Sntesis-y-caracterizacion-estructural-y-espectroscopica-de-nuevos-compuestos-de-coordinacion-con-el-ligante-etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato

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Síntesis y caracterización estructural y 
espectroscópica de nuevos compuestos de 
coordinación con el ligante etil-5-metil-4-
imidazolcarboxilato 
T E S I S 
 
Q U E P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E 
Q U Í M I C O 
 
P R E S E N T A 
 
VÍCTOR ADÁN BARRERA GUZMÁN 
 
MÉXICO, D.F. 2010 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
DE MÉXICO 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 Jurado asignado: 
 
 
 Presidente Prof. Dra. Noráh Yolanda Barba Behrens 
 
 Vocal Prof. Dra. Silvia Elena Castillo Blum 
 
 Secretario Prof. Dr. Horacio Clemente López Sandoval 
 
 1er suplente Prof. Dr. Armando Marín Becerra 
 
 2do suplente Prof. Dr. Jesús Gracia Mora 
 
 
 
 
Sitio donde se desarrolló el tema: 
 
 
Laboratorio 211, Departamento de Química 
Inorgánica 
 
División de Estudios de Posgrado 
 
Facultad de Química, U.N.A.M. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Asesora _____________________________ 
 Dra. Noráh Yolanda Barba Behrens 
 
 
 
Sustentante _____________________________ 
 Víctor Adán Barrera Guzmán 
 
DEDICATORIAS 
 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mis padres: 
Víctor Manuel Barrera Galán 
Fabiola Guzmán Yepez 
Ya que sin su apoyo durante estos años nada hubiera sido posible. 
 
 
DEDICATORIAS 
 
 
2 
 A mi hermana y a todos los familiares que siempre me han 
apoyado, cuidado y alentado a seguir adelante. 
 
 A mi novia Angélica Flores Cruz por apoyarme, quererme y 
soportarme durante estos años. 
 
 A mis compañeros del Lab 211:Dr. Raul, Dra Adriana, Dra. 
Ariadna, M. en C. Yenny Patricia, M. en C. Francisco Javier, 
M. en C. Israel, M. en C. Omar, M. en C. Alma,Vero, Kenia, 
Diana, Minerva, Ana Gaby, Ricardo, Lupita y a la Biol. 
Patricia Fierro. 
 Al Dr. Horacio L. por todo el tiempo que dedicó a revisar la 
tesis, además de su amistad y apoyo a todo el laboratorio. 
 
 A todos mis profesores pasados, presentes y futuros ya que son 
una parte fundamental en la formación de cualquier persona. 
 
 A mis amigos químicos(as): Hugo, Oscar, Oli, Ana, Gris, Rowse, 
Aura, Frank y Edgar (Chaparock). 
 Mis amigos del primer semestre: Juan, Mar, Janet, Karlita, 
Fabi, Edén y a todos los compañeros que por falta de espacio no 
puedo nombrar. 
 Y a mis amigos del foro de Química del UNIVERSUM: 
Alejandro, Liliana, Lilo, Gaby, Ericka, Elisa, América, Héctor, 
Fabián y Tavo. 
 A todos los amigos que han estado conmigo alguna vez y me 
han ayudado a forjar el carácter que ahora tengo. 
 
 A la UNAM por todo lo que me ha dado y ser mi segundo 
hogar. A todos muchas gracias. 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
3 
Agradecimientos. 
 
A la Dra. Noráh Barba Behrens por todo su apoyo académico, 
paciencia, asesorías y el conocimiento aportado en la realización de 
esta tesis. 
 
A la Unidad de Servicios de apoyo a la investigación (USAI) de la 
Facultad de Química por la obtención de las estructuras de rayos-X que 
aparecen en este trabajo. 
 
A la Q. Maricela Gutiérrez Franco, por la obtención de todos los 
espectros de Infrarrojo. 
 
A la Q. Margarita Portilla Bauza y la Q. Elvia del Socorro Reynoso 
Herrera por la obtención de los termogramas. 
 
A la Q.F.B. Nayeli López y al Q. Víctor Lemus, por la determinación de 
análisis elemental orgánico y por todo su apoyo al correr las muestras 
del laboratorio 211. 
 
A la Dra. Rosalinda Contreras Theurel del CINVESTAV por la 
obtención de los espectros de Resonancia Magnética Nuclear. 
 
A la Biol. Patricia Fierro, por el gran apoyo técnico que nos brinda día 
a día a nivel académico e investigación como personal, mil gracias. 
 
A los miembros del jurado Dra. Silvia Elena Castillo Blum y el Dr. 
Horacio Clemente López Sandoval por sus aportaciones en la revisión 
de esta tesis. 
 
Al M. en C. Edgar Omar Rodríguez Hernández por su apoyo 
académico y conocimiento aportado. 
 
Al proyecto DGAPA IN212210 por el apoyo económico brindado para 
la realización de este trabajo. 
 
Índice 
 
Dedicatoria….……………………………………………………………………. 1 
 
Agradecimientos……....…………………………………………………………. 3 
 
Abreviaturas……....………………………………………………………………… 4 
 
Resumen………………………………………………………………………….. 5 
 
1 Introducción…………….……………………………………………………... 7 
1.1 Cobalto(II) ………………………………………………………………….. 11 
1.2 Níquel(II) ……………………………………………………………………. 13 
1.3 Zinc(II) ………………………………………………………………………. 17 
 1.4 Cadmio y Mercurio(II) ………………………………………………………. 20 
 1.5 Histidina ……………………………………………………………………….. 24 
2 Antecedentes…………………….…..…………………………………………. 27 
2.1 Imidazoles………………………………………………………………… 28 
2.2 Caracterización del emizco………………………………………………. 32 
2.3 Trabajos previos con emizco……………………………………………….. 39 
3 Objetivos……………………………………………………………………….. 46 
4 Desarrollo Experimental……………………………………………………… 48 
4.1Reactivos 4.2 instrumentación………………………………………………. 49 
4.3 Metodología general de síntesis……………………………………………. 50 
 
 
 
Síntesis de los compuestos de coordinación con emizco…………………….…... 51 
Síntesis de los compuestos de coordinación de cobalto(II)………………….. 51 
Síntesis de los compuestos de coordinación de níquel(II)…………………… 52 
Síntesis de los compuestos de coordinación de zinc(II)……………………… 52 
Síntesis de los compuestos de coordinación de cadmio(II)…………………… 53 
Síntesis del compuesto de coordinación de mercurio(II)…………………….. 54 
5Análisis de resultados………..….………..….………..….………..….…………. 55 
5.1 Compuestos octaédricos ……………………………..…………….……….. 56 
5.1.1 Compuestos trans-octaédricos …………………………...…………….…. 57 
5.1.2 Compuesto cis-octaédrico …………….…………….…………….……… 79 
5.2 Compuestos tetraédricos …………………………………………………… 91 
5.2.1 Compuestos monodentados ……………………………………………… 91 
5.2.1 Compuestos bidentados …………………………………………………… 97 
6 Conclusiones……………………………………………………...……………. 101 
 
7 Bibliografía…….………………………………………………...……………. 105 
 
Anexo 1………………………………………………………………………… I 
Anexo 2………………………………………………………………………… V 
 
 
 
 
4 
Abreviaturas 
 
 
Å Angstrom 
DMSO Dimetil sulfóxido 
Emizco Etil 5-metil-4-imidazolcarboxilato, 4-metil-5-imidazolcarboxilato de etilo 
g Gramo 
IR Infrarrojo 
K Grados Kelvin 
M Molaridad 
MB Magnetones de Bohr 
MeOH Metanol 
mL Mililitro 
mMol Milimol 
N Nitrógeno 
o
C Grado celsius 
pH -log [H3O
+
] 
pKa -log [Ka] 
USAI Unidad de servicio y apoyo a la investigación 
UV-Vis-NIR Ultravioleta-visible-infrarrojo cercano 
μef Momento magnético efectivo 
 
 
5 
Resumen 
 
El presente trabajo trata sobre la síntesis de compuestos de coordinación obtenidos a partir 
del ligante etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato (emizco) con sales del tipo MX2 donde M = 
Co
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
 Cd
2+ 
y Hg
2+
 y X = Cl
-
, Br
-
 y NO3
-
.Se sintetizaron y caracterizaron once compuestos, utilizando las técnicas espectroscópicas y 
analíticas de: infrarrojo, UV-Vis-NIR (reflectancia difusa), susceptibilidad magnética, 
análisis elemental, resonancia magnética nuclear de protón (RMN H
1
), termogravimetría y 
cuando fue posible difracción de rayos-X. 
 
El ligante etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato, se coordina a través del nitrógeno imidazólico 
y el oxígeno de su grupo éster comportándose generalmente como un ligante bidentado, 
aunque como se verá más adelante puede llegar a coordinarse también de forma 
monodentada. En los compuestos de coordinación el metal puede adoptar la geometría 
tetraédrica u octaédrica, esta última ya sea en su forma cis o trans y siempre con 
coordinación de tipo bidentada. 
 
Los resultados obtenidos en este trabajo se han organizado para un mejor análisis de 
acuerdo a su número de coordinación, empezando con los compuestos trans-octaédricos: 
[M(emizco)2(H2O)2](NO3)2 donde M = Co
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
 y Cd
2+
 además del compuesto de 
cobalto: [Co(emizco)(H2O)4](NO3)2. A continuación, con el compuesto cis-octaédrico de 
cadmio y finalizar con los compuestos tetraédricos. Debido a que se llevó a cabo la síntesis 
con cinco metales diferentes Co
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cd
2+
 y Hg
2+
 y se encontraron dos tipos de 
coordinación por parte del ligante, la sección de compuestos tetraédricos a su vez será 
dividida en compuestos monodentados ([Co(emizco)Cl2(H2O)]·3H2O y [Zn(emizco)2X2] 
donde X= Cl
-
 o Br
-
) y los compuestos bidentados: [M(emizco)Cl2] donde M= Cd
2+
 o Hg
2+
. 
En todos los compuestos se observó que la variación en las relaciones estequiométricas 
M:L durante la reacción permite obtener diferentes compuestos de coordinación. 
 
 
 
6 
Se lograron obtener cuatro cristales adecuados para el estudio por difracción de rayos-X los 
cuales son: 
[Co(emizco)(H2O)4](NO3)2, [Ni(emizco)2(H2O)2](NO3)2, [Cd(emizco)2Br2] y 
[Cd(emizco)2(H2O)2](NO3)2. 
 
