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Formazán

Los formazanos son compuestos de fórmula general [RN=NC(R')=N-NH-R"], formalmente derivados del formazano [H 2 NN=CHN=NH], desconocidos en forma libre. [1]

Los colorantes de formazán son productos cromogénicos artificiales obtenidos por reducción de sales de tetrazolio mediante deshidrogenasas y reductasas . Tienen una variedad de colores, desde azul oscuro hasta rojo intenso y naranja, dependiendo de la sal de tetrazolio original utilizada como sustrato para la reacción.

Estructura y reactividad

Los formazanos son compuestos intensamente coloridos caracterizados por la siguiente estructura: [-N=NC(R)=N-NH-], [2] y están estrechamente relacionados con los colorantes azoicos (−N=N−). Su estructura fue definida por primera vez en 1892 por von Pechmann y por Bamberger y Wheelwright de forma independiente. [3] [4] Su color profundo y su química redox se derivan de su columna vertebral rica en nitrógeno . [5]

Los formazanos tienen una alta flexibilidad tautomérica y conformacional . [5] Debido a los dos dobles enlaces alternos en la columna vertebral, los formazanos pueden existir en cuatro formas isoméricas posibles: syn, s-cis (forma cerrada); syn, s-trans (forma abierta); anti, s-cis; y anti, s-trans (forma lineal). [6]

Los formazanos 1,5-disustituidos pueden existir como dos tautómeros (1 y 2 en la imagen de abajo). Tras la desprotonación , el anión formado (3) se estabiliza mediante resonancia . Con iones de metales de transición ( Cu 2+ , Co 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ , etc.), los formazanos forman complejos muy coloreados ( quelatos ).

Debido a su capacidad para reaccionar tanto con ácidos como con bases fuertes, los formazanos pueden considerarse anfóteros . [7]


La oxidación de dichos compuestos da como resultado su conversión en sales de tetrazolio incoloras. Entre los diversos oxidantes utilizados se encuentran el óxido mercúrico, el ácido nítrico, el nitrito de isoamilo, la N-bromosuccinimida, el permanganato de potasio, el tetraacetato de plomo y el hipoclorito de t-butilo. [8] Dependiendo de las condiciones, las sales de tetrazolio se pueden reducir para formar radicales tetrazolilo o formazán:

Síntesis

Existen varios métodos sintéticos para la síntesis de formazanos. [8] [9]

La reacción de compuestos de diazonio con aldehído hidrazonas es uno de los procedimientos más comunes para producir formazanos. Las hidrazonas, que son compuestos ricos en electrones, reaccionan con sales de diazonio en un átomo de nitrógeno o de carbono para producir formazanos. Las sales de diazonio se acoplan al nitrógeno de la amina en la hidrazona con desplazamiento de un hidrógeno para dar el intermedio, que luego se reorganiza en formazán. [10]

Otra forma de sintetizar formazanos es mediante la reacción de compuestos de metileno activos con sales de diazonio. Las sales de diazonio se agregan a los compuestos de metileno activos para formar un compuesto azo intermedio, seguido de la adición de una segunda sal de diazonio (en condiciones más alcalinas), produciendo tetraceno , que luego forma un formazán 3-sustituido.

Los formazanos también se pueden producir mediante la oxidación de las hidrazidinas correspondientes, generalmente preparadas mediante la reacción de haluros de hidrazonilo con los derivados de hidrazina apropiados. Por ejemplo, el formiato u ortoformiato de etilo reacciona con dos equivalentes de fenilhidrazina para producir 1,5-difenilformazán, en condiciones ácidas . En condiciones básicas, el nitrato de etilo reacciona en la posición de metileno para producir 3-metil-1,5-difenilformazán, que también se puede obtener de la reacción de fenilazoetano con nitrito de isoamil .

Además, los formazanos se pueden obtener mediante la descomposición de sales de tetrazolio sustituidas, ya sea fotoquímicamente o bajo la influencia de ácido ascórbico en un medio alcalino . [11]

Solicitud

Prueba MTT: Formación de cristales de formazán a partir de MTT en células madre mesenquimales

Las sales de tetrazolio y sus productos de formazán se utilizan ampliamente en métodos histoquímicos, especialmente en ensayos colorimétricos de viabilidad . [12] Estos procedimientos se basan en la reducción del tetrazolio mediante enzimas deshidrogenasas mitocondriales, que se transporta dentro de las células vivas:

Los principales ejemplos de las sales de tetrazolio más utilizadas incluyen: [13]

  1. INT o cloruro de 2-(4-yodofenil)-3-(4-nitrofenil)-5-fenil-2H-tetrazolio, que es insoluble en agua.
  2. MTT o bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazolio, que es insoluble en agua y se utiliza en el ensayo de MTT .
  3. XTT o 2,3-bis-(2-metoxi-4-nitro-5-sulfofenil)-2H-tetrazolio-5-carboxanilida, que es soluble en agua.
  4. MTS o 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-5-(3-carboximetoxifenil)-2-(4-sulfofenil)-2H-tetrazolio, que es soluble en agua y se utiliza en el ensayo MTS .
  5. TTC o cloruro de tetrazolio o cloruro de 2,3,5-trifenil-2H-tetrazolio, que es soluble en agua.
  6. NBT utilizado en una prueba de diagnóstico, particularmente para la enfermedad granulomatosa crónica y otras enfermedades de la función fagocítica.

