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¿Cómo actúan la urea y sus derivados en presencia de calcio?

En un trabajo realizado en el Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid se exponen los resultados, tanto experimentales como teóricos, obtenidos del estudio de la urea, tiourea y selenourea al reaccionar con el calcio. En él se han visto las similitudes y diferencias que los tres sistemas presentan entre sí. Este estudio está motivado por el gran interés biológico que presentan las moléculas implicadas.

En esta figura se muestran las estructuras de los tres compuestos en sus formas neutras y de los tres complejos más estables que se forman al reaccionar con el átomo de calcio. Los enlaces están medidos en Angstroms (en negro) y los ángulos de enlace en grados (en rojo).

La combinación de técnicas experimentales y de métodos cuánticos ha demostrado ser útil y fiable a la hora de estudiar las interacciones metal-base neutra, y proporcionar mecanismos de reacción capaces de ofrecer justificación a las observaciones experimentales.

Los sistemas estudiados han sido moléculas formadas por un átomo de carbono, dos nitrógenos, cuatro hidrógenos y en el caso de la urea un átomo de oxígeno, un átomo de azúfre en la molécula de la tiourea y un átomo de selenio en la selenourea. Es decir, que la reactividad de cada molécula va a depender directamente del átomo diferenciador en cada uno de los casos.

Los cálculos teóricos realizados por este grupo muestran que el átomo de calcio puede unirse bien al heteroátomo de la molécula neutra (oxígeno, azúfre y selenio respectivamente) o bien al nitrógeno, siendo el compuesto más estable en los tres casos aquel en el que el metal (calcio) se encuentra unido al oxígeno en el caso de la urea, al azúfre en la tiourea y al selenio para el caso de la selenourea. La evidencia experimental muestra que una vez formado el compuesto más estable, éste se puede romper dando lugar a dos tipos de productos, por un lado se pueden tener moléculas neutras como puede ser el amoniaco, o bien moléculas cargadas. La misión de los cálculos teóricos es estudiar los distintos caminos de reacción que pueden tomar los diferentes compuestos implicados hasta llegar a los productos finales.

Como conclusiones finales se puede decir que, a la vista de los resultados, la reactividad obtenida para el sistema tiourea-calcio es muy similar al de la selenourea-calcio, siendo marcadamente distinta para el sistema urea-calcio. Esta diferencia se debe a que en el caso de la urea el átomo de oxígeno presente posee una mayor dificultad para perder un electrón, lo que se denomina en Química potencial de ionización, y se define como la mínima energía que hay que suministrar a un átomo neutro para arrancarle un electrón.

La primera diferencia a tener en cuenta es que tanto en el sistema tiourea-calcio como en el sistema selenourea-calcio, el proceso más favorable es lo que se denomina proceso de transferencia de carga, es decir, el calcio que tenía dos cargas positivas (Ca^+2) reacciona con la molécula neutra (sin carga), quedando al final el calcio con una carga positiva y la molécula con otra carga positiva, (tiourea^+ + calcio^+, selenourea^+ + calcio^+). Este proceso no se observa para el caso de la urea, y es debido, como se ha señalado anteriormente, a que posee un mayor potencial de ionización que el azúfre y el selenio. Y la segunda diferencia más significativa es que mientras que en el caso de la urea el amoniaco es un producto mayoritario de esta reacción, tanto en la tiourea como en la selenourea son procesos minoritarios, siendo en estos dos casos la obtención de moléculas cargadas los procesos más favorables.

Fuente: Universidad Autónoma de Madrid
Derechos: Creative Commons
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