Мета роботи: сформувати уявлення щодо будови, номенклатури і властивостей коорди-наційних сполук, застосування в медичній практиці, ознайомитися з біолігандами, вив-чити їх біологічну роль. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Мета роботи: сформувати уявлення щодо будови, номенклатури і властивостей коорди-наційних сполук, застосування в медичній практиці, ознайомитися з біолігандами, вив-чити їх біологічну роль.



 

Питання до самостійної підготовки.

 

 

1. Координаційна теорія А. Вернера. Визначення комплексних сполук, навести приклади.

2. Будова координаційних сполук. Дентатність.

3. Класифікація та номенклатура комплексних сполук.

4. На конкретних прикладах пояснити види ізомерії комплексних сполук (геометричну, оптичну, соль-

ватну, іонізаційну, координаційну).

5. Відносна стійкість комплексів. Константа нестійкості.

6. Біологічна роль комплексних сполук. Застосування в медицині та фармації.

7. Комплексоутворення в біологічних системах.

 

Теоретична частина

Уперше будову та властивості координаційних сполук А. Вернер описав у координаційній теорії (1893 р.), яка базувалася на положеннях теорії просторової будови речовини і теорії електролітичної дисоціації. Згідно з цією теорію, комплексні сполуки – це сполуки вищого порядку, які утворюються при взаємодії сполук першого порядку (CO, NH3, H2O, NO).

Комплексні сполуки – це сполуки, утворені внаслідок приєднання кількох іонів або молекул до одного чи кількох іонів або молекул за допомогою донорно-акцепторного зв’язку.

Молекула комплексної сполуки складається з центрального атома (іону-комплексоутво-рювача, який займає центральне місце) та іонів або молекул, безпосередньо зв’язаних з ком-плексоутворювачем – лігандів. Іон-комплексоутворювач та ліганди утворюють внутрішню сферукомплексний іон. Зовнішня сфера утворюється іонами протилежного знака. Внут-рішню координаційну сферу у формулах комплексних сполук позначають квадратними дуж-ками. Наприклад, у молекулі діамінаргентум (І) хлориду [Ag(NH3)2]Cl іон Ag+ є комплексо-утворювачем, молекули NH3 – лігандами, Cl-іони утворюють зовнішню сферу. Комплексоут-ворювачами можуть бути іони металів, які мають вільні електронні комірки (Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Ag+, Hg2+, Bi3+), атоми неметалів позитивного ступеня окиснення (Si4+, P5+). Лігандами можуть бути аніони (CN, NO2, F, Cl, OH, CO32–, SO42–, C2O42–), полярні молеку-ли (H2O, NH3, CO, NO) та ряд органічних сполук.

Ліганди зв’язані з центральним атомом ковалентним зв’язком, утвореним за донорно-ак-цепторним механізмом (координаційний зв’язок). Ліганди є донорами електронних пар, цен-тральний атом – акцептором. Число ковалентних зв’язків між комплексоутворювачем та лігандами має назву координаційного числа. У більшості комплексоутворювачів координацій-ні числа дорівнюють 2, 4, 6.

Комплексні сполуки належать до сильних електролітів і дисоціюють на прості іони сту-пінчасто. У результаті первинної дисоціації утворюються іони зовнішньої сфери та комплекс-ні іони:

 

K­­3[Fe(CN)6] «3K+ + [Fe(CN)6]3

 

Вторинна дисоціація комплексних сполук катіонів або аніонів відбувається за типом слаб-ких електролітів:

 

[Fe(CN)6]3– «Fe3+ + 6CN

 

Згідно із законом дії мас, процес дисоціації комплексного іону характеризується кон- стантою рівноваги, яка свідчить про стійкість комплексного іону і має назву константи не- стійкостіKнест.

 

[Ag(NH3)2]+ «Ag+ + 2NH3

 

 

Чим менше значення константи нестійкості, тим більш стійка комплексна сполука.

Рівновагу дисоціації комплексного іону можна зменшувати, знижуючи концентрацію центрального атома або лігандів. Наприклад:

 

[Cu(NH3)4]2+ + S2– → CuS¯ + 4NH3

[Ag(NH3)2]+ + Cl + H+ → AgCl¯ + 2NH4+

 

Величина, зворотна константі нестійкості – має назву загальної константи стійкості комплексної сполуки.

 

Знаючи значення констант нестійкості різних комплексів, можна обчислити концентра-цію відповідних простих іонів у розчинах комплексних сполук.

З позиції теорії електролітичної дисоціації комплексні сполуки поділяють на електролі-ти та неелектроліти.

Класифікація та номенклатура комплексних сполук.

1. За приналежністю до класу:

а) кислоти – H2[CoCl4];

б) основи – [Cu(NH3)4](OH)2;

в) солі – Na3[Co(NO2)6].

2. За знаком заряду комплексного іону:

а) катіонні – [Co(NH3)6]Cl3;

б) аніонні – K2[HgJ4];

в) нейтральні – [Pt(NH3)2Cl2].

3. За природою лігандів:

а) аквакомплекси – [Cr(H2O)6]Br3;

б) амоніакати – [Cu(NH3)4]SO4;

в) ацидокомплекси – K3[FeCl6];

г) гідроксидокомплекси – Na[Al(OH)4];

д) хелати – комплекси, у яких атом металу-комплексоутворювача зв’язаний з органічними лі-гандами кількома зв’язками. У хелатних сполуках комплексоутворювач та ліганди утворюють цикли, міцність яких пояснюється правилом Чугаєва (найбільша міцність притаманна ком-плексним сполукам з 5–6 членними, найменша 7–8 членними циклами).

