ВУЗ: Ростовский Государственный Медицинский Университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Химия
Добавлен: 17.02.2019
Просмотров: 9972
Скачиваний: 53
141
ний.
1.
Конкуренция за лиганд: допустим, в растворе в равных кон-
центрациях окажутся ионы Zn
2+
, Ni
2+
и CN-ионы. В этом случае преиму-
щественно образуется тетрацианоникколат-ион, а не тетрацианоцинкат-
ион, так как K
нест
([Zn(CN)
4
]
2-
)>K
нест
([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 Zn
2+
, NH
3
, CN-ионы, то преимущественно образуется тетрациано-
цинкат-ион, а не тетраамминцинкат-ион, так как K
нест
([Zn(CN)
4
]
2-
)<
K
нест
([Zn(NH
3
)
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 медици-
142
не, 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
взаимодействии 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.
143
В США предложен ряд дифосфонатов, в частности ОЭДФ, в качестве
фармацевтических препаратов для лечения человека и животных, стра-
дающих метастазированным раком костей. Регулируя проницаемость мем-
бран, дифосфонаты способствуют транспортировке противоопухолевых
лекарств в клетку, а значит, и эффективному лечению различных онколо-
гических заболеваний.
Одной из актуальных проблем современной медицины является задача
экспрессной диагностики различных заболеваний. В этом аспекте несо-
мненный интерес представляет новый класс препаратов, содержащих ка-
тионы, способные выполнять функции зонда - радиоактивных магниторе-
лаксационных и флюоресцентных меток. В качестве основных компонен-
тов радиофармацевтических препаратов используются радиоизотопы неко-
торых металлов. Хелатирование катионов этих изотопов комплексонами
позволяет повысить их токсикологическую приемлемость для организма,
облегчить их транспортировку и обеспечить в известных пределах избира-
тельность концентрации в тех или иных органах.
5.9. Классы комплексных соединений: внутрикомплексные, макро-
циклические, многоядерные, сэндвичевые
Внутрикомплексные соединения - клешневидные соединения, хелат-
ные соединения, один из классов комплексных соединений. Например,
гликоколят меди:
Адденд (радикал гликокола строения NH
2
CH
2
COO
-
) присоединяется к
центральному атому (Cu) одновременно двумя функциональными группа-
144
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 объѐмный 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 по-
лости. Такие вещества, находясь в биологических материалах, обеспечи-
вают 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
145
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 взаимодейст-
вие (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
-
, NH
2
-
, O
2
2-
, SO
4
2-
и некоторые другие.
Так, в комплексном соединении (NH
4
)
2
[Co
2
(C
2
O
4
)
2
(OH)
2
] мостико-
выми служат бидентатные гидроксидные лиганды: