico C En la figura 3.2 se puede observar que el ácido picolínico pierde un protón a un pH más bajo que 2, para pasar a ser la especie zwitteriónica HL. Sin embargo, como el intervalo de estudio es de 1,7 pH 7, no es posible visualizar gráficamente en qué punto ocurre esta pérdida. Sin embargo, es posible visualizar una segunda pérdida de un protón para formar la especie iónica L-, lo cual es concordante con los dos pKa encontrados. La figura 3.3 muestra el diagrama de distribución de especies del ácido picolínico a diferentes pH. Este diagrama fue realizado tomando en cuenta los pKa encontrados para este ligando, donde podemos ver la prevalencia de la especie H2L+ a pH menores a 2, mientras que la especie mayoritaria entre 2 pH 5 es la especie HL. En condiciones menos ácidas, la especie 5, es la iónica L-. Por lo tanto, será favorecida la formación del complejo con mayoritaria, a pH cualquiera de estas especies del ácido picolínico dependiendo de si son la especie mayoritaria a ese determinado pH. H₂L⁺ 80 % Ligando L⁻ HL 100 60 40 20 0 1 2 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 Figura 3.3. Diagrama de distribución de especies del ácido picolínico 32 Además, es posible notar que los valores de pKa encontrados tienen un buen ajuste con los pKa reportados, como puede observarse en la tabla 3.3. En dicha tabla, es posible observar que los valores de pKa encontrados, se acercan mucho más a aquellos valores cuya concentración del medio iónico es igual (aun con métodos de obtención diferentes), y difiere significativamente cuando esta es diferente (como se ve en la referencia [37] ). Por consiguiente, es posible observar que, la concentración del medio iónico influye significativamente en la determinación de las constantes de disociación; además podemos afirmar que, el programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP, es un método eficiente para la obtención de constantes de disociación en medio iónico. Tabla 3.3. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Pic y los obtenidos en este trabajo. Medio Concentración Temperatura pKa1 pKa2 Referencia (M) (0C) NaCl 0 25 1,01 5,39 [37]* NaCl 1 25 1,77(4) 5,24(5) [15] NaCl 1 25 1,57(5) 5,07(3) [38] NaCl 1 25 1,61 (9) 5,22(1) Este Iónico trabajo Nota: * errores no reportados 3.1.2 Sistema Fenilalanina H+ - Phe (H2L) Al igual que en el caso anterior, se realizaron los cálculos de los pKa correspondientes a las desprotonaciónes de este ligando. En este caso los valores de pKa para el sistema H+ - Phe, se muestran a continuación en la tabla 3.4: 33 Tabla 3.4. Valores de pKa, para el sistema H+ - Phe, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. Equilibrio pKa HL+ H+ 2,28(6) H2L+ 8,95(2) L- + H+ HL 0,03216 Dispersión ( ) Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] En la tabla 3.4 están contemplados los dos valores de pKa calculados para la fenilalanina, el primer valor pK1 es igual a 2,28, el cual corresponde a la desprotonación del ácido carboxílico de la fenilalanina (especie H2L+). El segundo valor pK2, es igual a 8,95, el cual está relacionado con la desprotonación del protón de la amina. Por consiguiente, es posible inferir que la especie HL es la correspondiente a la especie zwitteriónica de la fenilamina la cual se muestra en la figura 3.4 a continuación: O C* O - + NH3 Figura 3.4. Especie zwitteriónica de la fenilalanina Si contrastamos los valores de las constantes de disociación de la fenilalanina encontrados en este trabajo, con los reportados en diferentes bibliografías (como se ve en la tabla 3.5), es posible notar que tienen un buen ajuste; a pesar de que, no se conoce el medio iónico en el cual fueron determinadas dichas constantes, ni su concentración. Por este motivo, las diferencias existentes entre las constantes de disociación pueden atribuirse, a la diferencia entre los métodos de obtención de dichas constantes. 34 Tabla 3.5. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Phe y los obtenidos en este trabajo. Temperatura pKa1 pKa2 Referencia 25 2,2 9,3 [39]* 25 2,6 9,2 [40]* 25 2,20 9,31 [41]* 25 2,28(6) 8,95(2) Este 0 ( C) trabajo Nota: * errores y medio iónico no reportados El intervalo de estudio para este caso es de 1,9≤ pH ≤ 10,2. Es posible visualizar gráficamente (ver figura 3.5) la primera desprotonación para dar paso a la especie HL (zwitteriónica) y la segunda pérdida de protón para formar la especie iónica L-, lo cual es congruente con los dos pKa encontrados. También es posible observar que la especie zwitteriónica de la fenilalanina es la especie que más prevalece en el rango de pH estudiado. Figura 3.5. Gráfico de Z (pH) de la Fenilalanina C En la figura 3.6 se observa el diagrama de distribución de especies de la fenilalanina a diferentes valores de pH. Este diagrama fue realizado tomando en cuenta los pKa encontrados para este ligando. Se puede observar la prevalencia de la especie H2L+a pH menores a 3, mientras 35 que la especie mayoritaria entre 3 pH 9, con más de un noventa por ciento, es la especie HL. 10) es la iónica, L-. Por lo A valores de pH más altos, vemos que la especie mayoritaria (pH tanto, será favorecida la formación del complejo con cualquiera de estas especies del ácido picolínico dependiendo de si son la especie mayoritaria a ese determinado pH. % Ligando 100 HL H₂L⁺ 80 L⁻ 60 40 20 0 1 2 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 Figura 