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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

QUIMICA ORGANICA APLICADA A LA INGENIERIA DE PROCESOS

QUELATOS NOMBRES Y APELLIDOS :

Luis Fernando Ruiz Dulanto

CUI : Docente:

20111157 Ing. Luis Salazar

Arequipa-Perú 2013

QUELATOS Un quelato puede ser definido como un compuesto donde un nutriente metaJico es ligado a un agente quelatante organico, que tiene la propiedad de estar disponible para la planta bajo condiciones adversas(por ejemplo pH, presencia de fosforo, aceites, etc), en las cuales los nutrientes metaJicos normalmente formarian compuestos insolubles. Segun su poder acomplejante, los agentes quelatantes se clasifican en: FUERTES: EDTA, HEEDTA, DPTA, EDDHA, NTA. MEDIOS: Poliflavonoides, Sulfonatos, Acidos Hlimicos y Fulvicos, Aminoacidos, Acido Glutaffiico, Polifosfatos. DEBILES: Acido Citrico, AcidoAscorbico, Acido Tartanico (Bertsch, 1995). Entre mas fuerte sea un quelatante, mas estable es la union, par 10 que se puede esperar mayor solubilidad del producto, mas eficiencia de aplicacion y mejor absorcion a traves de la cuticula. Seglm su proceso de fabricacion y estabilidad, los quelatos se pueden clasificar en cuatro categoríasbasicas: . Ouelatos Ouimicos 0 TotAles. El metal esta 100% quelatado y protegido contra reacciones adversas. Entre ellos estan los quelatos en EDTA, DPTA Y HEDTA. Cuando se observa la etiqueta, no contienen Azufre (S). Son los quelatos mas eficientes y estables. . Ouelatos Debiles. En este caso el metal no esta totalmente protegido contra reacciones adversas. Es decir, la mezcla se puede "cortar" flicilmente. Algunos ejemplos son: quelatos en NTA, HEIDA,Acido Citrico 0 gluconatos. . Ouelatos Parciales 0 Fisicos En este caso, ei metal no esta totalmente quelatado. Practicamente es una mezcia fisica de una sai inorganica (por ejemplo sulfato) con un agente quelatizante como EDTA. En este caso el metal solo llega a quelatarse entre un 10-50%. Se puede diferenciar de un quelato quimico, porque en la etiqueta se puede observar que tiene contenido de Azufre (S) proveniente de la sal inorganica de sulfato. . Compleios Organicos. En este caso, el metal esta atado a cadenas largas de aminoacidos, lignosulfonatos, poliflavonoides y acidos fenolicos. Los complejos resultantes son tan grandes que dificilmente pueden ser absorbidas par los microporos de las paredes celulares de las hojas,por 10 que su eficiencia se regula al desdoblamiento de los complejos, 10 cURl puede ser unimpedimento para la absorcion rapida. Ademas, la cantidad de microelementos sup lido por estavia puede ser muy baja.

Los quelatos parciales, tambien conocidos como fisicos, contienen fuentes de acomplejantes sinteticos 0 naturales para solubilizar ei metal (p.e. EDTA). Sin embargo, NO trabajan igual que los quelatos quimicos 0 totales, ya que la cantidad de acomplejante es significativamente menor; particularmente, gran parte del cation estara presente como sal inorganica (sulfato). De Rbi de que se incurra en manores riesgos de precipitacion, reacciones adversas con agroquimicos, etc. (Dow Chemical, s.f.). USaf este tipo de quelato es equivalente a la adicion de una sal inorganica, entonces, un quelato parcial es una forma cara defuente inorganica. U.S.A. Mimeo.

Los quelatos o tambien llamados complejos de iones metálicos son estructuras químicas en la cual un ion como el Calcio (Ca2+) o el Cobre (Cu2+) se unen a un sustrato. En nuestro caso usamos como sustrato al quitosano, un biopolimero natural. En estas condiciones de quelato, los iones se pueden absorber lentamente ya sea por el sistema foliar o radicular de las plantas para mejorar sus deficiencias de macro o micronutrientes. Nuestros productos como el quitoagro (quelato de quitosano-calcio o el quitocobre, quelato de quitosano-cobre) son algunos de nuestros productos, siendo ademas biodegradables y biocompatibles con el medio ambiente. Importancia biomédica y agrícola Los metales pesados no pueden ser metabolizados por el cuerpo humano y persisten en el organismo, donde ejercen sus efectos tóxicos cuando se combinan con uno o más grupos reactivos (ligandos) esenciales para las funciones fisiológicas normales. Los quelantes se diseñan para competir con los metales por los grupos reactivos fisiológicos, evitando o revertiendo así sus efectos tóxicos e incrementando su excreción. Los metales pesados, particularmente los que pertenecen a la serie de los metales de transición, pueden reaccionar con ligandos que contienen O, S y N, que en el organismo toman la forma de -OH, -COO -, OPO3H-. >C=O, -SH, -S-S-, -El complejo metálico resultante, conocido también como compuesto de coordinación, está formado por un enlace coordinado en el cual amboselectrones son aportados por el ligando. El interés biológico de los quelantes se originó a partir de los esfuerzos para controlar los restos de metales que contribuyen al deterioro de los alimentos. La investigación toxicológica de algunos quelantes propuestos como aditivos alimentarios llevó a la observación de que la fuerte afinidad por los iones de calcio que caracteriza al EDTA da por resultado una disminución de la concentración de calcio en suero. El mecanismo de quelación ha sido utilizado por los farmacólogos en el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos para pruebas clínicas en una amplia gama de alteraciones patológicas en las que se requiere eliminar iones metálicos de los tejidos, o bien introducirlos en el organismo con propósitos metabólicos. Se han utilizado quelatos de hierro en la terapia de anemias ferropénicas, quelatos de magnesio para el tratamiento de crisis hipertensivas y algunos complejos orgánicos de oro, como el tiomalato de oro y sodio en la terapia con oro para combatir la artritis reumatoide. Tipos de quelantes naturales Muchas son las sustancias que actúan como quelantes, entre las que se encuentran la clorofila, el glutatión, varias enzimas y vitaminas. Quelatos Los quelatos son complejos formados por la unión de un metal y un compuesto que contiene dos o más ligandos potenciales. El proceso de formación del quelato se conoce como quelatación o quelación. El producto de tal reacción es un anillo heterocíclico. Un quelante es un ligando polidentado que se coordina a un ion central por dos o más átomos dativos. Los anillos de 5 a 6 miembros poseen más estabilidad, por lo que se diseñan quelantes polidentados, es decir, multiligantes, para lograr complejos

