Rutenio (Ru): Propiedades, compuestos de coordinación y aplicaciones catalíticas y farmacológicas
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.48046Palabras clave:
Cáncer; Complejo metálico; Fotosensibilizador; Sonda; Terapia Fotodinámica (TFD).Resumen
El rutenio (Ru) es un metal de la segunda serie de transición conocido por su versatilidad en términos de aplicaciones. Miembro de la familia del hierro (Fe), junto con el osmio (Os), tiene usos variados, desde la participación en aleaciones metálicas hasta la aplicación en diversos prototipos de fármacos. El rutenio (Ru) tiene una química de coordinación muy rica, lo que también contribuye a su variabilidad de usos, incluso como catalizador. El objetivo de este artículo es discutir aspectos fundamentales de la química del rutenio y algunas de sus aplicaciones. Una estrategia que ya se está considerando, pero que requiere mayores avances, consiste en el uso de complejos de rutenio (Ru) en asociación medicinal con otros fármacos convencionales (Lin, 2018). Es posible que con esta táctica de tratamiento se obtengan resultados muy prometedores y se logren nuevos avances en la lucha contra el cáncer y las enfermedades infecciosas.
Citas
Al-Enezi, M. Y., John, E., Ibrahim, Y. A., & Al-Awadi, N. A. (2021). Highly efficient Ru(II)-alkylidene based Hoveyda-Grubbs catalysts for ring-closing metathesis reactions. Royal Society of Chemistry Advances, 11, 3866-76.
Alexiou, A. D. P., Dovidauskas, S., & Toma, H. E. (2000). Propriedades e aplicações de clusters trinucleares de carboxilatos de rutênio. Química Nova, 23(6), 785-93.
Allardyce, C. S., & Dyson, P. J. (2001). Ruthenium in Medicine: Current Clinical Uses and Future Prospects. Platinum Metals Reviews, 45(2), 62-69.
Andrade, M. H. P. S., Aguiar, J. S., Silva, T. G., Santos, J. M., Silva, W. E., & Belian, M. F. (2022). Estudo da Atividade Antitumoral de um novo complexo de Ru3+: Uma proposta para o design de metalofármacos de baixa toxicidade. Química Nova, 45, (8), 906-912.
Araujo-Neto, J. H., Guedes, A. P. M., Leite, C. M., Moraes, C. A. F., Santos, A. L., Brito, R. S., Rocha, T. L.. Mello-Andrade, F., Ellena, J., & Batista, A. A. (2023). “Half-Sandwich” Ruthenium Complexes with Alizarin as Anticancer Agents: In Vitro and In Vivo Studies. Inorganic Chemistry, 62(18), 6955-69.
Babak, M. V., & Wee, H. A. (2018). Chapter 6. Multinuclear Organometallic Ruthenium-Arene Complexes for Cancer Therapy. In: Sigel, A., Sigel, H., Freisinger, E., Sigel, R. K. O. (eds.). Metallo-Drugs: Development and Action of Anticancer Agents, 18, 171-98.
Diógenes, I. C. N., Nart, F. C., Temperini, M. L. A., & Moreira, I. S. The [Ru(CN)5(pyS)]4- Complex, an Efficient Self-Assembled Monolayer for the Cytochrome c Heterogeneous Electron Transfer Studies. Inorganic Chemistry, 40(19), 4884-89.
Diógenes, I. C. N., Sousa, J. R., Carvalho, I. M. M., Temperini, M. L. A., Tanaka, A. A., & Moreira, I. S. (2003). Self-assembled monolayers formed by [M(CN)5(pyS)]4- (M=Fe, Ru) on gold: a comparative study on stability and efficiency to assess the cyt c heterogeneous electron transfer reaction. Dalton Transactions, (11), 2231-36.
Dragutan, I., Dragutan, V., & Demonceau, A. (2015). Editorial of Special Issue Ruthenium Complex: The Expanding Chemistry of the Ruthenium Complexes. Molecules, 20, 17244-74.
Frederico, D., Brocksom, U., & Brocksom, T. J. (2005). A reação de metátese de olefinas: reorganização e ciclização de compostos orgânicos. Química Nova, 28(4), 692-02.
