Manganês (Mn): Propriedades redox, química de coordenação e implicações biológicas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v13i2.45186

Palavras-chave:

Primeira série de transição; Superóxido dismutase; Família/grupo do manganês; Variabilidade redox.

Resumo

O manganês (Mn) é um metal da primeira série de transição considerado altamente relevante em diversas áreas, desde a química de materiais e a metalurgia, passando pela catálise e chegando até a diversos setores da química bioinorgânica. O manganês (Mn) apresenta um comportamento redox peculiar e extremamente versátil, podendo ser encontrado em uma gama de estados de oxidação diferenciados. O controle dos possíveis estados de oxidação, visando à obtenção de uma série de aplicações, tem sido uma questão a ser controlada por todos que trabalham com a química deste metal, uma vez que as propriedades físico-químicas dos diferentes estados de oxidação podem variar substancialmente. O presente trabalho visa apresentar aspectos fundamentais da química do elemento metálico manganês (Mn), destacando sua variabilidade redox assim como tópicos introdutórios à sua química de coordenação, abrangendo compostos organometálicos, e seu relevante papel em ambiente biológico. Assim, este trabalho oferece uma introdução sobre a química do manganês, com especial destaque para a sua versatilidade redox e para o seu comportamento como centro de coordenação em complexos metálicos, abrangendo tanto a chamada química organometálica como as implicações biológicas de seus compostos de coordenação. Ademais, é feito um estudo comparativo com outros metais, sobretudo da primeira série de transição.

Referências

Abbas, S., Rashid, F., Ulker, E., Zaib, S., Ayub, K., Ullah, S., Nadeem, M. A., Yousuf, S., Ludwig, R., Ali, S., & Iqbal, J. (2021). Anticancer evaluation of a manganese complex on HeLa and MCF-7 cancer cells: design, deterministic solvothermal synthesis approach, Hirshfeld analysis, DNA binding, intracellular reactive oxygen species production, electrochemical characterization and density functional theory. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 39, (3), 1068-81.

Ali, B., & Iqbal, M. A. (2017). Coordination complexes of manganese and their biomedical applications. ChemistrySelect, 2(4), 1586-04.

Azadmanesh, J., & Borgstahl, G. E. O. (2018). A review of the catalytic mechanism of human manganese superoxide dismutase. Antioxidants, 7(2), 25. 10.3390/antiox7020025.

Benite, A. M. C., Machado, S. P., & Barreiro, E. J. (2007). Uma visão da química bioinorgânica medicinal. Química Nova, 30, 2062-67.

Caruso, F., Martinez, M. A., Rossi, M., Goldberg, A., Villalba, M. E. C., & Aymonino, P. J. (2009). Crystal and molecular structure of manganese (II) lapacholate, a novel polymeric species undergoing temperature-reversible metal to ligand electron transfer. Inorganic Chemistry, 48(8), 3529-34.

Chandra, S., & Kumar, U. (2005). Spectral and magnetic studies on manganese (II), cobalt (II) and nickel (II) complexes with Schiff bases. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 61(1-2), 219-24.

De Paula, J. C., Beck, W. F., Miller, A., Wilson, R. B., & Brudvig, G. W. (1987). Studies of the manganese site of photosystem II by electron spin resonance spectroscopy. Journal of the Chemical Society Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases, 83, 3636-51.

Drozdzak, R., Allaert, B., Ledoux, N., Dragutan, I., Dragutan, V., & Verpoort, F. (2005). Ruthenium complexes bearing bidentate Schiff base ligands as efficient catalysts for organic and polymer syntheses. Coordination Chemistry Reviews, 249(24), 3055-74.

Duboc, C., Phoeung, T., Zein, S., Pécaut, J., Collomb, M., & Neese, F. (2007). Origin of the zero-field splitting in mononuclear octahedral dihalide MnII complexes: an investigation by multifrequency high-field electron paramagnetic resonance and density functional theory. Inorganic Chemistry, 46, (12), 4905-16.

Farias, R. F. (org.). (2005). Química de Coordenação – fundamentos e atualidades. Editora Átomo. 316p.

Fujisawa, K., & Nabika, M. (2013). Development of new polymerization catalysts with manganese (II) complexes. Coordination Chemistry Reviews, 257, (1), 119-29.

Gawin, A. Pump, E., Slugovc, C., Kajetanowicz, A, & Grela, K. (2018). Ruthenium Amide Complexes- Synthesis and Catalytic Activity in Olefin Metathesis and in Ring-Opening Polymerisation. European Journal of Inorganic Chemistry, 1766-74. https://doi.org/10.1002/ejic.201800251

Hamad, F. B., Sun, T., Xiao, S., & Verpoort, F. (2013). Olefin metathesis ruthenium catalysts bearing unsymmetrical heterocyclic carbenes. Coordination Chemistry Reviews, 257, 2274-92.

Heren, Z., Pasaoglu, H., Kastas, G., Keser, C., Yesilel, O. Z., & Buyukgungor, O. (2006). The novel Polymeric Complex of Manganese (II) with Picolinic Acid, [Mn(pic)2]n, a New Coordination Mode for Picolinic Acid. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, 632, (9-8), 1578-81.

Horning, K. J., Caito, S. W., Tipps, K. G., Bowman, A. B., & Aschner, M. (2015). Manganese is essential for neuronal health. Annual Review of Nutrition, 35, 71-08.