3.6. Diagrama de distribución de especies de la Fenilalanina 3.1.3 Sistema Metionina H+ - Met (H2L) De la misma forma se hallaron los valores de pKa para el sistema H+ - Met, los cuales se muestran a continuación en la tabla 3.6: Tabla 3.6. Valores de pKa, para el sistema H+ - Met, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. Equilibrio pKa HL+ H+ HL H2L+ L- + H+ Dispersión ( ) 2,15(3) 9,04(1) 0,01773 Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] En la tabla anterior se observan los dos valores de pKa correspondientes a la desprotonación del ligando. El pK1 es igual a 2,15, el cual es debido a la desprotonación del ácido carboxílico de la metionina (especie H2L+). El segundo valor encontrado pK2, es igual a 9,04, el cual está relacionado con la desprotonación de la amina. Por lo tanto, se puede suponer que la especie HL 36 es la correspondiente a la especie zwitteriónica de la metionina, y esta se muestra a continuación en la figura 3.7: O S C* O - + NH3 Figura 3.7. Especie zwitteriónica de la metionina Al comparar los valores de las constantes de disociación de la metionina determinados en este trabajo, con los reportados en la bibliografía (ver tabla 3.7), se puede observar que están en buen acuerdo. Por esta razón, es posible aseverar que el uso del programa LETAGROP, es una manera eficaz de obtener de constantes de disociación de un sistema, mediante mediciones potenciométricas. Tabla 3.7. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ Met y los obtenidos en este trabajo. Temperatura pKa1 pKa2 Referencia 25 2,1 9,3 [39]* 25 2,3 9,2 [40]* 25 2,20 9,05 [41]* 25 2,15(3) 9,04(1) Este (0C) trabajo Nota: * errores y medio iónico no reportados En la figura 3.8 se puede observar la función de formación Zc (pH). Es posible ver que la metionina en su forma H2L+ pierde un protón a pH menor a 3 para dar paso a su especie zwitteriónica HL. La molécula se mantiene en esa forma hasta pH mayor a 8 donde comienza a 37 perder otro protón para formar la especie L-. Por lo tanto, es posible apreciar que en el rango de pH estudiado (1,8≤ pH ≤9,9) la especie mayoritaria es la zwitteriónica (HL). Figura 3.8. Gráfico de Z (pH) de la Metionina C La figura 3.9 muestra el diagrama de distribución de especies de la metionina dependiente del pH. Se puede ver la prevalencia de la especie H2L+a pH menores a 3, mientras que la especie mayoritaria entre 3 pH 9, con casi un cien por ciento, es la especie HL. A pH 9 la especie mayoritaria es la iónica L-. Por lo tanto, será favorecida la formación del complejo con la especie mayoritaria a ese determinado pH. En el intervalo de interés en este trabajo, la especie mayoritaria es la especie zwitteriónica, por lo tanto se espera que esta sea la especie unida al metal en los complejos. HL % Ligando 100 L⁻ H₂L⁺ 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 pH 7 8 9 10 Figura 3.9. Diagrama de distribución de especies de la Metionina 38 3.1.4 Sistema Serina H+ - Ser (H2L) Para el sistema H+ - Ser se encontraron dos pKa los cuales se encuentran reportados en la tabla 3.8. Tabla 3.8. Valores de pKa, para el sistema H+ - Ser, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. Equilibrio pKa HL+ H+ 2,21 (1) H2L+ 8,95 (1) L- + H+ HL 0,01401 Dispersión ( ) Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] Los valores encontrados para las dos desprotonación son 2,21 y 8,95. El primero (pK1) es debido a la desprotonación del ácido carboxílico de la serina (especie H2L+), mientras que el segundo valor encontrado pK2, está relacionado con la pérdida del protón de la amina. La primera desprotonación da paso a la formación de la especie zwitteriónica de la serina (HL) mostrada a continuación en la figura 3.10. O HO C* O - CH3 Figura 3.10. Especie zwitteriónica de la Serina Si observamos la tabla 3.9, podremos notar que, las constantes de disociación de la serina determinadas en este trabajo, haciendo uso del programa LETAGROP, tienen un buen ajuste con las constantes reportadas en la literatura. 39 Tabla 3.9. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ - Ser y los obtenidos en este trabajo. Temperatura pKa1 pKa2 Referencia 25 2,2 9,2 [39]* 25 2,2 9,2 [40]* 25 2,19 9,21 [41]* 25 2,21 (1) 8,95(1) Este 0 ( C) trabajo Nota: * errores y medio iónico no reportados A partir de los datos obtenidos se realizó la gráfica de la función de formación Zc (pH), la cual se muestra en la figura 3.11. Esta muestra que la serina pierde un protón a pH menores a 3, formando así la especie zwitteriónica (HL), la cual se mantiene hasta pH 8, donde la serina comienza la pérdida de su segundo protón para dar paso a la especie L -. Figura 3.11. Gráfico de ZC (pH) de la Serina A continuación, en la figura 3.12, se exhibe el diagrama de distribución de especies de la serina a diferentes pH´s donde es posible observar que a pH menores a 2,5 predomina la especie H 2L+. La especie mayoritaria entre 3 pH 9 es la especie HL. La especie mayoritaria a pH 9 es la iónica L-.Al igual que en los otros casos de los aminoácidos en el intervalo de pH de interés, la 40 especie mayoritaria en solución, con casi el cien por ciento es, la especie zwitteriónica, por lo % Ligando tanto se espera que esta sea la especie unida al metal en los complejos. 