Compuestos de oro

El oro como catalizador

Antes de la década de 1980, se consideraba que el oro tenía una actividad catalítica limitada. Sin embargo, los avances impulsados por pioneros como F. Dean Toste y Alois Fürstner han elevado al oro a un papel clave en la catálisis de metales de transición. La catálisis mediada por el oro (a veces denominada «catálisis con ácido pi») suele basarse en complejos de oro(I) ligados a fosfina y, recientemente, se ha revelado como un potente catalizador para la formación de enlaces C–C, capaz de llevar a cabo diversas reacciones en condiciones suaves, entre las que se incluyen las ciclopropanaciones, las isomerizaciones de eninos, los reordenamientos de Rautenstrauch, las reacciones de enos y las expansiones de anillos. El sistema catalítico suele consistir en un complejo de cloruro de oro(I) con fosfina, combinado con una sal de plata como cocatalizador, para generar las especies activas in situ.

El oro también ha trascendido su papel ornamental para convertirse en un catalizador de notable importancia en los procesos farmacéuticos. Los catalizadores de oro desempeñan un papel fundamental en la síntesis de intermedios farmacéuticos, lo que aumenta la eficiencia de la fabricación de fármacos.

Se ha demostrado que la catálisis con oro es una herramienta sintética especialmente potente cuando se combina con la organocatálisis. La sinergia entre los complejos de oro y los organocatalizadores muestra una eficiencia notable, favoreciendo diversas reacciones, desde adiciones de carbonilo hasta cicloadiciones. Esta capacidad catalítica no solo acelera las velocidades de reacción, sino que también permite la síntesis de intermedios farmacológicos complejos con una selectividad exquisita. A medida que avanza la investigación farmacéutica, los sistemas catalíticos binarios que utilizan tanto oro como organocatalizadores siguen redefiniendo las estrategias sintéticas, allanando el camino para procesos de desarrollo de fármacos más optimizados y sostenibles.

Cloruro de oro

El cloruro de oro (III), un compuesto formado por la combinación de oro y cloro, presenta una estructura monoclínica en la naturaleza. Existe en dos formas: hidratada y anhidra. Ambas formas son sólidos higroscópicos y sensibles a la luz. El cloruro de oro (III) es un ácido de Lewis y reacciona con el HCl para formar HAuCl₄.

Actúa como catalizador en la síntesis orgánica, facilitando la creación de estructuras moleculares complejas esenciales para los avances farmacéuticos. Además, sus propiedades antimicrobianas contribuyen a la investigación sobre nuevos antibióticos, lo que permite hacer frente a las infecciones resistentes a los medicamentos.

Por otra parte, la descomposición térmica del cloruro de oro (III) produce cloruro auro, también conocido como cloruro de oro (I). Tiene una estructura cristalina tetragonal y es ligeramente soluble en agua. El cloruro de oro (I) actúa como catalizador junto con aminas para llevar a cabo una catálisis sinérgica en la funcionalización de aldehídos, con el fin de formar aldehídos alquinílicos y alenílicos mediante α-alquinilación y α-alenilación.

El cloruro de oro trihidratado es un compuesto cristalino que combina moléculas de oro, cloro y agua. Sirve como reactivo en química analítica, ayudando a la identificación y cuantificación de sustancias, y también se utiliza en la síntesis de diversos compuestos de oro. Además, desempeña un papel crucial en el proceso de galvanoplastia, permitiendo la deposición de oro sobre otras superficies metálicas. Por otra parte, el cloruro de oro (III) trihidratado se utiliza como precursor fundamental para la síntesis de nanopartículas de Au mediante diferentes métodos. Por ejemplo, el HAuCl₄ se emplea en el método de Turkevich para sintetizar partículas de 20 nm. El método de Brust-Schiffrin se desarrolló para controlar el tamaño y la baja dispersidad de las nanopartículas de Au utilizando la solución de HAuCl₄.

Nanopartículas de oro

Las nanopartículas coloidales, conocidas como nanopartículas de oro (AuNPs), presentan diversas funciones superficiales, además de excelentes propiedades termomecánicas, una gran superficie específica y baja toxicidad. Las nanopartículas de oro se producen habitualmente en un medio líquido mediante la reducción del ácido cloroáurico. Tras disolver el ácido, este se mezcla rápidamente con un agente reductor. Este proceso da lugar a la reducción de los iones Au³⁺ a átomos de oro neutros. A medida que se generan más átomos de oro, la solución se vuelve sobresaturada y, posteriormente, comienzan a precipitarse partículas de oro de tamaño subnanométrico.

Debido a su estructura esférica, su elevada relación superficie-volumen y su excelente biocompatibilidad, las nanopartículas de oro se utilizan ampliamente en aplicaciones biomédicas, como el diagnóstico basado en sensores electroquímicos y la administración de fármacos. También se emplean para detectar biomarcadores en el diagnóstico de enfermedades cardíacas, cánceres y agentes infecciosos. Las nanopartículas de oro son además habituales en los inmunoensayos de flujo lateral; un ejemplo doméstico común es la prueba de embarazo casera. Además, permiten la conjugación con agentes terapéuticos gracias a su enorme relación superficie-volumen. Las nanopartículas de oro pueden generar calor cuando se exponen a luz de entre 700 y 800 nm. Esta propiedad les permite destruir tumores específicos. Cuando se aplica luz a un tumor que contiene nanopartículas de oro, estas se calientan rápidamente, matando las células tumorales. Este tratamiento se denomina terapia de hipertermia.

Las nanopartículas de oro también se utilizan en la microscopía de campo oscuro por dispersión de resonancia para detectar células microbianas y sus metabolitos, obtener imágenes biológicas de células tumorales e identificar receptores en su superficie. Asimismo, se emplean en el estudio de la endocitosis. Además, se inyectan nanopartículas de oro recubiertas de ADN en células y embriones vegetales para garantizar la penetración y modificación del material genético, mejorando así la funcionalidad de los plastos vegetales.

Las nanopartículas de oro se utilizan como catalizadores en diversas transformaciones orgánicas. Las nanopartículas de oro (Au NP) soportadas en un sustrato sólido pueden ser catalizadores muy activos para la oxidación del CO y la catálisis heterogénea. Pueden emplearse en reacciones orgánicas como las de oxidación/reducción y las reacciones de acoplamiento C-C.

Nanobarras de oro

Las nanobarras de oro (AuNRs) presentan una estructura en forma de barra, con propiedades ópticas únicas que incluyen una banda de absorción intensa en el espectro visible. Fácilmente ajustables en diversas longitudes de onda, las nanobarras de oro se aplican ampliamente en entornos biológicos para sensores, terapia fototérmica y dispositivos de imagen. Aprovechando los efectos cuánticos dependientes del tamaño y la forma, estas nanopartículas muestran características distintivas de absorción por resonancia plasmónica superficial, dispersión, fluorescencia y fototermia, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones, como la catálisis, la detección química, la biodetección, la imagen celular y biológica, la administración de fármacos y genes, y la terapia fototérmica. Su marcaje fluorescente potencia la emisión de los fluoróforos, transformándolos en agentes de nanosonda de modo dual para aplicaciones combinadas de administración de fármacos e imagen biológica.