Para dichas estructuras de rayos-X disponibles se realizó un análisis detallado comparando 
estas estructuras entre sí y con las de cobre ya informadas en los antecedentes del trabajo, 
se analizaron sus ángulos y distancias, así como sus interacciones intermoleculares como 
los puentes de hidrógeno y el apilamiento π que dan lugar a diferentes arreglos 
supramoleculares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
111... IIInnntttrrroooddduuucccccciiióóónnn 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
8 
1. Introducción1 
 
La Química Bioinorgánica es una ciencia que ha tenido grandes avances en los últimos 
años, la cual se dedica al estudio de sistemas y compuestos inorgánicos presentes en 
sistemas biológicos, es decir el papel que desempeñan en los seres vivos, los elementos 
distintos al carbono. Entre ellos están los llamados iones metálicos. 
 
Algunos de los elementos con interés biológico son los llamados elementos esenciales, los 
cuales deben su nombre a que son necesarios para el correcto funcionamiento de los seres 
vivos. Es importante mencionar que estos a su vez se dividen en elementos abundantes y 
elementos traza, de acuerdo a las cantidades en las que se presentan en los procesos 
biológicos. 
 
Los elementos cuya presencia en un organismo vivo pueden alterar seriamente su 
metabolismo generando intoxicaciones, ya sea agudas o crónicas, son los denominados 
elementos tóxicos. 
Por último la Química Bioinorgánica estudia también algunos compuestos que manifiestan 
actividad en el tratamiento de ciertas enfermedades o en el diagnóstico de las mismas, esta 
rama se le conoce con el nombre de Química Inorgánica Medicinal. 
 
Los elementos esenciales en los seres vivos son 26, de los cuales 14 son metales, 
eliminando al carbono y los elementos que habitualmente lo acompañan (H, N, O, P, S, Cl), 
quedan solamente 14 elementos metálicos y 5 no metálicos (B, Se, Si, F y I), de los cuales 
4 son abundantes (Na, K, Mg y Ca) y 15 a nivel de traza (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, 
Mo, W, B, Se, Si, F y I). 
 
Es sabido que en los seres vivos los metales se encuentran como cationes, con sitios para 
aceptar electrones, por ejemplo el manganeso (Mn
n+
), mientras que las moléculas que 
acompañan a estos metales tienen la característica de poseer pares electrónicos disponibles 
los cuales usan para formar enlaces con los iones presentes en el organismo, las moléculas 
que pueden formar este tipo de enlaces con los metales de transición reciben el nombre de 
ligantes y el enlace se llama enlace de coordinación. (Figura 1) 
 INTRODUCCIÓN 
 
9 
 
 
 
Figura 1. Estructura química del ligante NH3 (amoniaco). 
 
Los compuestos de coordinación tienen la particularidad de adoptar distintas geometrías 
como pueden ser lineal, tetraédrica, bipirámide trigonal, octaédrica, plana cuadrada, etc. 
(Figura 2). La geometría adoptada por el metal en estos compuestos es de gran importancia 
ya que en estudios recientes se ha demostrado que la geometría presentada por el 
compuesto está íntimamente relacionada con su actividad en los seres vivos y a su vez 
dicha geometría está en función del ión metálico y de las propiedades del ligante utilizado.
2
 
Zn
H3N NH3
H3N NH3
2+
 
Figura 2. Ejemplo de un compuesto de coordinación con geometría tetraédrica: [Zn(NH3)4]
2+ 
 
Aludiendo a la naturaleza y a las propiedades donadoras de los ligantes podemos mencionar 
aspectos estructurales de algunas biomoléculas, por ejemplo tenemos el caso del ligante 
porfina formado por cuatro anillos pirrólicos unidos por puentes metino que generan un 
sistema cíclico no saturado. Cuando esta molécula tiene sustituyentes sobre las ocho 
posiciones pirrólicas sustituibles, los anillos resultantes se llaman porfirinas. Este tipo de 
sistemas puede perder dos protones transformándose en un dianión capaz de enlazar 
fuertemente a cationes M
2+
. Si el tamaño del catión es adecuado queda alojado en el hueco 
interno del anillo fuertemente unido a los cuatro nitrógenos donadores. Un ejemplo de esto 
es en el llamado grupo hemo (figura 3), el cual es el responsable de la coloración roja de la 
sangre, cuando este grupo hemo se une por encima del plano a una molécula de globina se 
forma la hemoglobina que es la biomolécula responsable de transportar el oxígeno en la 
..
 INTRODUCCIÓN 
 
10 
sangre desde los órganos respiratorios hasta los tejidos, ya que el átomo de hierro del grupo 
hemo es capaz de formar un enlace de coordinación con el oxígeno. 
 
Figura 3. Estructura del grupo hemo formado por Fe(II) y una porfirina 
 
A continuación se presentan las propiedades y las funciones más importantes en la Química 
Bioinorgánica de cada uno de los iones metálicos que se emplearon en la presente tesis 
siguiendo para ello su orden en la tabla periódica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4d/Heme.svg
 INTRODUCCIÓN 
 
11 
1.1 Cobalto: 
 
Es el elemento más ligero de la tabla periódica, está presente en la primera serie de 
transición junto al hierro y al níquel y tiene una configuración electrónica de [Ar]3d
7
4s
2
. En 
la corteza terrestre se encuentra en una proporción de solamente 29 ppm, lo cual lo hace el 
elemento menos abundante de la primera serie de transición. 
Desde el punto de vista bioquímico, sus estados de oxidación más relevantes son el 
cobalto(III) (sistema d
6
), cobalto(II) (sistema d
7
) y cobalto(I) (sistema d
8
), ya que es en esta 
forma como se encuentran los compuestos de importancia biológica más abundantes. 
 
Para efectos de este trabajo el estado de mayor importancia es el estado de oxidación Co
2+
, 
el cual forma compuestos de coordinación más variados en su geometría, pero menos 
numerosos y más lábiles. Las geometrías más comunes de estos compuestos son: laoctaédrica de alto espín, aunque ligantes de campo fuerte como el cianuro pueden formar 
compuestos de coordinación de bajo espín. 
 
Por otra parte el cobalto origina compuestos tetraédricos, quizá con mayor facilidad que 
ningún otro elemento de transición. A su vez existen escasos compuestos de coordinación 
con geometría plana-cuadrada. 
 
Todos estos compuestos son generalmente estables y no se oxidan espontáneamente a 
cobalto(III) a menos que la disolución sea muy alcalina o se trate de un ligante de campo 
muy fuerte en la serie espectroquímica. 
El ejemplo biológico más importante de compuestos con cobalto es la Vitamina B12, 
(figura 4). 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Vitamina B12 
 
Ésta tiene una estructura formada por un macrociclo llamado corrina, la cual es una 
porfirina imperfecta ya que ha perdido un enlace –CH= entre dos de los anillos pirrólicos 
(figura 5). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 Anillo corrina (izquierda) y porfirina (derecha) 
 
La vitamina B12 se utiliza para tratar una enfermedad inicialmente incurable llamada 
anemia perniciosa la cual consiste en una disminución de los glóbulos rojos y un 
crecimiento anormal de los que permanecen, lo que conduce a un deterioro irreversible del 
sistema nervioso y la muerte en pocos años, en la actualidad un tratamiento definitivo 
contra esta enfermedad consiste en la administración de dicha vitamina vía sanguínea u oral 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
13 
1.2 Níquel: 
 
El níquel es un elemento relativamente abundante en la Tierra puesto que está presente en 
una proporción de 105 ppm en la corteza y de 80000 ppm en el núcleo terrestre. Sin 
embargo, a pesar de estar altamente disponible, no se conocían proteínas o enzimas en 
sistemas vivos con cantidades apreciables de níquel hasta 1975.
 
Sólo se conocen cuatro 
sistemas enzimáticos en los que desempeña abundantes funciones. Estos sistemas son: 
ureasas, hidrogenasas, metilcoenzima M reductasa (Factor F-430) y carbonildeshidrogenasa 
(CO-deshidrogenasa). 
3
 
 
 
Tabla 1. Propiedades físicas y químicas de las enzimas de níquel en la naturaleza.
4 
 
Enzima Fuente/ligante Función 
Ureasa Bacterias, 
plantas(extracelular en las 
vesículas) 
Hidrólisis de la urea 
Hidrogenasa La mayoría de las bacterias 
(membranas) 
Catálisis de la reacción 
H2→ 2H
+
 + 2e
-
 
Metil coenzima M reductasa Bacteria metanogénica 
(membrana) 
Catálisis de la reacción 
4H2 + CO2→ CH4 + 2H2O 
Co-deshidrogenasa Bacterias acetogénicas 
(membrana) 
Catálisis de la reacción 
4H2 + 2CO2→ CH3COOH + 
2H2O 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
14 
 Ureasa 
 
Debido a su abundancia se hablará brevemente sobre algunas propiedades de la urea 
aminohidrolasa (ureasa) (figura 6), ésta es una metaloenzima con el centro activo de níquel, 
la cual cataliza la hidrólisis de urea para formar amonio y dióxido de carbono.
5
 
 
Reacción: 
Ni(NH2)2 + 2H
+
 + 2H2O → 2NH4
+
 + CO2 + H2O 
 
El sitio activo de la ureasa consiste en dos átomos de níquel enlazados por un grupo 
carbamato y otros ligantes que contienen átomos de nitrógeno de histidina, un carboxilato 
monodentado de aspartato y una molécula de agua.
5,6 
En la figura 7 se puede observar la 
estructura de un compuesto sintetizado por Joussef y colaboradores donde se simula una 
subunidad de níquel del sitio activo de la ureasa, es decir se trata de un modelo químico del 
sitio activo de la metaloenzima.
5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Imagen de la enzima Ureasa Figura 7. Estructura análoga a una subunidad de ureasa 
con los átomos de níquel en amarillo.
6
 
 
La primer ureasa estudiada fue la de la planta Canavalia ensiformis, además se observó que 
los dos centros de níquel involucrados tienen funciones diferentes. Se piensa que la primer 
subunidad de níquel se encarga de polarizar el grupo carbonilo de la urea al coordinarse a 
 INTRODUCCIÓN 
 
15 
su átomo de oxígeno, mientras que el otro níquel incrementa el carácter nuleofílico de una 
molécula de agua coordinada al ión metálico, para posteriormente atacar al carbonilo de la 
urea generando el grupo carbamato y amonio.
7 
(figura 8) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8. Mecanismo de reacción propuesto de la ureasa con el carbamato (B= base de Lewis).
4 
 
Por último vale la pena mencionar que no existe evidencia de que se realicen reacciones 
redox durante la catálisis de la hidrólisis de la urea, lo cual si sucede durante el proceso 
catalítico de las otras tres enzimas de la tabla 1.
8 
 
