ТЕМА. Комплексоутворення в біологічних системах.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ TЕМИ. Комплексні сполуки - це сполуки з особливою будовою і типом зв’язку. Значна кількість природних сполук є комплексними за будовою, властивостями та біологічною дією. Металоферменти, гемоглобін, міоглобін, вітамін В₁₂, хлоро­філ - ось приклади фізіологічно активних речовин, що є комлексними сполуками. Особлива група сполук, яка здатна утворювати ком­плекси з багатьма катіонами, комплексони широко використовуються як лікарські засоби для розчинення каменів нирок, жовчного мі­хура. Вони застосовуються як стабілізатори при зберіганні крові, так як зв’язують іони металів, що каталізують реакції окиснення; для виведення з організму іонів токсичних металів, радіоактивних ізотопів і продуктів їх розпаду.Знання особливостей будови ком­плексних сполук необ­хідні для вивчення біохімії, фармакології, гігієни, дисциплін медичного профілю.

 

3. МЕТА. Сформувати уявлення про особливості будови, власти­вості комплексних сполук та їх значення для життєдіяльності орга­нізму людини; навчитися проводити реакції комплексоутворення.

Студент повинен знати:

- характер зв’язків та будову комплексних сполук;

- класифікацію комплексних сполук;

- роль комплексних сполук у процесах життєдіяльності;

- суть металолігандного гомеостазу;

- комплексони та їх застосування в медицині;

вміти:

- складати формули комплексних сполук, визначати їхні складові частини (комплексоутворювач, ліганди, комплекснийіон);

- складати рівняння дисоціації комплексних сполук;

- складати рівняння реакцій, що характеризують властивості комплексних сполук;

оволодіти навичками:

- проведення реакцій комплексоутворення.

 

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про комплексні сполуки.

(Матеріал шкільної програми та попередніх занять з хімії)

 

ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ

Комплексні сполуки

 

Будова, класифікація, Комплексони Біологічно активні

типи зв’язків, та їх застосування комплексні сполуки

дисоціація комплексних в медицині

сполук

 

Реакції комплексоутворення Металолігандний гомеостаз

ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів)

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Будова комплексних сполук	1.1. Теорія будови комплексних сполук 1.2. Природа хімічних зв’язків у комплексних сполуках 1.3. Дисоціація комплексних сполук. Константа нестійкості комплексно­го іона.
2. Класифікація комплексних сполук	2.1. Класифікація за зарядом внутрішньої сфери. 2.2. Класифікація за природою лігандів. 2.3. Внутрішньокомплексні сполуки. 2.4. Поліядерні комплекси.
3. Біологічно активні природні комплекси.	3.1. Залізо-, кобальто-, міде-, цинковмісні біокомплексні сполуки. 3.2. Металолігандний гомеостаз та його порушення.
4. Комплексони та їх застосування в медицині.	4.1 Властивості та застосування Трилону Б (комплексону ІІІ).
5. Реакції комплексоутворення.	5.1 Утворення аміно-, аква- та гідроксокомплексів. 5.2 Отримання комплексних сполук реакцією обміну. 5.3 Вплив розчинника на стійкість комплексної сполуки.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів)

1) Координаційне число – це:

а) число зв’язків, за допомогою яких ліганди безпосередньо сполучені з комплексоутво-рювачем;

б) число місць, які ліганди займають у внутрішній координаційній сфері комплексу;

в) число реальних або умовних частинок, які вміщує 1 моль речовини;

г) сумарне число нуклонів у ядрі.

 

2) Вказати комплексоутворювач, його ступінь окиснення, координаційне число та заряд комплексногоіона у сполуці K[Cr(H₂O)₂ (CN)₄]

а) К, +I, 4, -I б) Сr, + 3, 6, -І в) Н₂О, 0, 6, -I г) Сr, +2, 4, 0

 

 

3) Який видхімічного зв’язку утворюєтьсяміж комплексоутворювачем і лігандами у більшості комплекснихіонів?

а) іонний; б) ковалентний; в) водневий; г) металічний.

 

4) Константи нестійкості (К_H) ціанідних комплексів деяких металів мають такі значення:

K_H[Ag(CN)₂]^- = 1∙10^-21 K_H[Cd(CN)₄]^2- =7,7∙10^-18

K_H[Fe(CN)₆]^4- = 1∙10^-24 K_H[Hg(CN)₄]^2- = 3∙10^-42

Визначити, катіон якого металу утворює найстійкіший ціанідний комплекс.

а) Ag⁺; б) Cd²⁺; в) Нg²⁺; г) Fe²⁺.

 

5) Вказати, які з іонів Fe²⁺, Fe³⁺, Cl^-, HCO₃^-, K⁺, Ca²⁺, Na⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ є комплексоутворювачами у ферментах.

а) K⁺, Na⁺, Cl^-; б) K⁺, Ca²⁺, Na⁺; в) Fe²⁺, Fe³⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺; г) Cl^-, HCO₃^-.