de alta estabilidad. La formación de quelatos polidentados da por resultado un compuesto mucho más estable que cuando el metal se une solamente con un átomo ligante (monodentado). Esto se debe sobre todo a efectos entrópicos, ya que después de la primera coordinación las demás etapas suelen producirse liberando los ligandos coordinados anteriormente y aumentando así la entropía del sistema. La estabilidad de los quelatos varía con el metal y con los átomos ligantes. Por ejemplo, el mercurio y el plomo tienen mayor afinidad por el azufre y el nitrógeno que por el oxígeno. Estas diferencias sirven como base de la acción de los quelantes en el cuerpo humano. Los quelatos resultantes que se forman en el cuerpo son solubles en agua y se excretan intactos en gran parte por la orina, a una velocidad más rápida que la esperada para el metal en sí. Agricultura El quelato de hierro sirve para aportar hierro a las plantas. Factores de uso de quelantes La eficacia de los quelantes en el tratamiento del envenenamiento por metales pesados depende de varios factores, entre los que se incluyen: 

La afinidad relativa del quelante por el metal pesado.

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La distribución del quelante en el organismo, comparada con la distribución del metal.

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La capacidad del quelante para movilizar al exterior al metal tras la quelación.

Propiedades de los quelantes Los quelantes poseen varias propiedades; el quelante ideal debería tener todas las siguientes: 

Alta solubilidad en agua.

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Resistencia a la biotransformación.

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Capacidad para llegar a sitios donde se pudiera almacenar el metal.

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Capacidad para formar complejos no tóxicos a partir de metales tóxicos.

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Retención de su actividad quelante al pH de los fluidos corporales y excreción rápida del quelato.

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Afinidad elevada por los metales, en comparación con los ligandos endógenos.

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Poca o nula afinidad por el ion calcio Ca2+, dado que este ion tiene una gran disponibilidad para la quelación en el plasma y un quelante puede provocar hipocalcemia a pesar de poseer una elevada afinidad por los metales pesados.

Siempre es difícil extrapolar las interacciones del quelante observadas en experimentos de laboratorio a la situación del organismo vivo, por lo que es importante llevar a cabo observaciones in vivo para determinar la utilidad clínica de estos agentes. Usos de los quelantes

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En el envenenamiento por plomo se utiliza el edetato de calcio disódico (CaNa 2EDTA) o la Dpenicilamina.

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En tratamiento de la sobreexposición ocupacional a sustancias radioactivas como plutonio, torio, uranio y radioitrio se utiliza el ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA).

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En envenenamiento por mercurio se emplea dimercaprol (BAL) en casos de exposición grave o en pacientes sintomáticos o D-penicilamina en casos de exposición leve o en pacientes que no presentan síntomas. Así mismo puede utilizarse un derivado de la penicilamina: la N-acetil-Dpenicilamina (NAP) se ha usado con éxito en pacientes que requieren tratamiento contra la intoxicación por mercurio.1

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En envenenamiento debido a arsénico es de utilidad el dimercaprol y la continuación de la terapia se sigue con penicilamina. Así mismo, en caso de síntomatología recurrente puede emplearse un derivado del dimercaprol, el succímero del ácido 2,3 dimercaptosuccínico.

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En la intoxicación por cadmio se administra EDTA en su forma de edetato de calcio disódico. No se utiliza el dimercaprol debido a que se ha observado que incrementa la nefrotoxicidad. La terapia se instaura lo más rápidamente posible porque debido a la distribución del metal puede llegar a sitios donde el quelante no puede alcanzarlo.2

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En la intoxicación por hierro se puede emplear la deferoxamina.

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En la enfermedad de Wilson, donde hay un exceso de cobre en el cuerpo, se puede usar la trientina (trietilentetramina).

En química orgánica e inorgánica 

Etilendiamina. Coordina a través de los pares libres de los dos átomos de nitrógeno; los compuestos octaédricos de fórmula general M(en)3n+ son quirales y se pueden separar losenantiómeros.

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DPPE (1,2-bis(difenilfosfino)etileno). Coordina a través de pares libres de electrones de los dos átomos de fósforo; derivados de este compuesto se emplean en algunos catalizadores.

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Oxalato Sales del ácido oxálico.

En síntesis orgánica han adquirido un interés especial los ligandos quelantes quirales ya que se emplean a menudo en los catalizadores empleados para obtener productos quirales como elcatalizador de Wilkinson.