Dzięki możliwości otrzymywania związków kompleksowych metali i niemetali z cząsteczkami nieorganicznymi czy też organicznymi, czyli mając na uwadze niemal cały układ okresowy, chemia koordynacyjna może być stosowana w wielu dziedzinach nauki, np. medycynie, kosmetyce, przemyśle, energetyce itp. Obecnie związki te najczęściej wykorzystuje się w reakcjach przemysłowych, gdzie służą jako katalizatory, czyli związki przyspieszające reakcje, ale także jako nadprzewodniki, magnetyki, nanomateriały czy też kompleksy supramolekularne.

Chemia koordynacyjna w różnych gałęziach przemysłu

Związki kompleksowe, będące przedmiotem badań chemii koordynacyjnej, ze względu na swoje różnorodne właściwości są wykorzystywane w wielu dziedzinach naszego życia. Warto zacząć od tego, że nauka czerpie swoją inspirację z przyrody, w której to związki kompleksowe na bazie związków organicznych występują na porządku dziennym. Nawet w naszym organizmie wszelkiego rodzaju białka, węglowodany czy też kwasy nukleinowe, będące podstawowym budulcem DNA i zawierające jony metali jako formy kompleksowe, są nam niezbędne. Innym przykładem mogą być katalizatory biologiczne, które przyspieszają naturalne procesy występujące w naturze, jak np. fotosyntezę u roślin.

Ostatnio ogromny potencjał wykorzystania związków kompleksowych upatruje się w medycynie. Związki kompleksowe, np. jako leki, mogą być stosowane na dwa sposoby – albo do diagnozy, albo jako pomoc w terapii. Znane są związki koordynacyjne różnych pierwiastków promieniotwórczych, m.in. technetu, który jest rozpowszechniony w medycynie nuklearnej, gdyż kompleksy tego pierwiastka, poprzez emitowanie promieniowania gamma nuklidu technetu, są rutynowo stosowane w obrazowaniu narządów. Ponadto współczesne badania skupiają się na wykorzystaniu tychże związków do oznaczania cząsteczek biologicznie aktywnych, takich jak peptydy czy sterydy. Co więcej, w literaturze nadmienia się tzw. nieplatynowe leki nieorganiczne wykorzystywane w terapii zarówno nowotworów, jak i innych chorób lub też stosowane jako suplementy diety, witaminy czy też bioelementy będące uzupełnieniem codziennej diety. Jako przykłady takich związków można tutaj wymienić kompleksy litu stosowane w leczeniu depresji maniakalnej, kompleksy arsenu jako leki przeciwbiałaczkowe, kompleksy złota oraz srebra, które są wykorzystywane zarówno w medycynie, jak i w kosmetologii jako związki przeciwgrzybicze i bakteriobójcze, a także kompleksy bizmutu jako leki przeciwwrzodowe czy też wanadu jako przeciwcukrzycowe, a jest to zaledwie niewielki procent możliwych zastosowań. Innym i bardzo ciekawym przykładem są także leki na bazie kompleksu platyny, a konkretniej cis-platyny, która ze względu na swoją zdolność do hamowania bakterii, jest szeroko wykorzystywana w terapii przeciwnowotworowej. Należy jednak brać pod uwagę, że kompleksy metali nie są skuteczne na każdy rodzaj nowotworu czy innej choroby, a także mogą powodować szereg skutków ubocznych ze względu na swoje silne właściwości. Co ciekawe, chemia kompleksów metali może zostać wykorzystana w terapii celowanej, gdyż obecnie poszukiwane są takie ligandy, które będą wykazywały powinowactwo do organu zaatakowanego przez dany rodzaj nowotworu. Oczywiście poza zastosowaniem w terapii związki kompleksowe mogą być także wykorzystywane w obrazowaniu narządów, jak np. MRI, czy też służyć za związki używane jako kontrast podczas badania. Oprócz tego mogą być stosowane w medycynie nuklearnej jako radiofarmaceutyki pomagające w obrazowaniu poszczególnych organów, terapii układu krwionośnego, kostnego, terapii chelatacyjnej.