 Otras enzimas de Níquel 
 
Graf y Thauer encontraron que las bacterias metanogénicas tienen un requerimiento de 
iones níquel para su crecimiento, se estableció rápidamente que el níquel está 
estequiométricamente presente en tres tipos de enzimas: hidrogenasas, metil coenzima M 
reductasa (figura 9) (en bacterias productoras de metano) y en la acetil-Co-A Co 
deshidrogenasa, en los últimos tiempos hidrogenasas de otras bacterias tales como 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
16 
Chromatium, Alcaligenes, Desulfovibrio, Azobacter, Nocardoa y Escherichia Coli se 
analizaron nuevamente encontrando cantidades significativas de níquel. 
Las aplicaciones industriales de la catálisis por níquel incluyen hidrogenación biológica, 
desulfurización y carbonilación, no existe otro metal redox tan disponible para los 
organismos encargados de la filtración de la tierra como el níquel. Además el níquel parece 
poseer la única combinación de actividad redox y propiedades de coordinación que lo llevó 
de sus aplicaciones con organismos vivos a procesos industriales eficientes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9. Centro activo de la metil coenzima M-reductasa.
9
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
17 
1.3 Zinc 
 
El zinc, junto con el cadmio y el mercurio forma el grupo 12 de la tabla periódica. Tiene 
una configuración electrónica [Ar]3d
10
4s
2
, siendo el segundo elemento en abundancia en la 
corteza terrestre (76 ppm), encontrado principalmente como ZnS (blenda de zinc).
1
 
En condiciones normales adopta sólo el estado de oxidación Zn
2+
, por lo cual no puede 
esperarse que intervenga en procesos redox biológicos donde cambie de estado de 
oxidación. 
La química de coordinación del Zn
2+
 está determinada por ser un sistema d
10
, un catión 
pequeño (0.69 Å) y un ácido de Lewis que reacciona con bases duras y blandas también 
llamados ácidos frontera. Por tener una capa d completa no existe ningún arreglo espacial 
(geometría) con una energía de estabilización preferente de acuerdo a la TCC (teoría de 
campo cristalino) o la TOM (teoría de orbitales moleculares), su pequeño radio favorece los 
números de coordinación bajos y su carácter “frontera” ayuda a sus uniones con átomos 
donadores duros y blandos. 
 
Es desde el punto de vista bioquímico es un metal importante por diversas causas, que 
empiezan desde su papel enzimático y terminan con sus funciones en la transcripción 
génica. Su distribución en el organismo humano es muy heterogénea, ya que se encuentra 
en concentraciones muy altas en el páncreas, próstata, hígado, músculo y huesos, aunque la 
reserva de zinc más dinámica es la del hígado, pues desde este órgano puede pasar a formar 
parte de diversas biomoléculas. 
 
Desde los años ochenta se conoce la existencia de proteínas de zinc que pueden reconocer 
secuencias específicas de bases del ADN y participan en el proceso de transcripción como 
proteínas que interaccionan con la ARN-polimerasa, favoreciendo la formación de un 
compuesto inicial y la transcripción de un gen a su correspondiente ARNm, a estas 
proteínas se les conoce como factores de transcripción y algunos de éstos reciben el 
nombre específico de “dedos de zinc”. 
Se les llama así porque contienenestructuras capaces de “anclarse” a la doble hélice del 
ADN como si fueran dedos. (Figura 10) 
 INTRODUCCIÓN 
 
18 
 
Figura 10. Representación de un dedo de Zinc (izquierda) y la manera en que se “ancla” a la hélice del ADN. 
 
Otras metaloenzimas importantes de zinc son la anhidrasa carbónica la cual está presente en 
los glóbulos rojos de la sangre y cataliza la deshidratación del ión bicarbonato y la 
hidratación del CO2 (de no ser por esto estas reacciones serían sumamente lentas) llevando a 
cabo la siguiente reacción
10
: 
 
 
Reacción: 
OH
-
 + CO2 HCO3
- 
 
También existen las carboxipeptidasas (figura 11) presentes en el páncreas de los 
mamíferos las cuales catalizan la hidrólisis del enlace peptídico del C-terminal cuando la 
cadena lateral es un residuo aromático o alifático ramificado de un L-aminoácido, actúa 
sobre sustratos del tipo: 
 
 
 
Su estructura y mecanismo de acción se han dilucidado parcialmente, el ión zinc está 
enlazado en un entorno tetraédrico distorsionado con dos átomos de nitrógeno-histidina, un 
 INTRODUCCIÓN 
 
19 
átomo de oxígeno carboxílico glutamato y una molécula de agua como ligantes, la unión 
del sustrato se realiza posiblemente como se observa en la figura 11, el átomo de oxígeno 
del carbonilo que va a romperse sustituye a la molécula de agua en la esfera de 
coordinación del zinc, posteriormente se propone que ocurre la hidrólisis rápida del anhidro 
resultante, los productos abandonan la posición activa dejándola vacante para que se otra 
molécula de sustrato y el ciclo se repita. 
 
 
Figura 11. Posible mecanismo de acción de las carboxipeptidasas.
10
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
20 
1.4 Cadmio y Mercurio: 
 
A pesar de que estos metales pertenecen al grupo 12 de la tabla periódica, el 
comportamiento de estos elementos pesados es muy diferente al del zinc. Pues mientras 
este metal tiene una bioquímica muy importante, basada en la capacidad del ión zinc (II) 
para actuar como ácido de Lewis, el cadmio y mercurio no parecen tener una función 
esencial reconocida, por el contrario presentan un comportamiento tóxico muy complejo. 
 
Cadmio: 
 
Este metal representa alrededor de 0.16 ppm de la corteza terrestre lo cual lo hace más 
abundante que el mercurio (0.08 ppm) pero a su vez mucho menos que el zinc (76 ppm), 
generalmente se encuentra al igual que sus vecinos como sulfuro (CdS, Greenockita). 
 
Básicamente la dieta, la respiración de humos industriales contaminados y la aspiración del 
humo del tabaco son las principales fuentes de intoxicación del cadmio. 
 
Su configuración electrónica ([Kr]4d
10
5s
2
), al igual que el zinc hace que reaccione 
perdiendo sus dos electrones más externos y por tanto tenga una química de un estado de 
oxidación (II). El cadmio(II) forma compuestos binarios y ternarios clásicos, muchos de 
ellos poco solubles en agua a pH neutro. 
Además el cadmio(II) puede formar un gran número de compuestos de coordinación, esto 
es muy importante desde el punto de vista de su toxicología ya que el cadmio en los seres 
vivos forma compuestos con diversos ligantes bioquímicos sustituyendo a otros iones 
metálicos como el hierro y su toxicidad se debe en gran medida a que la coordinación altera 
las funciones biológicas de estos ligantes, de hecho el tratamiento para la intoxicación de 
este metal se basa en la administración de ligantes externos capaces de competir con éxito 
por el metal frente a los ligantes biológicos, movilizando de esta forma al cadmio por 
alguna vía de excreción. 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
21 
El cadmio(II) es un sistema d
10
, el cual no tiene un número de coordinación o una 
geometría definida, sin embargo a partir de la información de la difracción de rayos X. 
 
Se sabe que éste puede adoptar números de coordinación que van desde 2 hasta 8 (siendo 
los más comunes 4 y 6) y geometrías que pueden llegar a ser tetraédricas u octaédricas 
distorsionadas. 
Los números de coordinación entre dos y tres se producen principalmente en fase gas o en 
compuestos organometálicos, pudiendo incrementarse en disolución por efecto de la 
coordinación de moléculas de agua. El número de coordinación cuatro con una geometría 
tetraédrica más o menos distorsionada se conoce principalmente con la agrupación [CdS4], 
aunque existen ejemplos de [CdO4] además de evidencias de [CdN4]. Se tiene constancia 
también de compuestos de coordinación que contienen centros [CdS5], [CdO5], [CdN5], 
donde las geometrías varían entre la pirámide de base cuadrada y bipirámide trigonal, 
siendo esta última la más frecuente. Por último, además de compuestos octaédricos 
distorsionados muy abundantes se conocen compuestos con número de coordinación siete y 
estructura de bipirámide pentagonal, así como un número muy reducido de especies con 
cadmio octacoordinado con agrupaciones como: [CdO8] o [CdN8]. 
 
Toxicología del cadmio: Los mayores problemas que plantea el cadmio a la salud pública 
son por los procesos de intoxicación crónica derivados de la industria ya que el metal se 
absorbe de forma poco eficiente (ca. 5% en humanos) a través del alimento y de manera 
más completa por las vías respiratorias de forma más común en individuos fumadores, de 
tal suerte que la vida media de este metal en humanos llega a ser de entre 10 y 30 años. En 
el caso de las intoxicaciones agudas éstas se generan por una dosis elevada y única. En un 
adulto una ingestión de entre 30 y 90 mg se considera una intoxicación benigna que puede 
incluso confundirse con una intoxicación de origen bacteriano; la dosis mínima letal se 
estima en 350 mg. 
 
La intoxicación crónica puede generar osteoporosis y osteomalacia debido a que ocurre una 
alteración metabólica del calcio en los huesos. 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
22 
La enfermedad del Japón denominada “Itai-itai” fue debido al consumo masivo de arroz 
que había sido regado con agua contaminada con altas concentraciones de cadmio, llevó a 
una gran cantidad de fracturas espontáneas y dolor agudo a causa de la extensa 
descalcificación en los huesos. 
 
De la misma forma una intoxicación crónica puede llegar a originar cáncer de pulmón en 
humanos y posiblemente también de próstata.
11 
 
Por su parte, la intoxicación aguda puede llegar a provocar lesiones hepáticas, pulmonares, 
testiculares y es mucho más peligrosa cuando se da por inhalación como en humos de CdO. 
 
 
Mercurio: 
 
Este metal se encuentra principalmente asociado a la corteza terrestre formando HgS 
(cinabrio). Es un líquido a temperatura ambiente (p.f. -38.9 ºC) lo que hace de el un metal 
singular, es ligeramente soluble en agua y en algunos disolventes orgánicos. 
 
En estado de oxidación (II) puede formar compuestos binarios como el HgS el cual es una 
de las sustancias más insolubles que se conoce con un kps de 10
-54
. 
Los halogenuros son a excepción del fluoruro poco solubles en agua y permanecen 
fundamentalmente como HgX2, algunas sales típicas como nitratos y sulfatos al estar 
disueltos en medio acuoso liberan el catión [Hg(H2O)6]
2+
 , el cual se hidroliza aún más que 
el Zn
2+
 o el Cd
2+
. 
 