100 80 60 40 20 0 HL H₂L⁺ 1 2 L⁻ 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 Figura 3.12. Diagrama de distribución de especies de la Serina 3.1.5 Sistema Treonina H+ - Thr (H2L) A continuación se muestran los valores de pKa para el sistema H+ - Thr en la tabla 3.10 Tabla 3.10. Valores de pKa, para el sistema H+ - Thr, en NaCl 1,0 M a 25 ºC. Equilibrio pKa HL+ H+ HL H2L+ L- + H+ Dispersión ( ) 2,16(4) 8,81(2) 0,01695 Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] Se puede observar en los pKa encontrados anteriormente para los aminoácidos, que cada uno de ellos es muy similar entre sí, tanto para la primera como para la segunda desprotonación. Este hecho confirma la teoría de que la primera constante es debido a la desprotonación del ácido carboxílico del aminoácido (especie H2 L+), y que el segundo valor encontrado pK2, está relacionado con la desprotonación del protón de la amina (HL). Sin embargo, la diferencia entre los pKa entre los aminoácidos recae, en la presencia o ausencia de otros grupos ionizables próximos, presentes en las cadenas laterales, los cuales pueden aumentar o disminuir el pKa. 41 A partir de los datos obtenidos en la determinación con las constantes de disociación para el sistema H+ - Thr, se realizó una tabla comparativa (Tabla 3.11) de dichos valores en contraste con distintos autores, y se encontró que las constantes de disociación encontradas tienen un buen ajuste con la data de la literatura. Tabla 3.11. Comparación de valores de pKa reportados en la bibliografía para el sistema H+ Thr y los obtenidos en este trabajo. Temperatura pKa1 pKa2 Referencia 25 2,1 9,1 [39]* 25 2,2 9,1 [40]* 25 2,09 9,10 [41]* 25 2,16 (4) 8,81(2) Este (0C) trabajo Nota: * errores y medio iónico no reportados En la figura 3.13 se observa la gráfica de la función de formación Zc (pH). En esta se muestra que la treonina pierde un protón a pH menores a 3, formando así la especie zwitteriónica (HL) (figura 3.14), la cual se mantiene hasta pH 8, donde la treonina comienza la pérdida de su segundo protón para dar paso a la especie L -. Figura 3.13. Gráfico de Z (pH) de la Treonina C 42 O HO C* O - CH3 Figura 3.14. Especie zwitteriónica de la treonina En el diagrama de distribución observado en la Treonina (figura 3.15) se puede apreciar que, al igual que los otros aminoácidos, la especie HL predomina con más del noventa por ciento, en el rango de estudio. Por lo tanto, se espera que sea esta la especie unida al metal en los complejos. A pH menores a 2 predomina la especie H2L+, y a pH 9 la iónica L- es la especie mayoritaria. 100 H₂L⁺ % Ligando 80 HL L⁻ 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 pH 7 8 9 10 Figura 3.15. Diagrama de distribución de especies de la Treonina 3.2 Constantes de formación de complejos ternarios En esta sección se estudiará la formación de los complejos ternarios de níquel (II) con ácido picolínico (Hpic) y los aminoácidos: serina, treonina, metionina y fenilalanina, preparados en medio acuoso, a 25°C y utilizando NaCl 1,0 M como medio iónico. Las constantes de estabilidad (βp, q, r, s), fueron calculadas de acuerdo al esquema de reacción mostrado en la ecuación 3.4. [ ( ) ( )( )] ( ( )) (Ec.3.4) 43 Donde L-, representa los aminoácidos: Phe, Met, Ser, Thr , [Niq(OH)p(Pic)r(L)s] es el complejo ternario (p, q, r, s). La distribución de las concentraciones de las distintas especies en solución, se evaluaron en función de los datos provenientes de las titulaciones pH –potenciométricas, en un rango de pH, de 2-10, utilizando el programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP [33] , como se explicó anteriormente (ver capítulo 2, metodología experimental sección 2.3). 3.2.1 Sistema Ni(II)-Picolínico-Fenilalanina en NaCl 1,0 M a 25°C Para este sistema, la especiación de los complejos fue estudiada en el intervalo 2 < pH < 10. El análisis de datos fem(H) fue realizado mediante el programa LETAGROP, este indicó la formación de los complejos mononucleares [NiPicPhe], [Ni(Pic)Phe(OH)]- y [Ni(Pic) Phe2]-. Las constantes de equilibrio de la formación de dichos complejos fueron calculadas de acuerdo al esquema de reacción planteado en la ecuación 3.4. En la figura 3.16, se muestra el grafico Z B (número promedio de moles disociados de protones por mol de metal) en función del pH, donde es posible observar buena la relación entre los datos experimentales (curva puntuada) y el modelo (línea continua). Figura 3.16. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Phe* B De la figura anterior se puede observar que, en el intervalo 2 < pH < 3 ZB cambia de 3 a 1, lo cual indica que, se han liberado 2 moles de protones por mol de metal; mientras que, a pH > 4 ZB tiende a 0, por consiguiente se ha liberado 1 mol de protones por mol de metal. Además, a pH > 9 ZB cambia a -1, liberando así un último protón. El modelo que mejor ajusto a los datos experimentales, minimizando la función (U), fue el de los complejos formados en las siguientes reacciones: *Se eliminó la relación (1,1,1), debido a que los resultados obtenidos presentaban una gran dispersión 44 (Ec.3.5) ( ) ( ( (Ec.3.6) ) (Ec.3.7) ) En la tabla 3.12 se presentan las constantes de estabilidad (βpqrs) obtenidas, para el sistema Ni(II)-ácido picolínico –Fenilalanina, de los análisis realizados. Tabla 3.12. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II) – Picolínico-Fenilalanina en NaCl 1,0 M a 25°C Equilibrio Log ZB Ni2+ + Pic- + Phe Ni2+ + Pic- + Phe - + H2O Ni2+ + Pic- + 2 Phe - NiPicPhe [Ni(Pic)Phe(OH)]- + H+ [Ni(Pic) Phe2]- Dispersión ( ) 15,11(8) 7,2(1) 18,7(4) 0,08961 Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] Tomando en consideración las constantes expresadas en la tabla 3.12, fueron elaborados los diagramas de distribución de especies que se muestran en la figura 3.17, para cada una de las relaciones (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. 45 100 [Ni(Pic)(Phe)(OH)]NiPicPhe % Ni(II) 80 60 [NiPic]+ 40 Ni2+ [Ni(Pic)(Phe)2]- 20 0 [NiPhe]+ 2 4 pH 6 8 10 (a) % Ni(II) 100 [NiPicPhe(OH)]⁻ 80 [NiPic]⁺ 60 40 20 0 NiPicPhe NiPic₂ [NiPicPhe₂]⁻ [NiPhe₃]⁻ Ni²⁺ 2 4 pH 6 8 10 (b) 100 NiPicPhe [NiPicPhe(OH)]⁻ % Ni(II) 80 60 [NiPic]⁺ 40 Ni²⁺ NiPic₂ 2 [NiPhe₃]⁻ [NiPhe]⁺ 20 0 [NiPicPhe₂]⁻ 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (c) Figura 3.17. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Phe en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. 46 El diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Phe en relacion R = 1:1:1 se muestra en la figura 3.17(a), en ella podemos observar que pH 3,5 que la especie mayoritaria, con un 55 % , es el complejo [Ni(Pic)]+; mientras que, el complejo [NiPicPhe] es la especie predominante, en el intervalo de pH entre 3,5 y 8,0, represemtando un 87.4 % de la concentración total de especies en solución ;la especie [Ni(Pic)Phe(OH)]- se forma en gran cantidad a pH 8, llegando a una concentración de más del 95 % en solución. En la figura 3.17(b) se observa el diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPicPhe en relacion R = 1:2:1, el cual se muestra completamente distinto a los sistemas sistema Ni(II)-HPic-Phe en relación 1:1:1y 1:1:2, debido a que en él se muestra una mezcla de complejos en solución, sin que ninguno tenga una relevancia significativa a pH menores a 8, mientras que a pH mayores a 8 la especie más importante es la [Ni(Pic) Phe (OH)]-, con un 96 %. El diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Phe en relacion R = 1:1:2, sigue el mismo patrón descrito anteriormente para R=1:1:1, la especie mayoritaria con un 52 % , es el complejo [Ni(Pic)] + a pH 3, el complejo [NiPicPhe] es la especie mayoritaria, con un 94 %, en el intervalo 3 pH 8, mientras que para pH 8, la especie predominante es [Ni(Pic) Phe (OH)], con un 80 %. Se decidió estudiar más a fondo el sistema Ni(II)-HPic-Phe en relacion R = 1:1:1, debido a que la fenilalanina es un aminoácido hidrófobo, lo cual, facilitó el proceso de síntesis del complejo. De los intentos de síntesis del complejo [NiPicPhe], en el sistema Ni(II)-HPic-Phe en relación 1:1:1, se obtuvo un sólido azul claro, al cual se le realizó un espectro UV-vis el cual se muestra en la figura 3.18. En dicho espectro se muestra una intensa banda de absorción los 269 nm, y otra menos intensa a los 427nm. Una característica interesante para este complejo, es su fluorescencia, la cual fue descubierta mediante durante las pruebas de solubilidad realizadas. Dicha característica, se sospechó debido al comportamiento al realizar las muestras para ser medidas en el espectrofotómetro de UVvisible, donde se debió diluir la muestra muchas veces para que la banda de absorción alcanzase un rango de absorbancia aceptable, sin conseguirlo del todo. El uso de una lámpara de luz ultravioleta, corroboró su fluorescencia y se recomienda su estudio en próximos trabajos. 47 3.0 Absorbancia 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 210 260 310 360 410 460 Longitud de onda (nm) Figura 3.18. Espectro UV-vis del complejo sintetizado a partir del sistema Ni(II)- HPic-Phe, a 25°C y relacion 1:1:1 en DMSO 3.2.2 Sistema Ni(II)-Picolínico-Metionina en NaCl 1,0 M a 25°C La caracterización de las especies en solución del sistema Ni(II) - Pic-Met, mediante el programa LETAGROP, se realizó en el intervalo 2 < pH < 10. Este indicó la formación de los siguientes complejos mononucleares [NiPicMet], [Ni(Pic)Met(OH)]- y [Ni(Pic) Met2]-, cuyas constantes de formación de dichos complejos fueron calculadas de acuerdo al esquema de reacción planteado la ecuación 3.4, el cual, para este sistema en particular se muestra en las siguientes reacciones: (Ec.3.8) ( ) ( ( ) ) (Ec.3.9) (Ec.3.10) El modelo que da un mejor ajuste a los datos experimentales, minimizando la función ZB, fue el de los complejos formados en las ecuaciones 3.8 hasta la 3.10, el cual arrojó las constantes de estabilidad (βpqrs) mostradas en la tabla 3.13. En la figura 3.19, se puede observar el grafico Z B (número promedio de moles disociados de protones por mol de metal) en función del pH, donde es posible observar la buena relación entre los datos experimentales (curva puntuada) y el modelo (línea continua), lo cual nos da una buena confiabilidad en los resultados obtenidos. 48 Tabla 3.13. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II)- Ácido Picolínico- Metionina en NaCl 1,0 M a 25°C Equilibrio Log ZB Ni2+ + Pic- + Met - 15,37(4) NiPic Met Ni2+ + Pic- + Met - + H2O 7,5(1) [Ni(Pic)Met(OH)]- + H+ Ni2+ + Pic- + 2 Met - 19,9(2) [Ni(Pic) Met 2]- 0,06102 Dispersión ( ) Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] Figura 3.19. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Met B En el gráfico de Z en función del pH, se puede contemplar, que Z cambia de 3 a 1 en el B intervalo 2 pH B 3, lo cual indica que, se han liberado 2 moles de protones del complejo por mol de metal; mientras que, a pH > 4 Z tiende a 0, por consiguiente se ha liberado 1 mol de B protones por mol de metal. Además, a pH > 8 Z cambia a -1, liberando así un último protón. Los B comportamientos obtenidos en esta gráfica son bastantes similares a los obtenidos en el sistema Ni(II)-HPic-Phe. Tomando en cuenta los datos obtenidos, fueron elaborados los diagramas de distribución de especies que se muestran en la figura 3.20, para cada una de las relaciones. 49 % Ni(II) 100 [NiPicMet(OH)]⁻ NiPicMet 80 60 [NiPic]⁺ 40 Ni²⁺ 20 0 2 NiPic₂ [NiMet]⁺ 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (a) [NiPicMet(OH)]⁻ 100 80 [NiPic]⁺ % Ni(II) 60 40 20 0 NiPicMet NiPic₂ Ni²⁺ 2 [NiPicMet₂]⁻ [NiMet₃]⁻ 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (b) NiPicMet [NiPicMet(OH)]⁻ [NiPic]⁺ % Ni(II) 100 80 60 40 20 0 Ni²⁺ 2 [NiPicMet₂]⁻ NiPic₂ [NiMet₃]⁻ 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (c) Figura 3.20. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Met NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. 50 En la Figura 3.20(a), podemos observar que pH 3,2 la especie mayoritaria con un 53 % , es el complejo [Ni(Pic)]+; mientras que, el complejo [NiPicMet] es la especie predominante en el intervalo de 3,2 pH 7,9, representando el 92 % de la concentración total especies en solución; la especie [Ni(Pic)Met(OH)]- se forma en gran cantidad a pH 8, llegando a una concentración de más del 98 % en solución. El diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II) - HPic- Met en relacion R = 1:2:1, en la figura 3.20(b), se muestra completamente distinto al de la relación 1:1:1y 1:1:2, debido a que, en él se muestra una mezcla de complejos en solución, sin que ninguno tenga una relevancia significativa hasta llegar a pH= 8, luego se observa el aumento de la concentración del complejo [Ni(Pic) Met (OH)]-, hasta llegar a 95,8 %. El diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Met correspondiente a la relación R = 1:1:2, sigue el mismo patrón que en la R=1:1:1, la especie mayoritaria con un 50 % , es el complejo [Ni(Pic)] + a pH 3; el complejo [NiPicMet] es la especie mayoritaria, con un 94 %, en el intervalo 3 pH 7,4; mientras que para pH 7,4, la especie predominante es [Ni(Pic) Met (OH)]-, con un 66 %. 3.2.3 Sistema Ni(II)-Picolínico-Serina en NaCl 1,0 M a 25°C El modelo que dio un mejor ajuste a los datos experimentales del sistema Ni(II)-Pic-Ser, minimizando la función ZB, fue el de los complejos formados en las siguientes reacciones: (Ec.3.11) ( ) ( ( ) ) (Ec.3.12) (Ec.3.13) En la figura 3.21, se muestra el gráfico ZB (pH), donde se puede observar una buena correlación entre los datos experimentales (curva puntuada) y el modelo (línea continua); lo cual nos indica una buena confiabilidad en los datos obtenidos. 51 Figura 3.21. Gráfico de ZB(pH) del sistema Ni(II)-HPic-Ser Podemos notar en la figura 3.21, que existe un decrecimiento de ZB de 3 a 1, en el intervalo 2 pH 3, lo que demuestra que, se han liberado 2 moles de protones por mol de metal; luego, a pH > 3 ZB tiende a 0, por consiguiente se ha liberado 1 mol de protones por mol de metal. Además, a pH > 7 ZB cambia a -1, liberando así un último protón. A continuación, se exhiben las constantes de estabilidad (βpqrs) obtenidas para el sistema Ni(II)-ácido picolínico –Serina en la tabla 3.14. Donde es posible notar por los valores positivos de las constantes, que la formación de los complejos esta favorecida. Tabla 3.14. Constantes de equilibrio del sistema Ni(II)-Picolínico-Serina en NaCl 1,0 M a 25°C Equilibrio Log ZB Ni2+ + Pic- + SerNi2+ + Pic- + Ser - + H2O Ni2+ + Pic- + 2 Ser Dispersión ( ) NiPicSer [Ni(Pic)Ser(OH)]- + H+ [Ni(Pic) Ser 2]- 15,94(5) 8,5(1) 20,8(2) 0,07314 Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] A partir de los datos obtenidos, se realizaron los diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II) – Pic- Ser, que se muestran en la figura 3.22. En la Figura 3.22(a) se encuentra el 52 diagrama de distribución para la relación 1:1:1 del sistema estudiado, en ella se puede observar que pH 2,6 la especie mayoritaria con un 46 % , es el complejo [Ni(Pic)]+; a su vez que, el complejo [NiPicSer] es la especie predominante en el intervalo de pH entre 2,6 y 7,5, representando el 94 % de la concentración de especies total en solución ;la especie [Ni(Pic)Ser(OH)]- se forma en gran cantidad a pH 7,5, llegando a una concentración de más del 99,5 % en solución. La figura 3.22(b) muestra el diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II) - HPic-Ser en relación R = 1:2:1, el cual es significativamente diferente de los diagramas en relación 1:1:1 y 1:1:2, debido a que ,en él se muestra una mezcla de complejos en solución, sin que ninguno tenga un porcentaje significativamente relevante hasta llegar a pH =7,4, donde comienza el aumento de la especie [Ni(Pic)Ser(OH)]-, hasta llegar a un 98,7 %. A su vez, el diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Ser en relacion R = 1:1:2, en el intervalo 2,4 pH 7 el complejo [NiPicSer] es la especie mayoritaria, con un 97 % en solución; mientras que para pH entre 7 y 8,9, la especie predominante es [Ni(Pic)Ser2]- con un 57 %; a su vez, la concentración del complejo [Ni(Pic)Ser(OH)]- aumenta hasta llegar a 75 %. 100 [NiPicSer(OH)]⁻ NiPicSer % Ni(II) 80 60 [NiPic]⁺ 40 Ni²⁺ 20 0 2 3 NiPic₂ [NiSer]⁺ 4 5 pH 6 (a) 7 8 9 10 53 [NiPicSer(OH)]⁻ 100 80 60 % Ni(II) [NiPic]⁺ 40 NiPic₂ 20 0 NiPicSer [NiSer₃]⁻ [NiPicSer₂]⁻ Ni²⁺ 2 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (b) NiPicSer 100 [NiPicSer(OH)]⁻ % Ni(II) 80 60 [NiPicSer₂]⁻ Ni²⁺ 40 [NiPic]⁺ NiPic₂ [NiSer]⁺ 20 0 2 3 4 5 pH 6 7 8 9 10 (c) Figura 3.22. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Ser en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. Se decidió estudiar más a fondo el sistema Ni(II)-HPic-Ser en relación R = 1:1:1, debido a que la serina es un aminoácido polar, y además, alcanzó el porcentaje más alto (94 %) de la especies de forma [NiPicL] en los sistemas cuya relación es 1:1:1. De los intentos de síntesis del complejo [NiPicSer], se obtuvo un sólido azul claro, al cual se le realizó dos espectros UV-vis (uno utilizando agua como solvente y en el otro DMSO), los cuales se muestran en la figura 3.23. En dichos espectros, se muestra una intensa banda de absorción los 262 nm en DMSO, y 261nm en agua. Al igual que en el complejo sintetizado de [NiPicPhe], se presume fluorescencia para el complejo [NiPicSer], por lo que, de igual manera se recomienda su estudio en futuros trabajos. Absorbancia 54 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Ni-Pic-Ser en Agua Ni-Pic-Ser en DMSO 210 260 310 360 410 460 Longitud de onda (nm) Figura 3.23. Espectro UV-vis del complejo sintetizado a partir del sistema Ni(II)-HPic-Ser en NaCl 1,0 M a 25°C y relacion 1:1:1 en agua y DMSO 3.2.4 Sistema Ni(II)-Picolínico-Treonina en NaCl 1,0 M a 25°C En el sistema Ni(II)-Pic-Thr, la especiación de los complejos fue estudiada en el intervalo 2 < pH < 8. El análisis de datos fem (H) mediante el programa LETAGROP, indicó la formación de los complejos mononucleares [NiPicThr], y [Ni(Pic) Thr2]-. Las constantes de estabilidad (βpqrs) de dichos complejos fueron calculadas de acuerdo al esquema de reacción planteado en la ecuación 3.4., las cuales se encuentran reestructuradas para este sistema en las ecuaciones a continuación: (Ec.3.14) ( ) (Ec.3.15) Dichas ecuaciones son los modelos que se acercan mejor a los resultados encontrados para este sistema, y sus constantes de estabilidad (βpqrs) se encuentran reflejadas en la tabla 3.15 a continuación: 55 Tabla 3.15. Constantes de equilibrio del Sistema Ni(II)-Picolínico-Treonina en NaCl 1,0 M a 25°C Equilibrio Log ZB Ni2+ + Pic- + Thr- 15,50(3) NiPicThr Ni2+ + Pic- + 2Thr- 20,68(6) [Ni(Pic)Thr2]- 0,03487 Dispersión ( ) Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)] El gráfico Z en función del pH en este sistema se encuentra reflejado en la figura 3.24, donde B se puede visualizar gran consistencia entre los datos experimentales (curva puntuada) y el modelo (línea continua), lo cual da una medida de confiabilidad en los datos encontrados. Figura 3.24. Gráfico de Z (pH) del sistema Ni(II)-HPic-Thr* B En figura 3.24 se puede notar que, en el intervalo 2 pH 3, ZB cambia de 3 a 1, lo cual indica que, se han liberado 2 moles de protones por mol de metal; mientras que, a pH > 3,5 ZB tiende a 0, por lo tanto, se ha liberado 1 mol de protones por mol de metal. El diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II) - Pic- Thr en relacion 1:1:1 se muestra en la figura 3.25(a), en ella podemos ver que la única especie predominante a pH 3 es el complejo [NiPicPhe] llegando a una concentración de 93 % en solución. En la figura 3.25(b) se observa el diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Thr en relacion 1:2:1, el *Se eliminó la relación (1,1,1), debido a que los resultados obtenidos presentaban una gran dispersión 56 cual se muestra completamente distinto del de la relación 1:1:1y 1:1:2, debido a que en él se muestra una mezcla de complejos en solución, sin que ninguno tenga una relevancia significativa. Por su parte, el diagrama de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Thr en relacion R = 1:1:2 encontrado en la figura 3.25(c) ,muestra que 2,3 pH 6,6, la especie mayoritaria con un 93 % , es el complejo [NiPicThr]; mientras, en el intervalo 6,6 pH 10, la especie predominante es el complejo[Ni(Pic) Phe2]- con un 93 %. 100 NiPicThr 80 60 % Ni(II) [NiPic]⁺ 40 Ni²⁺ 20 0 2 NiPic₂ 3 [NiThr]⁺ 4 pH 5 6 7 8 (a) 100 % Ni(II) 80 [NiPic]⁺ NiPic₂ 60 40 20 0 [NiPicThr₂]⁻ Ni²⁺ 2 [NiThr₃]⁻ NiPicThr 3 4 pH (b) 5 6 7 8 57 100 [NiPicThr₂]⁻ NiPicThr 80 % Ni(II) 60 40 Ni²⁺ 20 0 2 NiPic₂ [NiThr]⁺ 3 4 pH 5 6 7 8 (c) Figura 3.25. Diagramas de distribución de especies del sistema Ni(II)-HPic-Thr en NaCl 1,0 M a 25°C , MT = 2 mmol.dm-3 y proporción (a) R = 1:1:1 y (b) R = 1:2:1 (c) R = 1:1:2. 3.2.5 Discusiones generales de los sistemas ternarios sistema Ni(II)-HPic-L Luego de observar todos los sistemas ternarios estudiados, es posible notar la gran similitud en los comportamientos de los sistemas Ni(II)-HPic-L, puesto que, se determinó la existencia de los complejos Ni(Pic)L, [Ni(Pic)(L)(OH)]- y [Ni(Pic)(L)2]- en los sistemas estudiados con Ser, Met y Phe. Este comportamiento es lógico, considerando que el carácter básico de los aminoácidos es similar al igual que su estructura. Sin embargo, para el sistema Ni(II)-Hpic-Thr solo se determinaron los complejos Ni(Pic)L y [Ni(Pic)(L)2]-, debido a que las titulaciones fueron realizadas sólo hasta pH = 8 (la especie [Ni(Pic)(L)(OH)]- a pH 8), pues un sólido comenzó a precipitar y el programa LETAGROP sólo toma en cuenta los equilibrios en solución, por lo tanto los datos a pH 8 serían incorrectos. Se encontró además, gran similitud en los sistemas estudiados para