Huheey, J. E., Keiter, E. A., & Keiter, R. L. (1993). Inorganic Chemistry – Principles of Structure and Reactivity, 4ed. Harper Collins College Publishers.

Kallmeier, F., & Kempe, R. (2018). Manganese complexes for (de) hydrogenation catalysis: a comparison to cobalt and iron catalysis. Angewandte Chemie International Edition, 57, (1), 46-60.

Kani, I., Atlier, O., & Güven, K. (2016). Mn(II) complexes with bipyridine, phenantroline and benzoic acid: Biological and catalase-like activity. Journal of Chemical Science, 128, 523-36.

Katayama, H., & Ozawa, F. (2004). Vinylideneruthenium complexes in catalysis. Coordination Chemistry Reviews, 248, (15-16), 1703-15.

Lawrence, G. D., & Sawyer, D. T. (1978). The chemistry of biological manganese. Coordination Chemistry Reviews, 2, 173-93.

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, Primeira Edição (terceira reimpressão da 5aed inglesa).

Li, J., Xiong, L., Fu, L., Bo, W., Du, Z., & Feng, X. (2022). Structural diversity of Mn(II) and Cu(II) complexes based on 2-carboxyphenoxyacetate linker: Syntheses, conformation comparison and magnetic properties. Journal of Solid State Chemistry, 305, 122636.

Lima, L. M. (2007). Química medicinal moderna: desafios e contribuição brasileira. Química Nova, 30(6), 1456-68

Lozano-Vila, A. M., Monsaert, S., Bajerk, A., & Verpoort, F. (2010). Ruthenium-based olefin metathesis catalysts derived from alkynes. Chemical Reviews, 110, (8), 4865-09.

Mahan, B. M. & Myers, R. J. (1998). Química – Um Curso Universitário [trad. (4aed inglesa) Henrique E. Toma; Koiti Araki; Denise O. Silva; Flávio M. Matsumoto], Editora Edgar Blücher Ltda., São Paulo-SP.

McDowell, L. R. (1992). Minerals in Animal and Human Nutrition. Academic Press. Florida. 1-25 e 396-06.

Moreira, L. M. & Lyon, J. P. (2020). Hemoglobin, autoxidation, free radical generation, tissue injury and oxidative stress: An interesting correlation associated to the vascular accidents. Pubvet (Londrina), 14, a705-5.

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.

Nolan, S. P. & Clavier, H. (2010). Chemoselective olefin metathesis transformations mediated by ruthenium complexes. Chemical Society Reviews, 39(8), 3305-16.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica [free e-book/repositório.ufsm.br]. Ed. UFSM. https://www.ufsm.br/app/uploads/sites/358/2019/02/Metodologia-da-Pesquisa-Científica_final.pdf

Pui, A. (2007). Manganese(II) complexes with bis (3-halo-2-hydroxy-5-methylacetophenone)ethylenediamine; structure, characterization, and redox behavior. Journal of Coordination Chemistry, 60(7), 709-18.

Romanowski, S. M. M., Machado, S. P., Friedermann, G. R. Mangrich, A. S. Hermann, M. F., & Lima, H. O. (2010). Synthesis, characterization, EPR spectroelectrochemistry studies and theoretical calculations of manganese (II) complexes with the ligands H3bpeten and H3bnbpeten. Journal of the Brazilian Chemical Society, 21, (5), 842-50.

Sadeek, S. A. (2005). Synthesis, thermogravimetric analysis, infrared, electronic and mass spectra of Mn(II), Co(II) and Fe(III) norfloxacin complexes. Journal of Molecular Structure, 753, (1-3), 1-12.

Senft, L., Moore, J. L, Franke, A., Fisher, K. R., Scheitler, A., Zahl, A., Puchta, R., Fehn, D., Ison, S., Saden, S., Ivanovic-Burmazovic, I., & Goldsmith, C. R. (2021). Quinol-containing ligands enable high superoxide dismutase activity by modulating coordination number, charge, oxidation states and stability of manganese complexes throughout redox cycling. Chemical Science, 12, (31), 10483-00.

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.

Syiemlieh, I., Kumar, A., Kurbah, S. D., De, A. K., & Lal, R. A. (2018). Low-spin manganese (II) and high-spin manganese (III) complexes derived from disalicylaldehyde oxaloyldihydrazone: Synthesis, spectral characterization and electrochemical studies. Journal of Molecular Structure, 1151, 343-52.

Tao, P., Liu, S., & Wong, W. (2020). Phosphorescent manganese (II) complexes and their emerging applications. Advanced Optical Materials, 8(20), 2000985.

Valyaev, D. A., Lavigne, G., & Lugan, N. (2016). Manganese organometallic compounds in homogeneous catalysis: Past, present and prospects. Coordination Chemistry Reviews, 308, 191-35.

Vougioukalakis, G. C. & Grubbs, R. H. (2010). Ruthenium-based heterocyclic carbene-coordinated olefin metathesis catalysts. Chemical Reviews, 110(3), 1746-87.

Downloads

Publicado

02/03/2024

Como Citar

MOREIRA, L. M.; LYON, J. P.; PEREIRA, C. .; SILVA, R. de S.; SCHULTZ, M. S. . Manganês (Mn): Propriedades redox, química de coordenação e implicações biológicas. Research, Society and Development, [S. l.], v. 13, n. 2, p. e13713245186, 2024. DOI: 10.33448/rsd-v13i2.45186. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/45186. Acesso em: 30 jun. 2024.

Edição

Seção

Ciências Exatas e da Terra