El catión Hg
2+ 
puede formar distintos compuestos de coordinación con muchos tipos de 
ligantes, los más comunes son los compuestos con número de coordinación 2 y geometría 
lineal aunque los compuestos tetraédricos son también abundantes, números de 
coordinación mayores como 6,5 o 3 son más bien raros (disminuyendo en abundancia en 
ese orden). Además hay que considerar que el mercurio en un ácido de Lewis muy 
“blando” por lo que tiene una alta afinidad por los ligantes con átomos de azufre donadores 
como tioles o aniones sulfuro. 
 INTRODUCCIÓN 
 
23 
Otra diferencia importante con respecto al Zn y al Cd es su facilidad para formar derivados 
organometálicos (mono y diorganometálicos como RHgX y R2Hg). 
 
Toxicología: diversos factores comola volatibilidad del elemento libre, la estabilidad de su 
estado de oxidación 2
+
 entre otros hacen necesaria la distinción de a que especie metálica 
nos estamos refiriendo. 
 
Hg(II): se incorpora a través del tracto gastrointestinal (7-15% de absorción cuando se 
ingiere como HgCl2, tendiendo a acumularse en los riñones, donde al igual que el cadmio 
afecta los túbulos renales, sin embargo los efectos de la intoxicación aguda retroceden 
rápidamente puesto que la vida media del catión en humanos no es de más de 60 días 
cuando no llega a cerebro. Los casos crónicos generalmente producen deficiencias renales, 
trastornos psíquicos, fatiga y pérdida de la memoria. 
 
MeHg(II): es el compuesto más tóxico ya por sus efectos, incidencia en el pasado como es 
el caso de la enfermedad de Minamata en Japón donde hubo un brote de envenenamiento 
por metilmercurio en la década de los años 50 a causa de la ingesta de pescado y marisco 
contaminado, los síntomas incluyen ataxia, alteración sensorial en manos y pies, deterioro 
de los sentidos de la vista y el oído, debilidad y, en casos extremos, parálisis y muerte. Se 
trata de un elemento fácilmente acumulable en la cadena alimentaria, ya que es un catión 
que origina compuestos liposolubles, pasa fácilmente la barrera hematoencefálica y actúa 
como un potente neurotóxico aunque recientemente se han encontrado evidencias de que 
puede causar daños en los sistemas cardiovascular e inmunológico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
24 
1.5 Histidina 
 
La histidina es uno de los aminoácidos aromáticos que en términos de nutrición se 
considera un aminoácido esencial en los primeros años de vida del ser humano pero 
después de cierta edad el organismo lo comienza a sintetizar a partir del imidazol 
convirtiéndose en aminoácido no esencial, sus codones son CAU y CAC. Su nombre 
químico completo es 2-amino-3-(1H-imidazol-4-il) del ácido propanóico, siendo abreviado 
como L-histidina 
Dentro de sus propiedades químicas contiene un imidazol en la cadena lateral (figura 12) el 
cual tiene un pKa de aproximadamente 6, teniendo el aminoácido un pKa de 6,1. Lo cual 
significa que a valores de pH fisiológico, los cambios relativamente pequeños en pH 
cambiarán su estructura. Por debajo de un pH de 6 el anillo de imidazol se encuentra 
protonado, teniendo el anillo imidazol dos enlaces NH y una carga positiva, distribuyendo 
la carga en los dos nitrógenos. El anillo aromático de la histidina contiene seis electrones π: 
Cuatro por los dos dobles enlaces y dos de un par solitario de nitrógeno. Puede formar 
apilamiento por interacciones π. 
 
 
 
Figura 12. Estructura química del aminoácido histidina 
 
La cadena lateral de imidazol de la histidina es un ligante común en las metaloproteínas 
siendo un sitio catalítico en ciertas enzimas. La histidina es también un precursor de ciertas 
aminas y péptidos de aminoácidos, como la histamina y la carnosina. 
Al igual que otros aminoácidos, la histidina se encuentra en casi todas las células del 
cuerpo, y está implicado en diversas funciones biológicas. Es clave para la formación de la 
http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_dissociation_constant
http://en.wikipedia.org/wiki/PH
http://en.wikipedia.org/wiki/Protonation
http://en.wikipedia.org/wiki/Pi_electron
http://en.wikipedia.org/wiki/Double_bond
http://en.wikipedia.org/wiki/Lone_pair
http://en.wikipedia.org/wiki/Pi_stacking
http://en.wikipedia.org/wiki/Metalloprotein
http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme
 INTRODUCCIÓN 
 
25 
vaina de mielina, la barrera protectora que rodea las células nerviosas y apoya la 
transmisión de las señales del cerebro a diferentes partes del cuerpo. También participa en 
la desintoxicación de metales pesados y otros residuos celulares para la eliminación a través 
del hígado y los riñones. Esta sustancia es necesaria en el cuerpo para la fabricación de 
glóbulos blancos y glóbulos rojos. Además este ácido está involucrado en la producción de 
histamina, que desempeña un papel en la toma de las enzimas gástricas necesarias para una 
buena digestión, ayudando al sistema inmunológico en respuesta a la presencia de 
alérgenos, y la promoción de la función sexual normal. 
La L-histidina es necesaria para permitir al cuerpo metabolizar muchos minerales, como 
hierro, zinc, cobre y manganeso. Por ejemplo, en términos de utilización de hierro, es 
necesaria para producir ferritina y “Fur”, también conocida como la proteína de 
almacenamiento de hierro y la proteína de regulación de la absorción de hierro, 
respectivamente. La histidina es también necesaria para producir una variedad de enzimas, 
como la superóxido dismutasa antioxidante (figura 13). 
Hay pruebas que sugieren que los bajos niveles de histidina, o alteración del metabolismo, 
puede estar vinculado a una variedad de trastornos. Por ejemplo, los investigadores 
sospechan que una deficiencia puede llevar a un mayor riesgo para el desarrollo de la 
artritis reumatoide en algunas personas. Niveles anormalmente bajos también han sido 
relacionados con la pérdida de audición después de una lesión en las células de la vaina de 
mielina, llamadas “células de Schwann,”. 
Por el contrario, los altos niveles de este aminoácido se han relacionado con una mayor 
prevalencia de la depresión y los trastornos de ansiedad, así como la esquizofrenia.
12
 
 
 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Estructura de la enzima cobre-zinc, superóxido dismutasa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
222... AAAnnnttteeeccceeedddeeennnttteeesss 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
28 
2. Antecedentes: 
 
En el siguiente apartado se presentaran las características y propiedades generales de los 
imidazoles, principalmente del ligante etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato (emizco), así como 
algunos de los compuestos de coordinación derivados de dicho ligante con algunos metales de 
transición, principalmente los derivados de cobalto (II) y cobre (II). 
 
2.1 Imidazoles 
 
El imidazol es una molécula heterocíclica aromática, se encuentra formada por un anillo plano de 
cinco miembros con tres átomos de carbono y dos átomos de nitrógeno en la posición 1 y 3. 
 
Figura 14. Molécula de imidazol con la numeración mostrando las posiciones 1 y 3 de los nitrógenos. 
 
Los imidazoles presentan diversas propiedades entre ellas ópticas, catalíticas, electroquímicas, 
dieléctricas, piroeléctricas y fotoeléctricas
13
 siendo usados en la construcción de celdas solares
 14
, 
soporte para electroforesis
 15
, agentes anticorrosivos,
16,17
 entre otros. 
 
Otra propiedad importante que presentan los imidazoles es su actividad biológica ya que son 
parte fundamental de diversas moléculas orgánicas y biomoléculas que desempeñan una gran 
diversidad de funciones a nivel bioquímico en los seres vivos. Podemos mencionar el caso de la 
teobromina y la cafeína sustancias presentes en el café o el chocolate. 
 ANTECEDENTES 
 
 
29 
La teobromina actúa en el organismo como un diurético y un estimulante cardiaco siendo el 
precursor de la cafeína en el cuerpo humano. Por otra parte el papel de la cafeína en el cuerpo 
humano está muy estudiado, es un estimulante del sistema nervioso central que ayuda a mantener 
a las personas en estado dinámico (figura 15).
18
 
 
N
N
N
N
O
O
CH3
H
CH3
N
N
N
N
O
O
CH3
CH3
H3C
 
Figura 15. Estructura química de la teobromina (izquierda) y cafeína (derecha). 
 
Además actualmente se sabe que metaloproteínas muy importantes como la mioglobina 
contienen imidazoles en su estructura, esta metaloproteína se encarga de almacenar y transportar 
el oxígeno hacia las células deficientes en esta molécula en donde este se requiere para la 
generación de energía metabólica dependiente de ATP como es el caso del musculo esquelético. 
La mioglobina se integra por una cadena polipeptídica que contieneun grupo hemo, este al igual 
que en la hemoglobina es un macrociclo con un átomo de hierro coordinado, la quinta posición es 
ocupada por un nitrógeno imidazólico correspondiente al aminoácido histidina.
19, 20
 
 
Fe
N
N
N
N
NHN
Proteína
 
 
Figura 16. Estructura química del grupo hemo y la histidina coordinados al hierro(II). 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
30 
Otros derivados imidazólicos de importancia son aquellos que se usan para el tratamiento contra 
el cáncer tales como el compuesto de coordinación [cis-Pt(NH3)(etanidazol)Br2]
21
 (figura 17) el 
cual tiene una buena actividad contra esta enfermedad y una baja toxicidad en comparación con 
el cisplatino que ha sido el fármaco usado por varios años contra el cáncer. 
 
NN
O2N
Pt
NH3
Br
Br
N
OH
O
 
 
Figura 17. Estructura química del [cis-Pt(NH3)(etanidazol)Br2]. 
 
La sustitución de algunos protones de los imidazoles por grupos funcionales genera en éstos 
interés como ligantes polidentados. Un ejemplo de ellos es el nitroimidazol, el cual ha sido usado 
como agente quimioterapéutico, particularmente en protozoarios y en infecciones por 
microorganismos anaeróbicos.
22
 El grupo nitro puede actuar como un sitio coordinante, como se 
puede deducir de su tautomería más estable, la cual tiene un puente de hidrógeno N-H∙∙∙O 
formando un anillo de cinco miembros. 
 
En nuestro grupo de trabajo se ha estudiado la reacción del nitroimidazol con CuX2 (X = Cl
-
 o 
Br) genera compuestos de coordinación de cobre(II) hexacoordinados donde el grupo nitro 
participa en la coordinación hacia el ión metálico formando un anillo quelato con átomos de 
oxígeno y nitrógeno en sistema planar tetracíclico.
23
 Los dos ligantes y los halogenuros son tras-
coordinados (figura 18). Las interacciones intermoleculares como de apilamiento π y puentes de 
hidrógeno X∙∙∙HN se muestran en el compuesto análogo con bromo. (figura 18). 
 