Frei, A., Zuegg, J., Elliott, A. G., Baker, M., Braese, S., Brown, C., Chen, F., Dowson, C. G., Dujardin, G., Jung, N., King, A. P., Mansour, A. M., Massi, M. Moat, J., Mohamed, H. A., Renfrew, A. K., Rutledge, P. J., Sadler, P. J., Todd, M. H., Willans, C. E., Wilson, J. J., Cooper, M. A., & Blaskovich, M. A. T. (2020). Metal complexes as a promising source for new antibiotics. Chemical Science, 11, 2627-39.
Gandioso, A., Vidal, A., Burckel, P., Gasser, G., & Alessio, E. (2022). Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes Containing Simple Dioxo Ligands: a Structure-Activity Relationship Study Shows the Importance of the Charge. ChemBioChem, 23, e202200398.
Gorle, A. K., Ammit, A. J., Wallace, L., Keene, F. R., & Collins, J. G. (2014). Multinuclear ruthenium(II) complexes as anticancer agents. New Journal of Chemistry, 38, 4049-59.
Hafeez, J., Bilal, M., Rasool, N., Hafeez, U., Shah, S. A. A., Imran, S., & Zakaria, Z. A. (2022). Synthesis of ruthenium complexes and their catalytic applications: A review. Arabian Journal of Chemistry, 15, 104165.
Han, G., Li, G., Huang, J., Han, C., Turro, C., & Sun, Y. (2022). Two-photon-adsorbing ruthenium complexes enable near infrared light-driven photocatalysis. Nature Communications, 13, 2288.
Howerton, B. S., Heidary, D. K., & Glazer, E. C. (2012). Strained Ruthenium Complexes Are Potent Light-Activated Anticancer Agents. Journal of the American Chemical Society, 134(20), 8324-27.
Jenkins, Y., Friedman, A. E., Turro, N. J., & Barton, J. K. (1992). Characterization of Dipyridophenazine Complexes of Ruthenium(II): The Light Switch Effect as a Function of Nucleic Acid Sequence and Conformation. Biochemistry, 31, 10809-16.
Jorge, H. B., Silva, C. T. P., Nakatami, H. S., Rinaldi, A. W., & De Souza, V. R. (2018). Imobilização de complexo de rutênio contendo base de Schiff na unidade metalo-orgânica UiO-67. Química Nova, 41(7), 725-31.
Kanaoujiya, R., Meenakshi, Srivastava, S., Singh, R., & Musfafa, G. (2023). Recent advances and application of ruthenium complexes in tumor malignancy. Materials Today: Proceedings, 72(6), 2822-27.
Kostin, G. A., Kozlov, R., Bogomyakov, A., Tolstikov, S., Sheven, D. & Korenev, S. New Ruthenium Nitrosyl Complexes Combining Potentially Photoactive Nitrosyl Group with the Magnetic Nitroxide Radicals as Ligands. International Journal of Molecular Sciences, 24, 13371.
Lazarevic, T., Rilak, A., & Bugarcic, Z. D. (2017). Platinum, Palladium, gold and ruthenium complexes as anticancer agents: Current clinical uses, cytotoxicity studies and future perspectives. European Journal of Medicinal Chemistry, 142, 8-31.
Lee, J. D. (2003). Química Inorgânica não tão Concisa[trad. Henrique E. Toma; Koiti Araki, Reginaldo C. Rocha]. Editora Edgar Blücher Ltda., São Paulo-SP, 1ª. ed. (3ª. reimp. da 5ª.ed inglesa).
Lee, S. Y., Kim, C. Y., & Nam, T. (2020). Ruthenium Complexes as Anticancer Agents: A Brief History and Perspectives. Drug Design, Development and Therapy, 14, 5375-92.
Li, F., Collins, J. G., & Keene, F. R. (2015). Ruthenium complexes as antimicrobial agents. Chemical Society Reviews, 44, 2529.
Lin, K., Zhao, Z-Z., Bo, H-B., Hao, X-J., & Wang, J-Q. Applications of Ruthenium Complex in Tumor Diagnosis and Therapy. Frontiers in Farmacology, 9, 1323.
Liu, J., Chen, Y., Li, G., Zhang, P., Jin, C., Zeng, L., Ji, L. & Chao, H. (2015). Ruthenium(II) polypyridyl complexes as mitochondria-targeted two-photon photodynamic anticancer agents. Biomaterials, 56, 140-153.
Ma, P., Zhang, J., Wu, X., & Wang, J. (2023). Ruthenium Metathesis Catalysts with Imidazole Ligands. Catalysts, 13, 276.