Poza wykorzystaniem w medycynie związki kompleksowe są także stosowane w innych dziedzinach nauki, takich jak nowe materiały czy biomateriały. Dzięki swoim właściwościom optycznym oraz elektrochemicznym mogą być bowiem stosowane jako czujniki gazów w przemyśle medycznym, farmaceutycznym, chemicznym czy spożywczym. Jedną z odmian czujników są oczywiście czujniki elektrochemiczne, które np. dzięki wykorzystaniu kompleksów niklu, pozwalają na wykrycie nieaktywnych elektrochemicznie anionów, co może przysłużyć się ochronie środowiska do wykrywania chlorków i fosforanów w zbiornikach wodnych. Oprócz tego kompleksy metali mogą znaleźć zastosowanie jako wspomniane już katalizatory w przemyśle, ale także w popularnym temacie ogniw paliwowych, baterii słonecznych itp. Ze względu na swoją nietypową budowę wykazują również właściwości zmiany barwy pod wpływem rozpuszczalnika, temperatury oraz zmiany ładunku jonu, co ma bezpośrednie przełożenie na ich wykorzystanie w różnych gałęziach przemysłu jako indykatory.

Związki kompleksowe można ponadto spotkać w nanotechnologii, zielonej chemii, która ma przyczynić się do bezpiecznej dla środowiska syntezy materiałów i nie tylko, a także kosmetyce. W tym ostatnim przypadku związki kompleksowe pod postacią związków metaloorganicznych występują szeroko jako antyoksydanty, barwniki czy też substancje zapachowe, ale także są często składnikami produktów gotowych, takich jak żele, balsamy, kremy do twarzy, produkty do włosów czy lakiery do paznokci. Ponadto związki kompleksowe złota czy też srebra w formie kolidalnej są ostatnio bardzo popularne nie tylko ze względu swoje właściwości antybakteryjne i przeciwgrzybicze, ale także nawilżające i wygładzające skórę.

Chemia metaloorganiczna i supramolekularna jako nowe gałęzie chemii koordynacyjnej

Oprócz związków kompleksowych można także wyróżnić powstałą w drugiej połowie XX w. gałąź chemii koordynacyjnej opierającą się o związki metaloorganiczne, czyli tzw. chemię metaloorganiczną. Jest to dział chemii, w którym związki kompleksowe posiadają w swojej budowie metal wraz z ligandami zawierającymi węgiel, w których tworzą się wiązania metal-węgiel. Dzięki temu związki te stanowią nie tylko ciekawy obszar badań pod kątem ich budowy i właściwości, ale także otwierają nowe możliwości aplikacyjne w różnych gałęziach przemysłu, jak np. kataliza, synteza nowych związków organicznych czy też przemysł tworzyw sztucznych.

Innym działem współczesnej chemii jest chemia supramolekularna, czyli tzw. chemia ponadcząsteczkowa, która bada obiekty i ich właściwości na poziomie supercząsteczkowym będącym efektem oddziaływania ze sobą sił tworzących różnego rodzaju wiązania. Jest to o tyle istotne, że zrozumienie budowy i właściwości pojedynczych atomów na poziomie ponadcząsteczkowym pozwala na opracowanie nowych związków, o szerokim spektrum aplikacyjnym, np. w medycynie. Układy supramolekularne są ponadto z natury bardziej elastyczne oraz dynamicze, co wpływa bezpośrednio na możliwość ich szerokiego wykorzystania.

Łącząc dwie wspomniane dziedziny, czyli chemię metaloorganiczną oraz supramolekularną, otrzymujemy także chemię metalosupramolekularną, czyli kolejną nową dziedzinę nauki, dzięki której badacze mogą syntezować związki dotychczas nieznane i trudne do otrzymania ze względów technologicznych, a które mogą w przyszłości przyczynić się do poprawy zdrowia i jakości naszego życia.