 
 
 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18 A. Compuesto de cloruro de cobre(II) hexacoordinado de un derivado nitroimidazólico. B. arreglo 
intermolecular del compuesto de bromuro de cobre(II) de un derivado nitroimidazólico 
 
Los imidazoles con algunos sustituyentes carboxílicos forman puentes de hidrógeno entre los 
oxígenos de un grupo carboxílico y los átomos de hidrógeno de la molécula vecina, por lo que en 
algunos casos llegan a formar polímeros (figura 19)
24
. Así también tienen la capacidad de actuar 
como ligantes monodentados o bidentados, generando la formación de anillos quelato de 5 
miembros con el ion metálico, los cuales suelen ser muy estables
1,25,26,27,28
. Dichas propiedades 
químicas se deben a que estos derivados imidazólicos tienen un tamaño pequeño, son moléculas 
planas, presentan poco impedimento estérico, aunado a que el grupo carboxílico proporciona 
sitios donadores de electrones los cuales son usados al momento de coordinarse al ion metálico
19
. 
 
 
 
Figura 19. Ejemplificación de los posibles puentes de hidrógeno de un ácido dicarboxílico.
29
 
 
 
A B 
 ANTECEDENTES 
 
 
32 
Los puentes de hidrógeno en los derivados imidazólicos son de gran relevancia químicamente 
hablando, ya que proporcionan la herramienta fundamental para la estabilización de estructuras 
multidimensionales y supramoleculares, como es el ejemplo de proteínas, enzimas, ADN, ARN, 
metaloproteínas, etcétera. 
 
El uso del etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato (emizco) como ligante (figura 20) se atribuye a que 
este es un derivado del imidazol; cuya síntesis se encuentra informada en la literatura.
30
 Se 
emplea como un intermediario importante en la síntesis de compuestos con actividad 
farmacológica
31
 y entre otras cosas también se usa como anticorrosivo en los circuitos 
electrónicos. 
En nuestro grupo de trabajo se decidió estudiarlo debido a la similitud que presenta su estructura 
con el nitroimidazol, queriendo constatar si este ligante es capaz de generar compuestos 
bidentados a través del oxígeno del grupo éster y el nitrógeno imidazólico. 
 
2.2 Caracterización del etil-5-metil-4-imidazolcarboxilato (emizco)29 
 
El emizco es un derivado del imidazol y es un heterociclo aromático. Se encuentra como polvo 
blanco, estable en condiciones normales (1 atm y 25°C), soluble en metanol, y cloroformo, poco 
soluble en etanol, acetona, acetonitrilo y nitrometano e insoluble en agua, DMSO, CCl4, N,N-
DMFA, acetato de etilo, éter y benceno. Su fórmula mínima es C7H10N2O2, tiene un peso 
molecular de 154.17 g/mol y un punto de fusión de 204-206 °C.
25
 
 
 
Figura 20. Estructura ORTEP del etil 5-metil-4-imidazolcarboxilato (emizco) 
obtenidas por difracción de rayos-X con un nivel del 30 % de probabilidad. 
 ANTECEDENTES 
 
 
33 
4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400
0
20
40
60
80
100
1858
880
1382
1100
1400
1444
15
78
%T
cm
-1
3134
3048
2792
2990
1693
1180
1250
1321
1508
664
960
1140
En estudios en disolución de compuestos de coordinación con cobre(II)
32
, se llegó a observar que 
éstos estabilizan geometrías octaédricas en disolución acuosa y DMSO, sin embargo dichos 
compuestos presentan cambios al variar el pH entre 7.0 y 8.0, esto debido a que el emizco se 
desprotona generando compuestos inestables en agua. A continuación se mostrará la 
caracterización por técnicas espectroscópicas y analíticas del emizco. 
Primeramente se tiene el análisis elemental cuyos valores se muestran en la tabla 2 
 
Tabla 2. Análisis elemental del emizco (C7H10N2O2). 
Experimental (Calculado) 
%C %N %H 
54.41 (54.54) 18.15 (18.17) 6.51 (6.54) 
 
 
En la tabla anterior podemos encontrar que los valores del porcentaje encontrado 
experimentalmente corresponden a la fórmula propuesta. 
 
 Espectroscopía infrarroja y UV-Vis-NIR 
 
En la siguiente figura podemos observar el espectro de IR del ligante emizco, además de las 
bandas más importantes en la tabla 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 21. Espectro IR del emizco. 
 ANTECEDENTES 
 
 
34 
Como se puede observar en la figura 21 y en la tabla 3, el IR del emizco presenta las bandas 
características υ(C=O) del grupo éster en 1693 cm
-1
, así también una señal poco intensa la 
cual corresponde a la vibración υ(C=N) en 1508 cm
-1
. A menor energía se tienen las 
bandas correspondientes a las vibraciones asimétricas y simétricas comunes del grupo 
éster
33
 en 1321 cm
-1
 y 1180 cm
-1
. 
 
Tabla 3. Asignación de las bandas más importantes del IR del emizco. 
 
Vibración Banda (cm-1) 
(N-H) 3134 
(CH3) 3048-2792 
(C=O) 1693 
(C=N) 1508 
(C-O) 1400 
Δas(COO), Δs(COO) 1321, 1180 
Δ(N-H) 1180, 880 
 
 
Por último es importante hacer notar que las bandas correspondientes a las vibraciones de 
deformación del υ(C-H) en el plano del anillo en 1250, 1140 y 1100 cm
-1
 aunadas a la banda 
correspondiente a υ(C=C) en 1444 cm
-1
; son bandas características de los imidazoles. 
Adicionalmente se obtuvo el espectro electrónico del ligante en estado sólido por la técnica de 
reflectancia difusa (figura 22), en donde se observa que el emizco no presenta ninguna banda, es 
decir, el ligante no tiene ninguna transición electrónica. 
 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
35 
30000 25000 20000 15000 10000cm
-1
A
b
s.
 R
e
l.
 
Figura 22. Espectro electrónico del emizco. 
 
 Resonancia magnética nuclear34 
 
El espectro de RMN H
1
 del ligante (figura 23), muestra las siguientes señales: un (triplete) 
entre 1.2 y 1.3 ppm, correspondiente al metilo terminal, teniendo una integración para tres 
protones, una señal intensa alrededor de 2.3 ppm la cual integra para tres protones que 
conforman al metilo unido al anillo imidazólico, posteriormente en 2.5 ppm tenemos la 
señal del DMSO, entre 3.2 y 3.5 ppm se tiene una señal ancha y pequeña que corresponde a 
protones de agua, un cuadruplete entre 4.1 y 4.3 ppm que integra para dos, debido a que 
esta señal representael metileno del grupo éster el cual se está acoplando al metilo 
terminal, ya en la región de entre 7.5 y 7.7 ppm ésta la señal correspondiente al protón del 
anillo aromático y que integra para uno, ya para terminar entre 12 y 13 ppm se tiene un 
hombro muy ancho que corresponde al protón del grupo N-H. 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
36 
 
 
Figura 23. Espectro RMNH1 del emizco en d
6
DMSO 
 
Tabla 4. Asignación de las señales más importantes de RMN H
1
en el emizco 
 
Asignación Desplazamiento (ppm) 
H1 12.5 
H2 7.62 
H7 4.218 
H9 2.413 
H8 1.278 
 
 
 
 
 
 
1 
2 
7 
9 8 
 ANTECEDENTES 
 
 
37 
 Difracción de rayos-X 
 
Ya para finalizar en este trabajo se obtuvo la estructura por difracción de rayos-X de 
monocristal
25
, se presenta en la siguiente figura el diagrama ortep así como la celda unitaria 
 
 
 
 
Figura 24. A. Diagrama Ortep al 30% del emizco. B. Celda unitaria del emizco. 
 
También podemos ver en la estructura de rayos-X, que el emizco es una molécula plana cuyo 
arreglo cristalino está constituido por moléculas que se alternan una con otra. (Figura 25). 
 
Figura 25. Arreglo de las moléculas de emizco. 
 
A B 
 ANTECEDENTES 
 
 
38 
Este arreglo de la red cristalina en las moléculas de emizco, se debe a las interacciones de los 
puentes de hidrógeno, ya que cada molécula de ligante, puede tener varios, lo cual provee una 
gran estabilidad al emizco en su red, ya que los puentes de hidrógeno al encontrarse en forma 
alternada son más cortos lo cual hace sus interacciones más fuertes. Dicha red se expande en una 
sola dirección, formando una cadena en forma de zig-zag a través de los puentes de hidrógeno 
intermoleculares. Cabe destacar que los puentes de hidrógeno intramoleculares C9-H---O(7) son 
muy importantes en la estabilización del emizco, siendo la causa de que el ligante no cambie de 
conformación en los compuestos de coordinación obtenidos. Las distancias de enlace y las 
distancias de los puentes de hidrógeno (tomadas de heteroátomo a heteroátomo) se muestran en 
la tabla 5, 6 y en la figura 26. 
 
Tabla 5. Distancias de enlaces. Tabla 6. Distancias de los puentes de hidrógeno en el emizco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 26. Distancias de los puentes de hidrógeno en el cristal de emizco. 
 
Longitud de enlace (Å) 
 C(2)-N(3) 1.3123(19) 
C(6)-O(6) 1.2055(18) 
C(2)-N(1) 1.343(2) 
Longitud de enlace en puentes 
de hidrógeno (Å) 
C(9)-H---O(7) 3.008 
O(6)---H-C(2) 3.135 
N(1)-H---N(3) 2.865 
 ANTECEDENTES 
 
 
39 
Por otro lado, estas cadenas están formando planos, los cuales se apilan uno sobre otro en el 
interior del cristal formando un apilamiento compacto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 27. Apilamiento compacto de los planos en la estructura cristalina del emizco 
 
 
2.3 Trabajos previos con emizco 
 
En un trabajo previo se obtuvieron compuestos con cobre(II), en estos compuestos el átomo de 
nitrógeno imidazólico así como el oxígeno del grupo éster son átomos donadores hacia los iones 
metálicos, dando lugar a compuestos de coordinación mono y bidentados, además la presencia 
del grupo C=O da lugar a la formación de anillos quelato similares a los nitroimidazoles. En este 
tipo de compuestos se logra estabilizar geometrías tanto tetraédricas 
 
como octaédricas.
25, 35
 
Con sales de cobre(II) el emizco ofrece diferentes tipos de compuestos, dependiendo de la 
relación metal:ligante, es decir de su estequiometría. En exceso de cobre(II) el emizco es 
hidrolizado y se forma el compuesto con el ligante 5-metil-4-imidazolcarboxilato (mizco). Sin 
embargo si se utiliza una relación estequiométrica de 1:4 (exceso ligante) se forma un compuesto 
con cuatro ligantes. Ambos compuestos se pueden observar en la siguiente figura. 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
40 
 
Figura 28. Compuestos con cobre(II) y el ligante emizco. A. Compuesto hidrolizado. B. Compuesto de cobre 
tetraimidazólico 
. 
Con anterioridad en nuestro grupo de trabajo se ha investigado la habilidad del emizco para 
coordinarse hacia iones metálicos como el cobalto(II), además se descubrió que algunos de ellos 
son compuestos biológicamente activos en la fotosíntesis, demostrando que en dicho proceso 
pueden ser inhibidores del flujo de electrones, así como en la síntesis de ATP.
36 
 
 
En dicho trabajo se presentó la síntesis, así como la caracterización estructural y espectroscópica 
de compuestos de coordinación con Co
2+
 y el ligante emizco. Los efectos de dicho ligante, las 
sales metálicas: CoCl2∙6H2O, CoBr2, Co(NO3)2∙6H2O y sus compuestos de coordinación: 
[Co(emizco)2Cl2], [Co(emizco)2Br2]∙H2O y [Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 (figura 29) fueron 
evaluados en la fotosíntesis en cloroplastos de espinaca. La germinación de las semillas y el 
crecimiento de las plantas de las especies monocotiledóneas Lolium multiflorum y Triticum 
aestivum, así como las especies dicotiledóneas Trifolium alexandrinum y Physalis ixocarpa 
fueron también probadas bajo los efectos de los compuestos y las sales metálicas. 
 