Matshwele, J. T. P., Nareetsile, F., Mapolelo, D., Matshameko, P., Leteane, M., Nkwe, D. O., & Odisitse, S. (2020). Synthesis of Mixed Ligand Ruthenium (II/III) Complexes and Their Antibacterial Evaluation on Drug-Resistant Bacterial Organisms. Journal of Chemistry, 2020, ID 2150219 (19p).
Matsumoto, M. Y., Toyama, M. M., Mayer, I., Winnischofer, H., Araki, K., & Toma, H. E. (2009). Electronic Conduction and Electrocatalysis by Supramolecular Tetraruthenated Copper Porphyrazine Films. Journal of the Brazilian Chemical Society, 20(4), 728-36.
Mjos, K. D., & Orvig, C. (2014). Metallodrugs in Medicinal Inorganic Chemistry. Chemical Reviews, 114(8), 4540-63.
Moreira, L. M., Lyon, J. P., Pereira, C., Silva, R. S., & Schultz, M. S. (2024a). Manganês (Mn): Propriedades redox, química de coordenação e implicações biológicas. Research, Society and Development, 13(2), 1-9.
Moreira, L. M., Lyon, J. P., & Teixeira, A. O. (2023a). A relação estrutura-atividade da vitamina b12 e das cobalaminas e suas correlações nutricionais. Research, Society and Development, 12(11), e05121143658.
Moreira, L. M., Teixeira, A. O., & Lyon, J. P. (2023b). A flexibilidade dos anéis macrocíclicos e as diferentes conformações espaciais de compostos macrocíclicos metalados e não-metalados. Research, Society and Development, 12(10), e28121043407.
Moreira, L. M., Teixeira, A. O. & Lyon, J. P. (2024b). Cobre (Cu): Reatividade, compostos de coordenação e atuação biológica. Research, Society and Development, 13(3), e5313345291.
Munteanu, A-C. Uivarosi, V. (2021). Ruthenium Complexes in the Fight against Pathogenic Microorganisms. An Extensive Review. Pharmaceutics, 13, 874.
Nikolaou, S., & Silva, C. F. N. (2018). Considerações sobre textos que tratam do desenvolvimento de metalofármacos de rutênio. Química Nova, 41(7), 833-38.
Ott, L. (2017). Chapter Five – Medicinal Chemistry of Metal N-Heterocyclic Carbene (NHC) Complexes [In: Inorganic and Organometallic Transition Metal Complexes with Biological Molecules and Living Cells], 147-179.
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica [free e-book/repositório.ufsm.br]. Editora UAB/NTE/UFSM. https://www.ufsm.br/app/uploads/sites/358/2019/02/Metodologia-da-Pesquisa-Científica_final.pdf
Rajkiewicz, A. A., Kajetanowicz, A. & Grela, K. (2022). Self-Supported Polymeric Ruthenium Complexes as Olefin Metathesis Catalysts in Synthesis of Heterocyclic Compounds. Catalysts, 12, 1087.
Reedijk, J. Metal-Ligand Exchange Kinetics in Platinum and Ruthenium Complexes – Significance for effectiveness as anticancer drugs. Platinum Metals Reviews, 52(1), 2-11.
Rein, F. N., Rocha, R. C. & Toma, H. E. (2004). Química de complexos de (etilenodiaminatetraacetato)Rutenato(III/II). Química Nova, 27(1), 106-22.
Sahu, A. K., Dash, D. K., Mishra, K., Mishra, S. P., Yadav, R., & Kashyap, P. (2018). Properties and Applications of Ruthenium [In: Noble and Precious Metals – Properties, Nanoscale Effects and Applications). Intech.
Sahu, G., Patra, S. A., Lima, S., Das, S., Görls, H., Plass, W., & Dinda, R. (2023). Ruthenium(II)-Dithiocarbazates as Anticancer Agents: Synthesis, Solution Behavior, and Mitochondria-Targeted Apoptotic Cell Death. Chemistry-A European Journal, 29, e202202694.
Sahu, V. K., Soni, A. K., Mishra, K. K., & Singh, R. K. (2023). Application of Halides Complexes of Ruthenium (II) in Metallopharmaceuticals and in Material Science: Part-I. Archives of Pharmacology and Therapeutics, 5(1), 25-35.