Ліганди характеризуються дентатністю – здатністю до утворення одразу декількох координаційних зв’язків з іонами-комплексоутворювачами. Розрізняють монодентатні та по-лідентатні ліганди. У випадку монодентатності координаційне число лігандів дорівнює числу лігандів, які координує центральний атом. Наприклад, [Cu(NH3)4]2+, координаційне число до-рівнює 4, оскільки ліганд NH3 – монодентатний, а 4 молекули амоніаку займають 4 місця навколо центрального атома (Cu2+).

Для назв за координаційною номенклатурою спочатку необхідно виділити внутрішню сферу, тобто комплексний катіон, аніон або нейтральний комплекс.

Назву центральної сфери комплексу визначає центральний атом і ліганди. При написанні формул комплексів символ центрального атома пишуть першим, за ним ліганди в абетковому порядку відповідно. У назвах внутрішніх сфер комплексів назви лігандів передують назві центрального атома. Катіонні та нейтральні комплекси не одержують у назвах закінчень. Наз-ви аніонних комплексів мають суфікс -ат, що додається до кореня назви центрального атома. Назви лігандів перелічують в абетковому порядку. Число лігандів кожного виду вказують грецькими числовими префіксами: ди-, три-, тетра-, пента- тощо. Якщо ліганди складні і їх назви вже містять префікси ди-, три- тощо, то для позначення їх числа 2, 3, 4 використовують префікси біс-, трис-, тетракис-. Наприклад, Na3[Ag(S2O3)2] – натрій бістіосульфатоарген- тат (І). Римськими цифрами вказують ступінь окиснення центрального атома. Аніонним лі-гандам надають закінчення .

Приклади назв лігандів: Н2О – аква, NH3 – амін, CO – карбоніл, NO – нітрозил, OH – гідроксо, CN – ціано, SCN – тіоціанато, NO2 – нітро, CO32– – карбонато, SO42– – сульфато, Cl – хлоро, С2О42– – оксалато.

Наприклад:

K3[Fe(CN)6] – калій гексаціаноферат (ІІІ);

[Ag(NH3)2]Cl –діамінаргентум (І) хлорид;

[Cr(H2O)3F3] – трифторотриаквахром (ІІІ).

Комплексоутворення в біологічних системах зумовлює виконання ряду фізіологічних функцій. Наприклад, гемоглобін є складним білком, молекула якого містить чотири поліпеп- тидних ланцюги, пов’язані з простетичною групою – гемом. Гем – це порфіриновий комплекс ферум (ІІ).

       
 
   
 

 

 


Рис 1. Порфіриновий комплекс Fe2+ (гем). Рис. 2. Будова гемоглобіну.

Особливості будови гемоглобіну зумовлюють важливу функцію – здатність зв’язувати оксиген та переносити його від легень до тканин. Структуру, подібну до гемоглобіну, має й інший ферумвмісний білок – міоглобін. У вигляді оксиміоглобіну він є резервуаром оксигену в м’язах, вивільняючи його при м’язовій активності.

Зелений пігмент рослин – хлорофіл – також є порфіриновим комплексом, але у якості комплексоутворювача виступає іон Mg2+.

У медичній практиці у якості антианемічного засобу застосовують вітамін В12 (ціаноко - баламін), комплексоутворювачем в молекулі якого є Со2+.

 

 
 

 


 

Рис. 3. Вітамін В12.

 

При отруєннях важкими та рідкоземельними металами для лікування використовують комплексони – органічні сполуки, похідні амінополікарбонових кислот. Широке застосування знайшов трилон Б (Na2ЕДТА, динатрій етилендіамінтетраацетат). Механізм дії трилону Б ґрунтується на здатності утворювати хелатні сполуки:

 

 

Поняття про метало-лігандний гомеостаз. У живих системах безперервно відбувається утворення та руйнування біокомплексів, які складаються з катіонів різних біометалів та біолігандів – амінокислот, пептидів, порфіринів тощо. Постійний обмін речовин з навколиш-нім середовищем дає можливість організму підтримувати на певному рівні концентрації речо-вин, які беруть участь у рівноважних процесах комплексоутворення, забезпечуючи стан так званого метало-лігандного гомеостазу.

Для кожного біометалу характерна сукупність рівноважних процесів метал-біоліганд, що визначається стійкістю утворених комплексів та концентрацією у внутрішньому середовищі як іонів цього металу, так і біолігандів. Найбільш детально вивченою є метало-лігандна рів-новага катіонів ферум (ІІ), (ІІІ), які перебувають у зв’язаному стані (у складі таких біокомп-лексів, як міоглобін, гемоглобін, цитохроми, феритин, трансфери, феридоксин), а також мета-лоферментів, зокрема каталази та пероксидази. Кожна з цих біологічно активних речовин ви-конує в організмі специфічну функцію. Отже, умовою нормального функціонування багатьох біокомплексів феруму є певна концентрація цих іонів у крові. Порушення сумарної рівноваги призводить до патологічних явищ – сидерозу (ферумнадлишковий стан) або анемії (ферумде-фіцитний стан).

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 331; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.172.193.238 (0.037 с.)