 
 
 
A B 
 ANTECEDENTES 
 
 
41 
 
Figura 29. Propuesta de los compuestos con cobalto(II): A. [Co(emizco)2X2] donde X= Cl
-
 o Br
-
. B. 
[Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 
 
Los resultados mostraron que las sales de cobalto(II) y sus compuestos de coordinación con 
emizco inhiben el flujo de electrones y la síntesis de ATP comportándose como altos inhibidores 
de reacción. Los compuestos de coordinación mostraron ser mejores inhibidores que las sales 
(figura 30). Además se encontró que el objetivo de dichas sales está en el nivel b6f mientras los 
objetivos de los compuestos están en la proteína QB(D1) y el nivel b6f. Por otro lado el emizco 
inhibe la germinación de las semillas, el desarrollo de la raíz y los brotes tanto en especies 
silvestres como especies de cultivo. 
 
 
 
Figura 31. Efecto de [Co(emizco)Cl2] 
en la síntesis de ATP. 
 
Figura 30. Efecto en la síntesis de ATP 
de CoCl2. 
 
A B 
 ANTECEDENTES 
 
 
42 
Por lo tanto a partir de ese trabajo se concluyó que los compuestos de coordinación de cobalto(II) 
son los inhibidores más efectivos del transporte de electrones en la fotosíntesis, sin embargo ellos 
son menos potentes que el emizco en la inhibición de la germinación y el crecimiento de las 
plantas (figura 31), mientras las sales metálicas son las menos eficientes en todos los aspectos. 
 
Además de dichos compuestos, en nuestro grupo se han obtenido compuestos de cobre 
totalmente caracterizados con este ligante.
25,29
,
 
obteniendo entre otros los compuestos: 
[Cu(emizco)Cl2] (2), [Cu(emizco)2Cl2] (3), [Cu(emizco)2Br2] (4) y [Cu(emizco)2(H2O)2](NO3)2 
(5). 
 
En los compuestos 2-5 el emizco está coordinado como un ligante bidentado, a través del átomo 
de oxígeno del grupo éster y el átomo de nitrógeno del anillo imidazólico. Además en este 
trabajo se estabilizaron distintas geometrías (presentando sus estructuras de rayos-X más 
adelante), las cuales van desde el compuesto 2 la cual incluye una pirámide cuadrada 
pentacoordinada, mientras 3-5 tienen geometría octaédrica. 
Los ligantes halogenuros en los compuestos 3 y 4 muestran un arreglo cis-octaédrico, mientras 
que el compuesto 5 estabilizó una geometría trans-octaédrica. 
 
El emizco mostró un comportamiento muy versátil hacia el cobre(II), mientras que la naturaleza 
de los compuestos dependió básicamente de las sales metálicas de partida (halogenuros o 
nitratos) y la relación molar emizco: metal en la síntesis. En este caso se observó que a partir de 
las estequiometrias 1:1, 2:1, 4:1 y 1:4 con los halogenuros de cobre(II) se logró aislar los 
compuestos 2-4. Por otra parte cuando la reacción se realiza con nitrato de cobre(II) (relaciones 
2:1) se obtuvo el compuesto 5. 
 
Algo importante respecto a la reactividad del ligante emizco es la funcionalidad del grupo N-H, 
el cualestá localizado en la posición α al grupo metilo, dejando de esta forma al N3 libre para 
coordinarse. En conjunto este átomo de nitrógeno junto al oxígeno del grupo éster ofrecen la 
posibilidad de un anillo quelato de cinco miembros incluyendo al centro metálico, teniendo el N3 
y el O6 una coordinación bidentada. 
 ANTECEDENTES 
 
 
43 
Por medio de la técnica de espectroscopía infrarroja se encontró que los compuestos 2-5 
presentan una coordinación del tipo bidentada debido al desplazamiento de sus bandas ν(C=O) y 
ν(C=N) a mayor y menor energía respectivamente con referencia al ligante libre, por otra parte 
la espectroscopía de UV-Vis-Nir proporcionó la información necesaria para dilucidar la 
geometría del compuesto 2 con una sola banda y con forma característica de un compuesto 
pentacoordinado con una geometría de pirámide de base cuadrada, así mismo los compuestos 3-5 
presentaron bandas y forma del espectro característicos de una geometría octaédrica. Aunado a 
esta información se tiene reportada la difracción de rayos-X de dichos compuestos. 
 
El compuesto [Cu(emizco)Cl2] (figura 32) tiene un ión cobre unido a una molécula de emizco a 
través del átomo de N3, Cu-N3= 1.9541(2) Å y el oxígeno del grupo éster, Cu-O6 = 2.1668(2) Å, 
completa la esfera de coordinación dos ligantes cloro. El ión metálico se aproxima a una 
geometría cuadrada plana, sin embargo la principal diferencia está en el ángulo de mordida N3-
Cu1-O6= 79.38(6)˚. 
Sin embargo, la geometría observada es más bien como una pirámide de base cuadrada donde la 
posición apical ocupada por el cloro 1 puentea dos átomos de Cu1 (figura 32), por lo tanto este 
compuesto puede ser descrito como un polímero en funcionamiento a lo largo del eje c de la 
celda.
29
 
 
 
Figura 32a. Rayos X de [Cu(emizco)Cl2] (2) 32b. Cl1 enlazando dos átomos de Cu1 (2) 
 
 
 
 ANTECEDENTES 
 
 
44 
Por otra parte los compuestos isoestructurales [Cu(emizco)2Cl2] y [Cu(emizco)2Br2] (figura 
33 y 34) presentan una geometría de octaedro distorsionado, con los átomos de cloro o 
bromo coordinados en forma cis, nuevamente el emizco está coordinado como un ligante 
bidentado, con ángulos de mordida N-Cu-O = 74.90(8)˚ y 75.91(10)˚, para el compuesto de 
cloro y bromo respectivamente (tabla 7), este peculiar arreglo podría ser estabilizado 
debido a que no hay impedimento estérico inducido por el emizco, el cual es esencialmente 
plano, los ligantes halogenuro minimizan la repulsión electrostática a través de sus ángulos 
X-Cu-X significativamente desviados del valor clásico para un octaedro (90˚), estos son de 
104.49(3)˚ y 103.30(3)˚ para 3 (X=Cl) y 4 (X=Br) respectivamente. El enlace Cu-Cl en 3 es 
mayor (2.4054)(8) Å), que el del compuesto pentacoordinado 2 (2.1955(5) Å). Ya por 
último la distorsión de estos dos compuestos se observa también en el ángulo N3-Cu-N13 
con un valor de 164˚.29 
 
 
 
Figura 33. Rayos-X de [Cu(emizco)2]Cl2 (3) Figura 34. Rayos-X de [Cu(emizco)2Br2] (4) 
 
Terminando el análisis de éstos compuestos, continuamos con el compuesto 
[Cu(emizco)2(H2O)2](NO3)2, (figura 35) éste presenta una centrosimetría con geometría trans-
octaédrica, este compuesto como se verá más adelante es muy importante debido a que en el 
presente trabajo se obtuvieron complejos muy similares. Esta geometría es muy común en este 
 ANTECEDENTES 
 
 
45 
tipo de compuestos mientras las moléculas de agua cis-coordinadas raramente han sido 
observadas. 
La distancia de enlace Cu-O6 = 2.5198(15) Å observada en este compuesto 5 indica que el enlace 
es más débil que en el compuesto 2 pero similar a 3 y 4, por el contrario la distancia de enlace 
Cu-N en los cuatro compuestos es muy similar lo cual nos indica que la manera de coordinarse 
de estos compuestos está regida por la funcionalidad del grupo éster, esto es confirmado por el 
anillo quelato formado entre O6-Cu-N3 en los compuestos 3-5, ya que es interesante observar 
como en los compuestos octaédricos, ya sean cis o trans, tienen un ángulo de mordida similar, 
como ya previamente se ha visto en otros compuestos de cobre(II), por ejemplo con el ligante 2-
metil-5-nitroimidazol (74.8˚)37, de esta forma se sabe que el sistema se comporta de manera 
similar cuando el oxígeno pertenece ya sea a un grupo nitro o a un grupo éster. Por último, 
vemos que este ángulo es más grande en el compuesto [Cu(emizco)Cl2], pues estamos 
cambiando de un geometría octaédrica a otra menos restringida.
29
 
 
 
 Figura 35. Rayos X de [Cu(emizco)2(H2O)2](NO3)2 (5) 
 
En este último trabajo se concluyó que los compuestos cis-octaédricos de emizco son obtenidos 
generalmente por halogenuros, mientras que compuestos trans-octaédricos [M(emizco)2(H2O)2] 
(NO3)2 son aislados a partir de sales de nitratos, algo que como ya se mencionó resultó muy útil 
en el presente trabajo, adicionalmente el ángulo de mordida en los compuestos cis y trans es muy 
similar, además la importancia de este proyecto radica en que son pocos los sistemas de química 
de coordinación tan controlables, aún en ligantes no tan complejos como el emizco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
333... OOObbbjjjeeetttiiivvvooosss 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
47 
3. Objetivos: 
 
 Generales: 
 
 Obtener compuestos de coordinación con el ligante etil-5-metil-4-
imidazolcarboxilato. (emizco) dando lugar a diferentes arreglos supramoleculares. 
 
