Материал: 1_metodichka_po_khimii

единений.

1.Конкуренция за лиганд: допустим, в растворе в равных кон-

центрациях окажутся ионы Zn2+, Ni2+ и CN-ионы. В этом случае преиму-

щественно образуется тетрацианоникколат-ион, а не тетрацианоцинкатион, так как Kнест([Zn(CN)4]2-)>Kнест([Ni(CN)4]2-). В этом случае объектом конкуренции является цианид-ион, а конкурирующими частицами - ионы цинка и никеля.

2. Конкуренция за ион-комплексообразователь: Если смешать вещества таким образом, что в растворе в равных концентрациях окажутся ионы Zn2+, NH3, CN-ионы, то преимущественно образуется тетрацианоц-

инкат-ион, а не тетраамминцинкат-ион, так как Kнест([Zn(CN)4]2-)< Kнест([Zn(NH3)4]2-). В этом случае объектом конкуренции является ион цин-

ка, а конкурирующими частицами - цианид-ионы и молекулы аммиака,

конкуренцию выигрывают цианид-ионы.

Нарушения металлолигандного гомеостаза вызывают нарушения процесса обмена веществ, ингибируют активность ферментов, разрушают важные метаболиты, такие, как АТФ, клеточные мембраны, нарушают гра-

диент концентрации ионов в клетках. Поэтому создаются искусственные системы защиты. Должное место в этом методе занимает хелатотерапия

(комплексонотерапия).

Хелатотерапия - это выведение токсичных частиц из организма, ос-

нованное на хелатировании их комплексонатами s-элементов. Препараты,

применяемые для выведения инкорпорированных в организме токсичных частиц, называют детоксикантами (Lg). Хелатирование токсичных частиц комплексонатами металлов (Lg) преобразует токсичные ионы металлов

(Мт) в нетоксичные (МтLg) связанные формы, подходящие для изоляции и проникновения через мембраны, транспорта и выведения из организма.

Они сохраняют в организме хелатообразующий эффект как по лиганду

(комплексону), так и по иону металла. Это обеспечивает металлолиганд-

ный гомеостаз организма. Поэтому применение комплексонатов в меди-

141

цине, животноводстве, растениеводстве обеспечивает детоксикацию орга-

низма.

Основные термодинамические принципы хелатотерапии можно сформулировать в двух положениях.

I. Детоксикант (Lg) должен эффективно связывать ионы-токсиканты

(Мт, Lт), вновь образующиеся соединения (МтLg) должны быть прочнее,

чем те, которые существовали в организме.

II. Детоксикант не должен разрушать жизненно необходимые ком-

плексные соединения; соединения, которые могут образовываться при вза-

имодействии детоксиканта и ионов биометаллов, должны быть менее прочными, чем существующие в организме.

Вещества, устраняющие последствия воздействия ядов на биологи-

ческие структуры и инактивирующие яды посредством химических реак-

ций, называют антидотами.

В настоящее время применяют унитиол:

Этот препарат эффективно выводит из организма мышьяк, ртуть,

хром и висмут.

Фосфоросодержащие комплексонаты являются мощными ингибито-

рами кристаллообразования фосфатов и оксалатов кальция. В качестве ан-

тикальцифицирующего препарата при лечении мочекаменной болезни предложен ксидифон - калиево-натриевая соль оксиэтилидендифосфоно-

вая кислота (ОЭДФ). Дифосфонаты, кроме того, в минимальных дозах увеличивают включение кальция в костную ткань, предупреждают патоло-

гический выход его из костей. ОЭДФ и другие дифосфонаты предотвра-

щают различные виды остеопороза, включая почечную остеодистрофию,

периодентальную деструкцию, также деструкцию пересаженной кости у животных. Описан также антиатеросклеротический эффект ОЭДФ.

142

ми. Связь Cu-O ионная, связь Cu-N ковалентная. Центральный атом (Cu)

оказывается как бы втянутым внутрь адденда; отсюда и название соедине-

ний такого типа. Внутрикомплексные соединения характеризуются малой растворимостью в воде, аномальными окрасками, сильно различающимися для различных ионов металлов, что обеспечило им широкое применение в аналитической химии в качестве высокочувствительных и селективных ре-

активов. Хорошо известен специальный объёмный метод аналитической химии - комплексонометрия, - основанный на образовании внутриком-

плексных соединений различных металлов с многоосновными аминокис-

лотами, в частности с трилоном Б (динатриевой солью этилендиаминтет-

рауксусной кислоты). Важнейшие природные пигменты – хлорофилл и ге-

моглобиг, являются внутрикомплексными соединениями.

Комплексы с макроциклическими соединениями

Среди природных комплексных соединений особое место занимают макрокомплексы на основе циклических полипептидов, содержащих внут-

ренние полости определенных размеров, в которых находится несколько кислородсодержащих групп, способных связывать катионы тех металлов, в

том числе натрия и калия, размеры которых соответствуют размерам поло-

сти. Такие вещества, находясь в биологических материалах, обеспечивают транспорт ионов через мембраны и поэтому называются ионофорами.

Например, валиномицин транспортирует ион калия через мембрану (рис.

5.3).

Рис. 5.3. Комплекс валиномицина с ионом K+

С помощью другого полипептида - грамицидина А осуществляется

144

транспорт катионов натрия по эстафетному механизму. Этот полипептид свернут в «трубочку», внутренняя поверхность которой выстлана кисло-

родсодержащими группами. В результате получается достаточно большой длины гидрофильный канал с определенным сечением, соответствующим размеру иона натрия. Ион натрия, входя в гидрофильный канал с одной стороны, передается от одной к другой кислородным группировкам, по-

добно эстафете по ионопроводящему каналу.

Итак, циклическая молекула полипептида имеет внутримолекуляр-

ную полость, в которую может войти субстрат определенного размера,

геометрии по принципу ключа и замка. Полость таких внутренних рецеп-

торов окаймлена активными центрами (эндорецепторами). В зависимости от природы иона металла может происходить нековалентное взаимодей-

ствие (электростатическое, образование водородных связей, ван-дер-

ваальсовы силы) со щелочными металлами и ковалентное со щелочнозе-

мельными металлами. В результате этого образуются супрамолекулы -

сложные ассоциаты, состоящие из двух частиц или более, удерживаемых вместе межмолекулярными силами.

Многоядерные комплексы

Если в комплексном ионе или нейтральном комплексе содержатся два и более комплексообразователей, то этот комплекс называется много-

ядерным. Среди многоядерных комплексов выделяют мостиковые, кла-

стерные и многоядерные комплексы смешанного типа.

Атомы комплексообразователя могут быть связаны между собой с помощью мостиковых лигандов, функции которых выполняют ионы OH-, Cl-, NH2-, O22-, SO42- и некоторые другие.

Так, в комплексном соединении (NH4)2[Co2(C2O4)2(OH)2] мостико-

выми служат бидентатные гидроксидные лиганды:

145