Хелатные комплексные соединения (33 билет)

БИЛЕТ №33

Хелатные комплексные соединения. Биороль комплексных соединений. Терапия, основанная на образовании комплексных соединений.

Хелатные комплексы – это циклические комплексные соединения, образуемые би- и полидентатными лигандами.

Все хелатные КС характеризуются тем, что один из концевых атомов полидентатного лиганда связан с центральным атомом или ионом-комплексообразователем за счет неспаренных электронов обычной ковалентной связи, а другой за счет донорно-акцепторной связи.

При таком способе образования комплексообразователь оказывается зажатым «клешней» или несколькими «клешнями» и при переходе такого КС в раствор он не обнаруживает своих свойств.

Например, молекула этилендиамина имеет 2 атома азота, имеющих по паре электронов, поэтому они способны образовывать 2 ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. При взаимодействии с ионами меди молекулы этилендиамина могут образовывать хелатные комплексы определенного цвета.

.. ..

H₂N – CH₂ – CH₂ – NH₂

.. ..

H₂N H₂N

H₂C H₂C

Cu²⁺

H₂C H₂C

.. ..

H₂N H₂N

По типу внутрикомплексных соединений построены многие полиатомные молекулы ферментов, в которых атомами комплексообразователями атомы Fe, Zn, Co, Mn, Cu, Mo.

Примеры хелатных комплексов:

• Ферменты пероксидазы – катализируют ОВ процессы, идущие в присутствии H₂O₂;

• Ферменты каталазы – обеспечивают быстрое расщепление H₂O₂;

• Ферменты карбопептидазы – катализируют гидролитическое отщепление концевых кислотных остатков в белках и пептидах;

Биологическая роль КС.

КС находят широкое применение в медицине.

Токсический эффект нескольких комплексов используется для создания противораковых и противомикробных препаратов.

Издавна известно бактерицидное действие серебра, которое объясняется тем, что ничтожная концентрация ионов серебра Ag⁺, которые появляются в воде при помещении в нее серебряного предмета, достаточно для угнетения тиолсодержащих ферментов микроорганизмов.

К 2500 году до н.э. восходит история применения золота, которое использовалось в Китае для лечения проказы. Сейчас соединения золота в основном используются для лечения ревматоидного артрита. Например, используется препарат хризолан, состава Na₃[Au(S₂O₃)₂].

Механизм действия Au при лечении артрита детально не изучен, но предполагается, что соединение ингибирует гидролитические ферменты, разрушающие суставы.

В настоящее время созданы активные соединения золота против бактериальных инфекций (туберкулез), а также препараты, обладающие противоопухолевым действием.

Среди КС платины значение имеет нейтральный комплекс [Pt(NH₃)₄Cl₂]. Цис - изомер этого комплекса (цис – ДДП) обладает противоопухолевой активностью. Установлено, что цис – ДДП связывается в опухолевой клетке с ДНК и ингибирует ее синтез.

В настоящее время растет интерес медиков к использованию комплексов для поддержания металло-лигандного гомеостаза и выведения из организма ионов токсичных металлов.

Увеличение уровня промышленного производства и связанное с ним загрязнение окружающей среды привело к резкому росту числа отравлений ионами тяжелых металлов (Pt, Cd, Pb, Hg, Zn, Be, As). Некоторые КС используются для выведения этих металлов из организма, т.е. являются антидотами.

Среди комплексонов наибольшее распространение в качестве антидотов получили различные соли этилдиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), среди которых наиболее применяемой является динатриевая соль (трилон-Б). Его применение показано при отравлении ионами Ca²⁺, при этом трилон-Б связвает ионы Ca²⁺, превращается в соединение титацин (внутрикомплексное соединение).

Титацин является эффективным антидотом при отравлении такими тяжелыми металлами, как Pb, Hg, Co и Cd, т.к. катионы этих металлов вытесняют из титацина ионы Ca²⁺ и образуют более прочный комплекс с ЭДТА.

Перспективен еще один комплексон, производное этилтриаминпентауксусной кислоты (пентацин). Его применяют при отравлении радиоактивными элементами. Комплексоны применяют также при лечении различных металлоизбыточных и металлодефицитных состояний, которые вызываются нарушением обмена Fe, Ca, Cu и др.

Иногда длительное поступление в организм малых количеств ядовитых металлов приводит к их накоплению в различных внутренних органах и тканях, вследствие чего их концентрация в крови и моче существенно не повышается. В таких случаях комплексоны используются в качестве диагностиков, т.к. введение комплексонов увеличивает выведение биоэлементов с мочой, тем самым данный факт указывает на присутствие его в организме, т.к. процесс комплексообразования с металлами приводит к нарушению установившегося равновесия между ионизированным металлом плазмы и металлом, содержащимся, например, в жировых тканях, эритроцитах, клетках печени и т.д.

Так, например, титацин используется при диагностике хронических свинцовых отравлениях.

Еще один пример применения комплексонов – защита от газовой гангрены. Оказалось, что введение раствора титацина вызывает связывание ионов Zn²⁺ и Co²⁺, которые выполняют функцию активаторов действия фермента лецитиназы, который является токсином газовой гангрены, поэтому, связывая эти ионы, удается резко снизить действие токсина.