 
 Particulares: 
 
 Sintetizar compuestos con el ligante emizco a partir de distintas sales de Co2+, Ni2+, 
Zn
2+
, Cd
2+
 y Hg
2+
. 
 
• Caracterizar los productos obtenidos mediante distintas técnicas espectroscópicas y 
analíticas como espectroscopía infrarroja y UV-Vis-NIR mediante la técnica de 
reflectancia difusa, análisis elemental, susceptibilidad magnética y cuando sea 
posible, difracción de rayos-X. 
 
• Estudiar el comportamiento químico del ligante emizco así como su capacidad 
coordinante, determinar las geometrías, sitios de coordinación, así como la posible 
formación de anillos quelato en los compuestos de coordinación. 
 
• Hacer un estudio comparativo de distancias de enlace y ángulos intramoleculares 
entre los compuestos de coordinación obtenidos y los compuestos de coordinación 
con cobre ya reportados. 
 
• Determinar los factores que dan lugar a los arreglos supramoleculares tales como: 
interacciones intra o intermoleculares, naturaleza de la sal metálica y geometría del 
compuesto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
444... DDDeeesssaaarrrrrrooollllllooo 
eeexxxpppeeerrriiimmmeeennntttaaalll 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
49 
4. Desarrollo experimental 
 
4.1 Reactivos: 
 
Durante la realización de este proyecto, se usaron como materias primas los siguientes reactivos: 
4-metil-5-imidazolcarboxilato de etilo (emizco) de Aldrich Co.Las sales metálicas empleadas 
fueron: CoCl2·6H2O, NiCl2·6H2O, ZnCl2, CdCl2, HgCl2, CoBr2, NiBr2, ZnBr2·2H2O, CdBr2, 
Co(NO3)2·6H2O, Ni(NO3)2·6H2O , Zn(NO3)2·6H2O, Cd(NO3)2 y Hg(NO3)2 obtenidas de Aldrich 
Co.El disolvente utilizado fue metanol de grado analítico, de la marca J. T. Baker. Tanto los 
reactivos como los disolventes se utilizaron sin previa purificación. 
 
4.2 Instrumentación. 
 
Para la caracterización de los compuestos de coordinación se emplearon las siguientes técnicas: 
espectroscopía infrarroja, espectroscopía electrónica en la región UV-Vis-NIR (en estado sólido), 
resonancia magnética nuclear (RMN H
1
), determinación del momento magnético efectivo, 
análisis elemental, termogravimetría y en el caso de los compuestos en que se obtuvieron 
cristales, se usó la técnica de difracción de rayos-X. 
 
Los siguientes equipos se usaron para caracterizar los diferentes compuestos de coordinación y 
pertenecen al Departamento de Química Inorgánica de la División de Estudios de Posgrado de la 
Facultadde Química, UNAM. 
 
Para los espectros electrónicos en estado sólido las mediciones se realizaron en un 
espectrofotómetro CARY-5000 Varían Spectometer, en un intervalo de 40,000-4000 cm
-1
. 
 
Las mediciones de susceptibilidad magnética se realizaron en una balanza Johnson Matthey 
tipo MSB modelo MK II 13094-3002, empleando el método de Gouy a una temperatura de 297 
+/- 2 K. 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
50 
Se usaron los siguientes equipos pertenecientes a la Unidad de Servicios de Apoyo a la 
Investigación (USAI) de la Facultad de Química, UNAM. 
 
Los espectros de infrarrojo se llevaron a cabo utilizando pastillas de KBr, por medio del equipo 
Perkin Elmer FTIR 1605 en un intervalo de 4000-400 cm
-1
. 
 
Los análisis elementales en un equipo Fissons Instruments modelo EA1108 (CHNS-O), usando 
el estándar de cistina. 
 
Para la difracción de rayos-X en monocristal los datos fueron colectados a temperatura 
ambiente en un Oxford DiffractionGemini “A” equipado con una fuente de rayos-X de 
molibdeno incrementada, con un monocromador de grafito Mo-kα y un detector CCD-Atlas. Las 
reflexiones fueron colectadas utilizando la técnica “scan” con 

Los parámetros de 
celda fueron obtenidos por un refinamiento de mínimos cuadrados de 2604 reflexiones. A todos 
los datos se les aplicó la corrección por absorción empírica. La estructura se resolvió utilizando 
el programa SHELXLS-97 (Sheldrick, 1997) y se refinó con SHELXL-97.
38 
 
4.3 Metodología general de síntesis: 
 
Después de distintas pruebas llevadas a cabo se determinaron como las condiciones ideales de 
reacción: 6 horas de reflujo y metanol como disolvente. 
El método descrito a continuación, para la síntesis de todos los compuestos de coordinación fue 
realizado en tres estequiometrias diferentes 2:1, 1:1 y 1:2 (metal: ligante), para cada sal metálica, 
no obteniendo relación significativa entre la estequiometria y los compuestos obtenidos. 
 
El emizco y la sal metálica fueron disueltas por separado en 5 y 10 cm
3
 de metanol 
respectivamente a 25 °C,. Ambas soluciones fueron mezcladas (solución de sal metálica a 
solución del ligante) y puestas a reflujo durante 6 h; al término de este tiempo, se dejó enfriar el 
producto a temperatura ambiente y después fueron colocados en el refrigerador para la 
precipitación lenta del compuesto. 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
51 
Método general de síntesis para los compuestos de coordinación con emizco. 
 
Donde M = Co
2+
, Ni
2+
,Zn
2+
,Cd
2+ 
o Hg
2+
 
 y 
Donde X = Cl
-
, Br
-
o NO3
- 
 
4.3.1 Compuestos con cobalto (II). 
 
[Co(emizco)(H2O)3]Cl2∙H2O (Estequiometría 2:1) 
Una disolución de cloruro de cobalto hexahidratada (0.238 g, 1 mmol) se disolvió en 
metanol caliente (10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida 
a su vez en metanol caliente (5 cm
3
). Se obtuvo un precipitado de color morado azulado, 
que fue filtrado y secado con vacío. Rendimiento: 35.5%. AE (%Calc/%Exp): N, 7.86/7.91, 
C, 23.61/23.53, H, 5.09/3.76 para una fórmula mínima: CoC7H12N2O3Cl2. 
 
[Co(emizco)(H2O)4](NO3)2(Estequiometría 1:1) 
Una disolución de nitrato de cobalto hexahidratada (0.290 g, 1 mmol) se disolvió en 
metanol caliente (10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida 
a su vez en metanol caliente (5 cm
3
). Se dejó que el disolvente se evaporara y se obtuvo un 
precipitado de color rosa, que fue filtrado y secado con vacío. Rendimiento: 69.10%. AE 
(%Calc/%Exp): N, 13.69/14.83, C, 20.54/20.86, H, 4.43/3.93, para una fórmula mínima: 
CoC7H18N4O12. 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
52 
[Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2(Estequiometría 2:1) 
Una disolución de nitrato de cobalto hexahidratada (0.580 g, 2 mmol) se disolvió en 
metanol caliente (10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida 
a su vez en metanol caliente (5 cm
3
). Se obtuvieron cristales de color rojizo. Rendimiento: 
99.43%. AE (%Calc/%Exp): N, 15.93/15.88, C, 31.88/31.46, H, 4.58/4.69, para una 
fórmula mínima: CoC14H24N6O12. 
 
 
4.3.2 Compuesto con níquel (II). 
 
[Ni(emizco)2(H2O)2].(NO3)2.2H2O (Estequiometría 1:2) 
Una disolución de nitrato de níquel hexahidratada (0.290 g, 1 mmol) se disolvió en metanol 
caliente (10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.308 g, 2 mmol) contenida a su vez 
en metanol caliente (5 cm
3
). Se obtiene un precipitado color verde lima. Rendimiento: 
30.13% AE (%Calc/%Exp): N, 15.94/16.29, C, 31.90 /30.72, H, 4.58/4.83, para la siguiente 
fórmula mínima: NiC14H28N6O14. 
 
4.3.3 Compuestos con zinc (II). 
 
[Zn(emizco)Cl2] (Estequiometría 1:2) 
Una disolución de cloruro de zinc (0.136 g, 1 mmol) se disolvió en metanol caliente (10 
cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.308 g, 1 mmol) contenida a su vez en metanol 
caliente (5 cm
3
). Se obtuvo un precipitado de color crema. Rendimiento: 72.15% AE 
(%Calc/%Exp): N, 9.64/9.59, C, 28.94/28.81, H, 3.47/3.58, para una fórmula mínima: 
ZnC7H10N2O2Cl2 
 
[Zn(emizco)2Br2] (Estequiometría 1:2) 
Se repitió el procedimiento anterior utilizando bromuro de zinc dihidratado (0.261 g, 
1mmol), dando un precipitado de color crema. Rendimiento: 76.84%. AE (%Calc/%Exp): 
N, 10.50/10.49, C, 31.51/31.57, H, 3.71/3.75, para una fórmula mínima: ZnC14H20N4O4Br2. 
 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
53 
[Zn(emizco)2Cl2].H2O (Estequiometria 1:1) 
Una disolución de cloruro de zinc (0.136 g, 1 mmol) se disolvió en metanol caliente (10 
cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida a su vez en metanol 
caliente (5 cm
3
). Se obtuvo un precipitado blanco que fue filtrado y secado al vacío. 
Rendimiento: 97.55%. AE (%Calc/%Exp): N, 12.12/12.89, C, 36.38/36.59, H, 4.76/4.33, 
para la fórmula mínima: ZnC14H22N4O5Cl2. 
 
 
[Zn(emizco)2 (H2O)2](NO3)2 (Estequiometria 1:2) 
Una disolución de nitrato de zinc hexahidratada (0.3 g, 1 mmol) se disolvió en metanol 
caliente (10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.308 g, 1 mmol) contenida a su vez 
en metanol caliente (5 cm
3
). Se obtuvo un precipitado de color crema. Rendimiento: 
62.26%. AE (%Calc/%Exp): N, 15.74/16.02, C, 31.50/31.54, H, 4.53/4.52, para una 
fórmula mínima: ZnC14H24N6O12. 
 
