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 liderados por pioneros como F. Dean Toste y Alois Fürstner han elevado el oro a un papel clave en la catálisis de metales de transición. La catálisis mediada por oro (a veces denominada catálisis pi-ácido) suele basarse en complejos de oro(I) ligados a fosfina y ha surgido recientemente como potentes catalizadores para la formación de enlaces C-C, capaces de ejecutar diversas reacciones en condiciones suaves, incluyendo ciclopropanaciones, isomerizaciones de enyne, reordenamientos de Rautenstrauch, reacciones de ene y expansiones de anillo. El sistema catalizador suele implicar un complejo de cloruro de oro(I) fosfina, combinado con un cocatalizador de sal de plata, para generar la especie activa in situ.

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

La catálisis del oro ha demostrado ser 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, promoviendo diversas reacciones desde adiciones de carbonilo hasta cicloadiciones. Esta proeza catalítica no sólo acelera la velocidad de reacción, sino que también permite sintetizar fármacos intermedios 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 ágiles 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: hidratado y anhidro. Ambas formas son sólidos higroscópicos y sensibles a la luz. El cloruro de oro(III) es un ácido de Lewis y reacciona con HCl para formar HAuCl4.

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

Además, la descomposición térmica del cloruro de oro(III) produce cloruro de auro, también conocido como cloruro de oro(I). Tiene una estructura cristalina tetragonal y es ligeramente soluble en agua. El cloruro de oro(I) sirve como catalizador con aminas para llevar a cabo una catálisis sinérgica en la funcionalización de aldehídos para formar aldehído alquinilo y el aldehído alenilo 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 en 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 crítico para la síntesis de NPs de Au mediante diferentes métodos. Por ejemplo, el HAuCl4 se utiliza en el método Turkevich para sintetizar partículas de 20 nm. El método de Brust-Schiffrin se desarrolló para controlar el tamaño y la baja dispersión de las NPs de Au utilizando la solución de HAuCl4.

La solución de HAuCl4 se utiliza para sintetizar partículas de 20 nm.

Nanopartículas de oro

Nanopartículas coloidales, conocidas como las nanopartículas de oro (AuNPs), presentan diversas funciones superficiales junto con excelentes propiedades termomecánicas, una elevada área superficial y una baja toxicidad. Las nanopartículas de oro se suelen producir en un medio líquido mediante la reducción del ácido cloroaúrico. Tras disolver el ácido, se mezcla rápidamente con un agente reductor. Este proceso conduce a la reducción de los iones Au3+ a átomos de oro neutros. A medida que se generan más de estos átomos de oro, la solución se sobresatura y, posteriormente, comienzan a precipitar partículas de oro de tamaño subnanométrico.

Debido a su estructura esférica, su gran relación superficie-volumen y su excelente biocompatibilidad, las nanopartículas de oro se utilizan ampliamente en aplicaciones biomédicas, como los diagnósticos basados en sensores electroquímicos y la administración de fármacos. También se utilizan para detectar biomarcadores en el diagnóstico de enfermedades cardiacas, cánceres y agentes infecciosos. Las nanopartículas de oro también son habituales en los inmunoensayos de flujo lateral, y un ejemplo doméstico común es la prueba de embarazo casera. Además, permiten la conjugación con agentes terapéuticos debido a su enorme relación superficie-volumen. Las nanopartículas de oro pueden generar calor cuando se exponen a una 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, éstas se calientan rápidamente, matando las células tumorales. Este tratamiento se denomina terapia de hipertermia.

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

Las nanopartículas de oro se utilizan como catalizadores en diversas transformaciones orgánicas. Las NPs de Au con soporte sólido pueden ser catalizadores altamente activos para la oxidación de CO y la catálisis heterogénea. Se pueden utilizar para reacciones orgánicas tales como reacciones de oxidación/reducción y de acoplamiento C-C.

Nanorods de oro

Los nanorods de oro (AuNRs) presentan una estructura en forma de varilla, con propiedades ópticas únicas con una fuerte banda de absorción en el espectro visible. Los nanorods de oro, fácilmente sintonizables a través de varias longitudes de onda, 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, dispersión, fluorescencia y fototermia por resonancia de plasmón superficial, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones como catálisis, detección química, biodetección, imagen celular y biológica, administración de fármacos y genes y terapia fototérmica. Su etiquetado fluorescente mejora la emisión en los fluoróforos, transformándolos en agentes de nanosonda de modo dual para aplicaciones combinadas de administración de fármacos y bioimagen.

Distribución de fármacos y bioimagen.