Cuando se reduce en una célula, ya sea enzimáticamente o mediante reacción directa con NADH o NADPH , la sal de tetrazolio clásica, MTT, se vuelve de azul a púrpura y puede formar un precipitado insoluble. [14] [15] Estos colorantes de formazán se usan comúnmente en ensayos de toxicidad y proliferación celular como las pruebas EpiDerm [16] y EpiSkin, ya que solo tiñen células vivas metabólicamente activas. [17] [18]

Referencias

  1. ↑ formazans Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine . En: Compendio de terminología química, 2ª ed. (el "Libro de Oro"). Compilado por AD McNaught y A. Wilkinson. Publicaciones científicas de Blackwell, Oxford (1997). Versión online (2019-) creada por SJ Chalk. ISBN  0-9678550-9-8 . doi : 10.1351/libro de oro.
  2. ^ Khattab, Tawfik; Haggag, Karima M (2017). "Síntesis y propiedades espectrales de colorantes 3-ciano-1, 5-diarilformazán simétricos y asimétricos para teñir tejidos de poliéster". Revista egipcia de química . 60 (Número de la conferencia (Octava Conferencia Internacional de la División de Investigación Textil (ICTRD 2017), Centro Nacional de Investigación, El Cairo 12622, Egipto)): 33–40. doi : 10.21608/ejchem.2017.1479.1103 . ISSN  0449-2285. Archivado desde el original el 18 de octubre de 2020 . Consultado el 24 de febrero de 2022 .
  3. ^ Wolf de, ML; Consejos, RS (1958). Avances en la química de los carbohidratos . ISSN. Ciencia Elsevier. ISBN 978-0-08-056272-8.
  4. ^ Nineham, AW (1 de abril de 1955). "La química de las sales de formazanos y tetrazolio". Reseñas químicas . 55 (2): 355–483. doi : 10.1021/cr50002a004 . ISSN  0009-2665.
  5. ^ ab Gilroy, Joe B.; Otten, Edwin (2020). "Compuestos de coordinación de formazanato: síntesis, reactividad y aplicaciones". Química. Soc. Rdo . 49 (1): 85-113. doi : 10.1039/C9CS00676A . PMID  31802081.
  6. ^ Chang, Mu-Chieh; Roewen, Peter; Travieso-Puente, Raquel; Lutz, Martín; Otten, Edwin (10 de diciembre de 2014). "Ligandos de formazanato como análogos estructuralmente versátiles y activos redox de β-dicetiminados en la química del zinc". Química Inorgánica . 54 (1): 379–388. doi :10.1021/ic5025873. ISSN  0020-1669. PMID  25493709. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2022 . Consultado el 24 de febrero de 2022 .
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  9. ^ Karabach, YY; Kopylovich, Maximiliano (2014). "Síntesis, aplicaciones y química de coordinación de formazanos". Ligandos: síntesis, caracterización y papel en biotecnología . Editores de ciencia nueva. págs. 249–274. ISBN 9781631171437.
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  11. ^ Charette, AB; Aggarwal, VK; Aitken, RA; Cicchi, S.; Cordero, F. (2014). Ciencia de la síntesis: métodos Houben-Weyl de transformaciones moleculares vol. 22: Tres enlaces carbono-heteroátomo: ácidos tio, seleno y telurocarboxílicos y derivados; Ácidos Imídicos y Derivados; Derivados de ortoácidos . Thiéme. ISBN 978-3-13-178151-2.
  12. ^ Gavanji S, Bakhtari A, Famurewa AC, Othman EM (enero de 2023). "Actividad citotóxica de las hierbas medicinales evaluada in vitro: una revisión". Química y Biodiversidad . 20 (2): 3–27. doi : 10.1002/cbdv.202201098 . PMID  36595710. S2CID  255473013.
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  14. ^ Stockert, Juan C.; Horobin, Richard W.; Colombo, Lucas L.; Blázquez-Castro, Alfonso (2018). "Sales de tetrazolio y productos de formazán en biología celular: evaluación de viabilidad, imágenes de fluorescencia y perspectivas de etiquetado" (PDF) . Acta Histoquímica . 120 (3): 159–167. doi :10.1016/j.acthis.2018.02.005. PMID  29496266. Archivado (PDF) desde el original el 20 de enero de 2022 . Consultado el 24 de febrero de 2022 .
  15. ^ Stockert, Juan C.; Blázquez-Castro, Alfonso; Cañete, Magdalena; Horobin, Richard W.; Villanueva, Ángeles (2012). "Ensayo MTT para la viabilidad celular: la localización intracelular del producto formazán se realiza en gotitas de lípidos". Acta Histoquímica . 114 (8): 785–796. doi :10.1016/j.acthis.2012.01.006. PMID  22341561.
  16. ^ Mattek, archivado desde el original el 8 de febrero de 2022 , consultado el 24 de febrero de 2022
  17. ^ Marshall Nueva Jersey, Goodwin CJ, Holt SJ (junio de 1995). "Una evaluación crítica del uso de ensayos de microcultivo de tetrazolio para medir el crecimiento y la función celular". Regulación de crecimiento . 5 (2): 69–84. PMID  7627094.
  18. ^ Scudiero DA, Zapatero RH, Paull KD y col. (1 de septiembre de 1988). "Evaluación de un ensayo de tetrazolio soluble / formazán para el crecimiento celular y la sensibilidad a fármacos en cultivo utilizando líneas celulares humanas y otras líneas celulares tumorales". Res. Cáncer . 48 (17): 4827–33. PMID  3409223. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2022 . Consultado el 24 de febrero de 2022 .