Si algo caracteriza a los iones alcalinos y alcalinotérreos como los cationes (iones de carga positiva) sodio o potasio es su baja tendencia a formar compuestos de coordinación, justo al contrario que ocurre con los metales de transición. Existen pocos ligandos capaces de formar complejos significativamente estables con estos iones metálicos más allá de los acuocomplejos que forman en agua. Sin embargo, existen unos compuestos que si pueden conseguirlo. Son los llamados éteres corona y los criptandos.

 

Los éteres corona son poliéteres cíclicos que en estado sólido y en disolución adoptan una conformación en forma de corona. Se trata de anillos ricos en densidad electrónica, debido a los pares de electrones de los oxígenos de los grupos éter. El más conocido de todos es el 18-corona-6, formado por un anillo de 18 átomos (en total)  y 6 átomos de oxígeno.

 

Los éteres corona son capaces de complejar fuertemente iones metálicos, como Li(I), Na(I) o K(I), permitiendo el empleo de  disolventes orgánicos. Por ejemplo, el permanganato potásico, completamente insoluble en benceno, se disuelve rápidamente si se añade 18-corona-6. Este poder de complejación se debe al elevado número de átomos de oxígeno presentes en la estructura, los cuales actúan como bases de Lewis, es decir, los pares de electrones no compartidos de los átomos de oxígeno pueden coordinarse con los iones metálicos, deficientes en electrones, lo que resulta en un complejo de gran estabilidad.

 

Variando el tamaño de la «cavidad» del éter corona podemos conseguir que éste compleje a un catión u otro, es decir, conseguimos cierta selectividad en cuanto a los cationes a complejar según  los diferentes radios iónicos de los mismos.

 

Atendiendo a este aspecto, se han desarrollado sistemas orgánicos tridimensionales basados en éteres policíclicos denominados criptandos (del griego kryptos, que significa «escondido»), altamente selectivos para la complejación de iones metálicos. Por todo ello,  Cram, Lehn y Pedersen consiguieron el Premio Nobel de Química en 1987. Los éteres corona y los criptandos son ejemplos en Química Orgánica de los llamados ionóforos, sustancias capaces de coordinar iones y transportarlos (a veces se habla de agentes de transporte iónico). Estas moléculas son de gran utilidad ya que consiguen secuestrar (enmascarar) a los iones metálicos, de carácter polar e hidrofílico,  en el interior de una estructura con superficie hidrofóbica (el esqueleto hidrocarbonado) , soluble en disolventes apolares.

 

Estas especies también son importantes en el campo de la Química Biológica. En los medios biológicos, los ionóforos pueden transportar iones a través de las membranas celulares de naturaleza lipídica y, por tanto, hidrofóbica. El equilibrio iónico entre el medio extra- e intracelular está estrictamente regulado, ya que cualquier cambio puede suponer la destrucción celular. Los antibióticos de tipo poliéster basan su actividad precisamente en la alteración de este equilibrio en las células de las bacterias y microorganismos patógenos. Un ejemplo es la monensina, antibiótico de la cepa Streptomyces.

 

No obstante, como el transporte iónico también es fundamental en la transmisión del impulso nervioso, algunos ionóforos naturales pueden actuar como neurotoxinas letales como la brevetoxina B, neurotoxina producida por algunas algas durante las mareas rojas, cuando el crecimientos anómalo del fitoplancton da al mar un color rojo, marrón o verde. Esta neurotoxina provoca la muerte masiva de peces y la intoxicación en las personas por la ingesta de marisco contaminado. Ello se debe a que la brevetoxina B bloquea los canales de sodio de las membranas de las células nerviosas y musculares, provocando la muerte celular.

 

Otro ejemplo de ionóforo natural tóxico es la tetrodotoxina, la neurotoxina del pez fugu, de la que comentamos algo en Hablando de Ciencia. Todos recordaremos el capítulo de Los Simpson en el que Homer piensa que le quedan 24 horas de vida tras la injesta de un aparentemente delicioso fugu. ¿Por qué es tóxica esta toxina? De nuevo, debemos atender al transporte iónico. La tetrodotoxina bloquea los canales de sodio ya que su grupo guanidinio (con 3 átomos de nitrógeno), de tamaño similar a un catión de sodio hidratado, interacciona con el grupo glutamato del canal, induciendo un cambio conformacional en la proteína constituyente del mismo. Al bloquearse los canales de sodio se produce la parálisis muscular, lo que conlleva la muerte en la gran mayoría de los casos de envenenamiento por dicha sustancia. Un pez fugu pueden contener en sus vísceras suficiente toxina como para matar a 30 personas. Actualmente se piensa que la toxina es sintetizada por bacterias en simbiosis con el fugu y no por el propio pez. Aunque bien preparado es un plato delicioso (típico de Japón y Corea), es un bocado que yo no me atrevería a dar.

 

Este post participa en la XXI Edición del Carnaval de Química que acoge Ununcuadio en su blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión.

 

 

y en la III Edición del Carnaval de Humanidades que acoge Luis Moreno en su blog El cuaderno de Calpurnia Tate.