 
4.3.4 Compuestos con cadmio (II). 
 
[Cd(emizco)2(H2O)2](NO3)2(Estequiometria 1:1) 
Una disolución nitrato de cadmio (0.236 g, 1 mmol) se disolvió en metanol caliente (10 
cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida a su vez en metanol 
caliente (5 cm
3
). Se obtuvieron cristales de color blanco. Rendimiento: 32.38%. AE 
(%Calc/%Exp): N, 14.47/14.12, C, 28.95/28.75, H, 4.16/4.30, para una fórmula mínima: 
CdC14H24N6O12 
 
[Cd(emizco)2Br2] (Estequiometria 1:1) 
Una disolución de bromuro de cadmio (0.272 g, 1 mmol) se disolvió en metanol caliente 
(10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida a su vez en 
metanol caliente (5 cm
3
). Se obtuvieron cristales de color blanco. Rendimiento: 21.5%. AE 
(%Calc/%Exp): N, 9.65/9.40, C, 28.96/28.80, H, 3.47/3.67, para una fórmula mínima: 
CdC14H20N4O4Br2 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
 
54 
4.3.5 Compuesto con mercurio (II). 
 
[Hg(emizco)Cl2] (Estequiometria 1:1) 
Una disolución de cloruro de mercurio (0.271 g, 1 mmol) se disolvió en metanol caliente 
(10 cm
3
) y se añadió a la solución de emizco (0.154 g, 1 mmol) contenida a su vez en 
metanol caliente (5 cm
3
). Se obtuvo un precipitado color blanco. Rendimiento: 73%. AE 
(%Calc/%Exp): N, 6.58/6.63, C, 19.75/19.95, H, 2.36/2.39, para una fórmula mínima: 
HgC7H10N2O2Cl2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
555... AAAnnnááállliiisssiiisss dddeee rrreeesssuuullltttaaadddooosss 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
56 
5. Análisis de resultados 
 
A continuación se tienen los resultados generados en este trabajo ordenados de acuerdo al 
númerode coordinación o geometría encontrada (octaédrica o tetraédrica). 
Cabe destacar que la discusión de la espectroscopía infrarroja en los compuestos del 
presente trabajo se hará con base en las bandas correspondiente a las vibraciones del 
ligante: ν(C=O), así como las bandas νas(COO) y νs(COO) del grupo éster, y ν(C=N) del 
anillo imidazólico
29
, éstas proporcionan información acerca de la coordinación del ligante 
hacia el metal, por lo que se discuten para cada compuesto, cabe destacar que no se 
realizaron espectros de IR lejano, en donde se observan las bandas características del enlace 
M-X (400-150 cm
-1
).
39
 
 
5.1 Compuestos octaédricos 
 
Los compuestos que presentan una geometría octaédrica son seis, dos compuestos de 
cobalto: [Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 y [Co(emizco)(H2O)4](NO3)2, un compuesto de 
níquel: [Ni(emizco)2(H2O)2](NO3)2, uno de zinc [Zn(emizco)2(H2O)2](NO3)2, así como dos 
compuestos de cadmio: [Cd(emizco)2(H2O)2](NO3)2 y [Cd(emizco)2Br2]. 
En todos los casos se observa una coordinación del tipo bidentada por parte del ligante. 
Cabe destacar que en cuatro casos se observó una geometría isoestructural del tipo 
[M(emizco)2(H2O)2](NO3)2 donde M= Co
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
 o Cd
2+
 donde se tiene un arreglo de 
tipo trans-octaédrico entre las moléculas del ligante y las moléculas de agua, arreglo similar 
al compuesto de cobre: [Cu(emizco)2(H2O)2](NO3)2 encontrado en los antecedentes de este 
trabajo. Para este tipo de compuestos de coordinación se disponen de tres cristales para los 
compuestos de Co
2+
, Ni
2+
 y Cd
2+
. 
De igual forma se logró obtener difracción de rayos-X para el compuestos cis-octaédrico: 
[Cd(emizco)2Br2] de arreglo similar a los compuestos de cobre [Cu(emizco)2Br2] y 
[Cu(emizco)2Cl2] también presentados en los antecedentes de este trabajo. 
 
 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
57 
5.1.1 Compuestos trans-octaédricos 
 
 Espectros de infrarrojo: 
 
Comparando los espectros infrarrojo con el del ligante libre para estos compuestos se 
observa un desplazamiento a menor energía en la banda asociada a la vibración ν(C=O), 
con respecto a la banda correspondiente a la vibración ν(C=N) se tiene un desplazamiento a 
mayor energía (tabla 7). 
El desplazamiento de la banda ν(C=N) a mayor energía en el compuesto se debe a que al 
coordinarse un nitrógeno al centro metálico se pierde la tautomería existente en el ligante 
libre, adquiriendo un mayor carácter de doble enlace. 
Sumado a esto el desplazamiento a menor energía de la banda asociada a ν(C=O) indica 
también una coordinación a través del oxígeno ya que el enlace entre este átomo y el ión 
metálico provoca una electrodonación del ligante hacia el metal, debilitando el carácter de 
doble enlace C=O y causando una disminución en su energía vibracional 
Por lo cual podemos asegurar que cuando tenemos un desplazamiento a mayor energía del 
enlace C=N y a menor energía del enlace C=O el ligante se comporta de forma bidentada. 
Además en todos estos espectros se observa nuevamente la presencia de nitratos iónicos 
como bandas intensas y anchas alrededor de 1380 cm
-1
. (Figura 36) 
 
Tabla 7. Comparación de las bandas IR más importantes en los compuestos trans-
octaédricos. 
 
Vibración (cm-1) (C=O) (C=N) 
 
as(COO) 
 
s(COO) 
 
ν(NO3) 
Emizco 1693 1508 1321 1180 --- 
[Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 1678 1509 1316 1214 1384 
[Co(emizco)(H2O)4](NO3)2 1680 1492 --- 1221 1385 
[Ni(emizco)2(H2O)2](NO3)2 1644 1528 --- 1217 1384 
[Zn(emizco)2(H2O)2](NO3)2 1654 1525 1318 1214 1384 
[Cd(emizco)2(H2O)2](NO3)2 1655 1525 1335 1163 1384 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
58 
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0
20
40
60
80
100
cm
-1
%T
1644
1528 (NO
3
)1384
1217
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 36. Espectros IR de los compuestos: A. [Ni(emizco)2(H2O)2](NO3)2] B. [Zn(emizco)2(H2O)2](NO3)2] 
 
 Análisis elemental: 
El análisis elemental para los compuestos trans-octaédricos se muestra en la siguiente tabla, 
donde a excepción del segundo compuesto de cobalto en todos los casos el análisis 
coincidió para un producto con la fórmula: [M(emizco)2(H2O)2](NO3)2, cabe destacar que 
la estequiometría para obtener estos compuestos fue muy variable, mientras que el primer 
compuesto de cobalto se formó de una estequiometría 2:1 exceso de sal metálica, el 
segundo producto se dio de una proporción 1:1, los compuestos de níquel y zinc se 
obtuvieron a partir de una relación 1:2 exceso de ligante y el compuesto de cadmio se dio 
también de una estequiometría 1:1. 
 
 
 
 
 
 
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0
20
40
60
80
100
cm
-1
%T
1654 1525



1384
1318
1214
A B 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
59 
 
Tabla 8. Análisis elemental de los compuestos trans-octaédricos de cobalto(II). 
 
Compuesto %C 
Calc/Exp 
%N 
Calc/Exp 
%H 
Calc/Exp 
[Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 31.88/31.46 15.93/15.88 4.58/4.69 
[Co(emizco)(H2O)4](NO3)2 20.53/20.30 13.68/15.11 4.39/4.19 
[Ni(emizco)2(H2O)2]·(NO3)2 31.9/30.72 15.94/16.29 4.58/4.83 
[Zn(emizco)2(H2O)2]·(NO3)2 31.5/31.54 15.74/16.02 4.53/4.52 
[Cd(emizco)2(H2O)2](NO3)2 28.95/28.75 14.47/14.12 4.16/4.30 
 
 
 Espectroscopía electrónica 
 
Los espectros electrónicos de los compuestos de cobalto son característicos de una 
geometría octaédrica
40
, ya que podemos observar dos transiciones (figura 37), una 
alrededor de los 9000 cm
-1
 que corresponde a ν1 y otra alrededor de los 20000 cm
-1
 que 
corresponde a ν3, así como un hombro antes de esta última transición la cual según 
Greenwood corresponde a la señal ν2 traslapada.
39
 Estas transiciones se encuentran dentro 
del intervalo esperado para un compuesto de cobalto con geometría octaédrica, además 
cabe destacar que las transiciones del compuesto [Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 están 
desplazadas a mayor energía que las de [Co(emizco)(H2O)4](NO3)2 lo cual es congruente 
con lo esperado pues el primero al tener un ligante más, produce un mayor desdoblamiento 
en el campo cristalino. 
 
El 10Dq calculado por el método de Lever
41
 fue de 10254 cm
-1 
y 10275 cm
-1
 para el primer 
y segundo compuesto respectivamente, así mismo se calculó la transición número 2 (ν2) 
siendo de 19983 cm
-1
 para el compuesto [Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2, y de 19875 cm
-1
 para 
[Co(emizco)(H2O)4](NO3)2. 
 
 
 
 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
60 
Las transiciones electrónicas en términos espectroscópicos las siguientes:
42 
(ver anexo 1) 
 
ν

g(F)←
4
T1g(F) 
νhombro

g(F)←
4
T1g(F) 
ν

g(P)←
4
T1g(F) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 37. Espectros UV-Vis-NIR de los compuestos trans-octaédricos de cobalto. 
 
En el espectro electrónico de [Ni(emizco)2(H2O)2)](NO3)2 se observan tres bandas, una en 
9803 cm
-1
 que es ν1, otra en 15852 cm
-1
 que corresponde a ν2 y por último ν3 en 25809. 
(Figura 38). Estas transiciones se encuentran dentro del intervalo esperado para un 
compuesto de níquel con geometría octaédrica.
40
 
 
Aquí cabe mencionar que ν1, solamente para el caso de un Ni
2+
 octaédrico, corresponde al 
desdoblamiento en campo cristalino 10Dq, es decir representa la diferencia de energía entre 
los orbitales d a una geometría determinada, en este caso el valor de 9803 cm
-1
 nos muestra 
un valor intermedio entre los compuestos [Ni(H2O)6]
2+ 
y [Ni(NH3)6]
2+
 (tabla 9), lo cual nos 
muestra la naturaleza de fuerza media en el ligante. 
 
 
40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000


9100
 
1
9051
 

20892
 

20024
 TC
31580
 TC
35536
A
b
s
. 
R
e
l
cm
-1
--------- [Co(emizco)2(H2O)2](NO3)2 
--------- [Co(emizco)(H2O)4](NO3)2 
ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
 
 
61 
Tabla 9. Comparación del 10Dq de distintos compuestos de níquel
40 
 
Compuesto ν1 ν2 ν3 10Dq/cm-1 
[Ni(H2O)6]
2+ 8500 13800 25300 8500 
[Ni(emizco)2(H2O)2)](NO3)2