Seehra, M. S., & Bristow, A. D. (2018). Noble and Precious Metals – Properties, Nanoscale Effects and Applications. Intech
Shriver, D. F., Atkins, P. W., Overton, T. L., Rourke, J. P., Weller, M. T., & Armstrong, F. A. (2008). Química Inorgânica [Trad. Roberto B. Farias; Cristina M. P. dos Santos], 4ed. Artmed Editora S. A., Porto Alegre-RS.
Silva, C. P., Lima, F. C. A., Leal, R. C., & Moita Neto, J. M. (2010). Investigação do mecanismo de catálise ROMP do norborneno utilizando métodos de funcional de densidade. Química Nova, 33(7), 1444-48.
Sima, J., & Makanova, J. (1997). Photochemistry of iron(III) complexes. Coordination Chemistry Reviews, 160, 161-89.
Simovic, A. R., Masnikosa, R., Bratsos, I., & Alessio, E. (2019). Chemistry and reactivity of ruthenium(II) complexes: DNA/protein binding mode and anticancer activity are related to the complex structure. Coordination Chemistry Reviews, 398, 113011.
Simpson, P. V., Casari, I., Paternoster, S., Skelton, B. W., Falasca, M., & Massi, M. (2017). Defining the Anti-Cancer Activity of Tricarbonyl Rhenium Complexes: Induction of G2/M Cell Cycle Arrest and Blockade of Aurora-A Kinase Phosphorylation. Chemistry – A European Journal, 23, 6518-21.
Southam, H. M., Butler, J. A., Chapman, J. A., & Poole, R. K. (2017). Chapter One – The Microbiology of Ruthenium Complexes. Advances in Microbial Physiology, 71, 01-96.
Stadler, E. Estudos de Reatividade de Complexos Macrocíclicios de Ferro(II). São Paulo-SP, 143p. Tese (Doutorado) Instituto de Química, Universidade de São Paulo. Brasil. 1988.
Stein, E., Oki, S. Y., & Vichi, E. J. S. (2000). Synthesis and Electrochemical Characterization of Bimetallic Ruthenium Complexes with the Bridging η2(σ,σ)-1,3-Butadiyne-1,4-Diyl Ligand. Journal of the Brazilian Chemical Society, 11(3), 252-56.
Stein, F., Nöbler, M., Hazari, A. S., Böser, L., Walter, R., Liu, H., Klemm, E., & Sarkar, B. (2023). Ruthenium Complexes of Polyfluorocarbon Substituted Terpyridine and Mesoionic Carbene Ligands: An Interplay in CO2 Reduction. Chemistry – A European Journal, 29, e202300405.
Sun, Q., Li, Y., Shi, H., Wange, Y., Zhang, J., & Zhang, Q. (2021). Ruthenium Complexes as Promising Candidates against Lung Cancer. Molecules, 26, 4389.
Tfouni, E., Truzzi, D. R., Tavares, A., Gomes, A. J., Figueiredo, L. E., & Franco, D. W. (2012). Biological activity of ruthenium nitrosyl complexes. Nitric Oxide, 26(1), 38-53.
Toledo, J. C., Lima-Neto, B. S., & Franco, D. W. (2005). Mutual effects in the chemical properties of the ruthenium metal center and ancillary ligands upon coordination. Coordination Chemistry Reviews, 3-4, 419-31.
Toma, H. E. (1999). Supramolecular Chemistry and Technology. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 72(1), 1-25.
Walker, F. A. (1999). Magnetic spectroscopic (EPR, ESEEM, Mössbauer, MCD and NMR) studies of low-spin ferriheme centers and their corresponding heme proteins. Coordination Chemistry Reviews, 185-186, 471-34.
Yang, Y., Liao, G., & Fu, C. (2018). Recent Advances on Octahedral Polypyridyl Ruthenium(II) Complexes as Antimicrobial Agents. Polymers, 10, 650.
Ye, R., Tan, C., Chen, B., Li, R. & Mao, Z. (2020). Zinc-Containing Metalloenzymes: Inhibition by Metal-Based Anticancer Agents. Frontiers in Chemistry, 8, 402.
Zeng, L., Gupta, P., Chen, Y., Wang, E., Ji, L., Chao, H., & Chen, Z. (2017). The development of anticancer ruthenium(II) complexes: from single molecule compounds to nanomaterials. Chemical Society Reviews, 46(19), 5771-04.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Leonardo Marmo Moreira; Juliana Pereira Lyon
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