 

6) Яка функція не характерна для гемоглобіну?

а) зв’язування молекул кисню іонами феруму (ІІ) та перенесення його з легень до м’язів;

б) передача кисню до молекули міоглобіну в м’язах;

в) зв’язування молекул вуглекислого газу та перенесення його до легень;

г) перенесення електронів.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильна відповідь а).

 

2) Правильна відповідь б).

Комплексоутворювачем є хром (ІІІ), координаційне число (кількість лігандів Н₂О і СN^-) дорівнює 6, заряд комплексного іона буде -1:

4 ∙ (-1) +(+3) + 2 ∙ (0) = -1

 

3) Правильна відповідь б).

Переважний вид хімічного зв’язку між комплексоутворювачем і лігандами - це ковалентний зв’язок, утворений за донорно-акцепторним механізмом. Найчастіше ліганди - це донори електронних пар, а комплексоутворювач - акцептор.

 

4) Правильна відповідь в).

Константа нестійкості комплексного іона - це константа його дисоціації, отже, чим більше значення константи, тим краще дисоціює комплексний іон, тим менша його стійкість. Цианід Меркурію (Нg²⁺) має найменше значення константи, тому він є найстійкішим.

 

5) Правильна відповідь в).

Комплексоутворювачами у складі ферментів та інших білків найчастіше виступають іони d-елементів. Крім цього, кальцій і натрій в організмі частіше зустрічаються у вигляді вільних іонів, ніж у вигляді сполук з білками.

 

6) Правильна відповідь г).

На відміну від міоглобіну, функцією якого є тільки перенесення кисню, гемоглобін має декілька функцій. Крім транспорту кисню, гемоглобін переносить від 3 до 10 % вуглекислого газу від тканин у вигляді карбамінової форми, де вуглекислий газ вступає в реакцію з N-кінцем поліпептидного ланцюга глобіну. Віддача кисню гемоглобіном стимулюється підвищеною концентрацією іонів водню, що вступають в реакцію з гемоглобіном. Таким чином, гемоглобін переносить H⁺ з тканин до легень. При приєднанні кисню у нормі не відбувається окислення Fe²⁺ до Fe³⁺ (гемоглобін, у якому залізо знаходиться у окисленій формі, втрачає здатність переносити кисень). Тому, на відміну від цитохромів, гемоглобін не переносить електрони.

 

8. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

8.1. Одержання аміакату міді..

До розчину солі Cu²⁺ додати краплями розчин NH₄OH. Одержаний осад гідроксиду міді розчинити у надлишку реактиву NH₄OH. при цьому утворюється сполука, яка містить комплексний іон [Cu(NH₃)₄]²⁺.

Написати рівняння цієї реакції.та назвати одержану комплексну сполуку.

Випробувати дію сильних кислот на розчин, що містить катіон тетрааміакату міді (ІІ). Написати рівняння реакцій руйнування комплексу у кислому середовищі

8.2. Одержання гідроксисолі олова.

До розчину солі олова Sn²⁺ додати розчин лугу. Утворений осад гідроксиду олова розчинити в надлишку реактиву. Утворюється комплексна сполука, яка містить комплексний іон [Sn(OH)₄]^2-.

Написати рівняння реакції утворення комплексної сполуки та назвати її.

 

8.3. Одержання комплексної сполуки реакцією обміну.

До розчину FeCl₃ додати декілька крапель розчину калій гексаціаноферрату (ІІ) (жовтої кров’яної солі) К₄[Fe(CN)₆]

Утворюється осад синього кольору – "берлінська лазурь" Fe₄[Fe(CN)₆]_{3 .}

Написати рівняння реакції утворення комплексної сполуки та назвати її.

Перевірити розчинність осаду у сильних кислотах і лугах.

Написати рівняння реакції розчинення осаду.

 

8.4. Визначення впливу розчинника на стійкість комплексної сполуки.

До 1 мл розчину солі кобальта додати стільки ж розчину роданіду амонію NH₄SCN.

Утворюється комплексна сполука (NH₄)₂[Co(SCN)₄] яскраво-червоного кольору.

Написати рівняння цієї реакції.та назвати одержану комплексну сполуку.

Розчин розділити на дві частини. до першої додати аміловий спирт, до другої – воду. Порівняти забарвлення одержаних розчинів та стійкість комплексів у аміловому спирті та у воді.

 

8.5. Оформлення протоколу лабораторної роботи.

Записати у зошит необхідні рівняння реакцій та назви комплексних сполук, зробити висновки.

 

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 46-86.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. -Л: Химия, 1984.

4. Біонеорганічна, фізколоїдна і біоорганічна хімія. Вибрані лекції. За ред. проф. Л.О. Гоцуляка. -Одеса: Одеський медуніверситет, 1999, с. 32-34.

5. Селезнёв К.А. Аналитическая химия. М., Химия, 1973, с. 54-61.

 

ЗАНЯТТЯ № 5