las relaciones 1:1:1 y 1:1:2, en las que a pH bajo prevalecía la especie [Ni(Pic)]+, a pH intermedio se encontraba la especie Ni(Pic)L, y a pH altos se encontraba en mayor proporción la especie [Ni(Pic)(L)(OH)]- (a excepción de los sistemas con treonina). Sin embargo, al comparar entre las relaciones de un mismo sistema, se puede observar que la especie Ni(Pic)L se forma en mayor proporción para la relación 1:1:2 que para la 1:1:1. Es posible explicar este fenómeno debido a que la concentración 58 de este complejo se ve favorecida con el incremento en la concentración del aminoácido en solución. En contraposición de lo que ocurre en los sistemas con relación 1:2:1, en las que una mayor concentración del ácido picolínico conlleva a la formación de las distintas especies [Ni(Pic)n], dando como resultado en cada caso, que ninguna de las especies prevalezca significativamente sobre las demás. Lo cual puede explicarse, por la afinidad del picolinato a la unión con el níquel. A continuación se muestra en la tabla 3.16 la comparación entre las constantes de estabilidad reportados para complejos análogos con zinc [6]. Tabla 3.16. Comparación entre las constantes de estabilidad reportados en la bibliografía para el sistema M2+-Pic-L y los obtenidos en este trabajo. Temperatura Medio iónico Complejos Log Referencias 25°C 0,1 M NaNO3 ZnPicThr 13,63(1) [6] 25°C 0,1 M NaNO3 ZnPicSer 13,51(3) [6] 25°C 0,1 M NaNO3 ZnPicMet 12,71 (2) [6] 25°C 0,1 M NaNO3 ZnPicPhe 12,28(6) [6] 25°C 1M NaCl NiPicSer 15,94(5) Este trabajo 25°C 1M NaCl NiPicThr 15,50(3) Este trabajo 25°C 1M NaCl NiPicMet 15,37(4) Este trabajo 25°C 1M NaCl NiPicPhe 15,11(8) Este trabajo Se puede observar en esta tabla que, a pesar de no tener el mismo medio iónico, las constantes de estabilidad de los complejos están dentro del mismo orden, lo que nos confirma la validez de los resultados encontrados. Además, es posible notar que los complejos de zinc, tienen constantes de estabilidad menores a los complejos análogos con níquel. Si se comparan las constantes de estabilidad encontradas para los complejos Ni(Pic)L, [Ni(Pic)(L)(OH)]- y [Ni(Pic)(L)2]- en los sistemas estudiados con Ser, Met, Thr y Phe, con las 59 constantes de estabilidad para los complejos binarios [Ni(Pic)]+ [Ni(Pic)2] [Ni(Pic)3](encontradas en la tabla 1.4, en la sección 1.2), se puede observar que los complejos ternarios son mas estables. En la tabla 3.17 se puede observar la comparación entre las bandas de absorción encontradas en la literatura para complejos análogos de la forma M2+-Pic-L. Tabla 3.17. Comparación de bandas de absorción de espectros UV-Vis reportados en la bibliografía para el sistema M2+-Pic-L y los obtenidos en este trabajo. Solvente Complejo Bandas de absorción Referencia (nm) DMSO CuPicL-His.H2O 264, 636 [32] DMSO CuPicD-His.H2O 262, 642 [32] DMSO NiPicL-His.H2O 257, 598 [32] DMSO NiPicD-His.H2O 259, 602 [32] DMSO Ni-Pic-Phe 269, 427 Este trabajo DMSO Ni-Pic-Ser 261 Este trabajo H2O Ni-Pic-Ser 262 Este trabajo En dicha tabla se muestra que, los espectros electrónicos de los complejos de la forma M2+-PicL registran una banda de absorción intensa a 269-257 nm los cuales se atribuyen a las transiciones intraligando n→ */ → * asociados al aminoácido coordinado, debido a que la serina no es uno de los aminoácidos que absorbe en el UV-visible, mientras que la fenilalanina absorbe aproximadamente a 257nm, una longitud más baja que la observada en su complejo. Las bandas de absorción secundarias de 642-598nm en los espectros de los complejos reportados, los autores de la referencia 32, lo refieren a la transición del ión de metal (II) a un entorno octaédrico 3A2g→ 3T1g (F) [32] . Lo cual podría explicar la banda de absorción de Ni(Pic)Phe a 427nm, si dos moléculas de agua o DMSO se hubiesen unido al complejo mientras 60 este se encuentra en solución. Sin embargo, el análisis elemental realizado a dichos sólidos, demostró la relación 1:1:1 entre el Ni2+:Pic-:L-, donde L corresponden a los aminoácidos serina y fenilalanina, como se muestra en la figura 3.26. O NH 2 O Ni N O O Figura 3.26. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)Phe] Por su parte, el complejo Ni(Pic)Ser muestra una sola banda, por lo que su estructura propuesta es la señalada en la figura 3.27. O N Ni O O O OH NH 2 Figura 3.27. Estructura propuesta de la especie [Ni(Pic)Ser] Adicionalmente, se realizó resonancia magnética nuclear de protón a los sólidos obtenidos, con el fin de obtener información acerca de su geometría, pues es bien conocido que complejos tetraédricos de Ni2+ son paramagnéticos, mientras que los complejos cuadrado plano son diamagnéticos. Sin embargo, el espectro obtenido no da señales claras, que puedan darnos alguna información del complejo. Por esta razón, se piensa que la geometría del complejo es planar cuadrada con cierta distorsión. Además, se propone el isómero trans, debido a que se conoce que su estabilidad es mayor al isómero cis, y se han encontrado estudios similares en la literatura que elucidaron la unión de aminoácidos y ácido picolínico a metales de transición en forma trans [32]. 