Chelazione: composti di coordinazione, terapia chelante
La chelazione è definita come una reazione di equilibrio tra uno ione metallico e un agente complessante caratterizzato dalla formazione di almeno due legami tra lo ione metallico e l’agente complessante.
Gli agenti chelanti detti anche agenti sequestranti o leganti sono specie ioniche o polari che reagiscono con ioni metallici per dare ioni complessi la cui chimica si basa in gran parte sul lavoro di Alfred Werner, Premio Nobel per la Chimica nel 1913, tramite un processo detto di chelazione.
Una volta che si è formato il composto di coordinazione se i chelanti formano legami stabili con lo ione metallico possono essere evitate reazioni indesiderate che coinvolgono lo ione metallico
Chelazione e composti di coordinazione
Quando un composto contenente ioni metallici si solubilizza in acqua gli ioni metallici reagiscono con le molecole di acqua. Queste si coordinano intorno ad essi per dare una specie idratata detta acquoione e il numero di molecole di acqua coordinate è detto numero di idratazione.
Ad esempio solubilizzando il nitrato di rame (II) in soluzione avviene una chelazione. Gli ioni Cu2+ si legano a 6 molecole di acqua. Si ha la formazione del complesso esaaquorame (II) [Cu(H2O)6]2+ dal tipico colore blu.
Se nella soluzione c’è un chelante più forte dell’acqua rispetto al sito reattivo tutte o parte delle molecole di acqua sono allontanate per dar luogo a un altro composto.
Ad esempio per aggiunta di ammoniaca alla soluzione contenente [Cu(H2O)6]2+ quattro delle sei molecole di acqua sono sostituite. Si ha la formazione del complesso tetramminodiaquorame (II) detto reattivo di Schweizer secondo la reazione:
[Cu(H2O)6]2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4 (H2O)2]2+
Poiché l’ammoniaca forma legami più forti con lo ione rame rispetto all’acqua questo complesso è più stabile rispetto al precedente.
A sua volta l’ammoniaca può essere sostituita solo aggiungendo alla soluzione chelanti in grado di formare un complesso più stabile con il rame come nel caso dell’1,2-diamminoetano.
Il numero di molecole o di ioni negativi che possono coordinarsi con il metallo varia. Molti ioni metallici come rame, nichel e ferro si coordinano con 4 o sei leganti.
In genere i metalli di transizione si possono legare a molecole di acqua, ammoniaca, ioni idrossido e ioni cianuro. Questi ioni sono in grado di donare un doppietto elettronico per formare un legame di tipo dativo.
Gli ioni di metalli di transizione non sono gli unici a formare complessi. Tuttavia sia a causa delle loro dimensioni che dei nuclei poco schermati formano, rispetto agli ioni di altri elementi, un maggior numero di complessi.
Terapia chelante
I metalli sono necessari per molti processi biologici. Ad esempio il magnesio e il ferro hanno un ruolo essenziale nella crescita cellulare, nell’utilizzo dell’ossigeno, in varie attività enzimatiche e nella risposta del sistema immunitario.
L’accumulo di metalli pesanti dovuta a un’intossicazione influisce negativamente sulla funzione e sull’integrità delle cellule che si traduce in una condizione patologica.
Per eliminare l’eccesso di metalli viene utilizzata la terapia chelante in cui un chelante è somministrato tramite infusione endovenosa. La chelazione è la reazione tra uno ione metallico e un agente complessante organico che porta alla formazione di una struttura ad anello che racchiude lo ione metallico e lo rimuove Il chelate più utilizzato è l’acido etilendiamminotetraacetico noto come EDTA.
Questa terapia fu utilizzata per la prima volta nel 1950 per la cura di lavoratori intossicati da piombo. Essa si basa sulla formazione di complessi tra gli ioni metallici e il chelante che vengono successivamente eliminati attraverso le feci e le urine. Gli agenti chelanti sono composti organici in grado di legarsi agli ioni metallici per formare specie meno tossiche facilmente escrete dal corpo. I chelanti legano i metalli e li rimuovono dagli spazi intracellulari o extracellulari.