61 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se determinaron las constantes de disociación de los equilibrios ácido-base de los ligandos (L = ácido picolínico, serina, treonina, metionina, fenilalanina), a 25 ºC y medio iónico NaCl 1,0 M, mediante el análisis de los datos potenciométricos utilizando el programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP. En el cual, los pKa están en buen acuerdo con la reportada en la literatura. El análisis de los datos potenciométricos mediante el programa de mínimos cuadrados generalizados LETAGROP de los sistemas ternarios de NiII – ácido picolínico con los ligandos (L = serina, treonina, metionina, fenilalanina), a 25 ºC y medio iónico de NaCl 1,0 M, indican la existencia de los siguientes complejos Ni(Pic)L, [Ni(Pic)(L)(OH)]- y [Ni(Pic)(L)2]- en los sistemas estudiados con ser, met y phe , mientras que, para el sistema Ni(II)-Hpic-Hthr, solo se determinaron los complejos Ni(Pic)L y [Ni(Pic)(L)2]-. A dichos complejos, se les determinó las constantes de estabilidad. Con la data experimental se construyeron los diagramas de especiación para los sistemas ternarios de NiII – ácido picolínico con los ligandos (L = serina, treonina, metionina, fenilalanina), en proporciones R=1:1:1/1:2:1/1:1:2, a las condiciones experimentales. Donde, se puede observar gran similitud en los sistemas estudiados para las relaciones 1:1:1 y 1:1:2, en los sistemas estudiados con ser, met y phe, donde la especie predominante a los pH estudiados es la especie Ni(Pic)L. Mientras que para la relación 1:2:1, no se encuentra una especie mayoritaria importante en el pH de estudio. Se compararon las constantes de estabilidad de los complejos Ni(Pic)L (L = serina, treonina, metionina, fenilalanina), con sus complejos análogos con Zn2+ y se observó que, a pesar de no tener el mismo medio iónico, las constantes de estabilidad de los complejos están dentro del mismo orden, lo que nos confirma la validez de los resultados encontrados. Además, es posible notar que los complejos de zinc, tienen constantes de estabilidad menores a los complejos análogos con níquel. Se aislaron las especies mayoritarias para los sistemas ternarios de Ni2+ – ácido picolínico con los ligandos phe y ser en relación R=1:1:1 con, utilizando como método la evaporación lenta del solvente y llevar la solución al pH donde la especie tiene mayor concentración, en las cuales se 62 precipitó un sólido azul claro. Luego, se le realizó análisis elemental a dichos sólidos, lo que demostró la relación 1:1:1 entre el Ni2+:Pic-:L-, donde L corresponden a los aminoácidos serina y fenilalanina. Se obtuvieron microcristales de los complejos Ni(pic)Phe y Ni(pic)Ser, sin embargo, estos son muy pequeños para realizar estudios de Rayos X con el equipo disponible. Las medidas espectrofotométricas tomadas a estos complejos Ni(Pic)Phe y Ni(Pic)Ser registran una banda de absorción intensa a 269-261 nm los cuales se atribuyen a las transiciones intraligando n→ */ → * asociados al aminoácido coordinado al Ni. Se recomienda realizar otros estudios de caracterización (IR, rayos x, etc) para los complejos sintetizados que eluciden la estructura de dichos complejos. Además, se sospecha que los complejos sintetizados son fluorescentes debido a su comportamiento bajo una lámpara de luz ultravioleta, y se recomienda su estudio en próximos trabajos, pues es una característica interesante. Además, se recomienda estudiar la fluorescencia de los complejos en próximos trabajos, pues es una característica interesante en este tipo de complejos. 63 BIBLIOGRAFÍA [1] C. G. Wermuth, «Medicinal Chemistry: Definitions and Objectives, en The Practice of Medicinal Chemistry» Academic Press, pp. 3-9, 1999. [2] M. M. Á. Fuertes Villadangos y J. M. Pérez Martín, «Química bioinorgánica. Una ciencia interdisciplinar en desarrollo» CSIC-Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, 2007. [3] K. H. Thompson y C. Orvig, «Metal complexes in medicinal chemistry: new vistas and challenges» Dalton Trans, pp. 761-764, 2006. 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Curvas de distribucion de complejos ternarios Ni(II)-gly-PM [26]. Tabla A.1. Los Valores de Log β de los complejos ternarios de Ni(II) incluyendo PM y diferentes aminoacidos, usando I = 0.50 M KNOᴣ y 30°C [26]. M(II) Ni(II) Coeficiente Gly ala Val phe rango Estequiométrico Log β Log β Log β Log β de pH (S) (S) (S) (S) l p q r 1 1 1 1 19.57(9) 19.16(15) 19.22(6) 19.27(6) 7.00- 1 1 1 0 11.54(4) 10.34(28) 10.67(6) 10.96(5) 9.50 1 2 1 0 14.78(12) 14.08(11) 14.28(8) 14.16(14) l, p , q, r son coeficientes estequiométricos de la piridoxamina (PM), aminoácidos (gly, ala, val o phe), iones metálicos y H+, M = iones de metal, (S) = derivación estándar. 69 APÉNDICE B (a) (b) (c) Figura B.1. Diagrama de distribución de especies para los sistemas ternarios: (a) Ni(II)–dipic– HGly,(b) Ni(II)–dipic–HPro, (c) Ni(II)–dipic–Hα-Ala, bajo las condiciones MT = 3 mmol.dm−3 y proporción R = 1 : 1 : 1 [27] 70 Figura B.2. Diagrama de distribución de especies para el sistema ternario: Ni(II)–dipic–Hβ-Ala, bajo las condiciones MT = 3 M y proporción R = 1 : 1 : 1 [27]. Tabla B.1. Constantes de estabilidad (log10 βp,q,r,s ) de complejos ternarios de Ni(II)–H2Dipic– HL, donde HL corresponde al los aminoacidos Gly, Pro, α-Ala, and β-Ala, studied in 1,0 M NaCl a 25 °C [27]. Reacciones log10 βp,q,r,s HGly HPro Hα-Ala HβAla ( ) ( ( Dispersión (σ) ) ( ) ) 4.71 4.3 3.5 2.9 (9) (1) (2) (3) −2.09 −2.97 −2.59 −4.75 (8) (9) (8) (9) −12.8 −14.1 −11.84 −14.68 (1) (2) (8) (8) 0.078 0.054 0.065 0.057 Los valores entre paréntesis corresponden a tres veces el valor de la desviación estándar [3σ(log10β)]