Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Координационное число двухвалентной меди обычно равно четырем и полное насыщение наступает при соединении ее с двумя молекулами лигандов (одинаковыми или разными). Это справедливо также для двухвалентных металлов — кальция, магния и марганца. Однако координационное число двухвалентных ионов железа, кобальта и цинка равно шести для лигандов типа этилендиамина, а у трехвалентных ионов оно равно шести также и для лигандов типа глицина. Располагаясь вокруг металла, лиганды образуют разные конфигурации в зависимости от направления валентностей катионов металла. Большинство перечисленных выше металлов обычно образуют тетраэдриче-ские комплексы с основными типами лигандов, изображенными на рис. 11.2, но для Cu2+ предпочтительнее образование пла-нарных комплексов, а для Fe2+ и Fe3+ — октаэдрических комплексов.
Следует подчеркнуть, что понятие «лиганд» относится не ко всем присутствующим в системе молекулам органического соединения, а только к той их части, которая находится в соответствующей ионной форме, т. е. может связывать катион металла. В случае этилендиамина, глицина и щавелевой кислоты лигандами могут служить неионизированные молекулы, моно-и дианионы соответственно. Поэтому, если при сравнении относительной реакционной способности лигандов при физиологических условиях пользуются константами устойчивости, необходимо учитывать и значения рКа лигандов (разд. 11.3).
Сера может входить в простые четырехчленные циклы, такие как в диметилдитиокарбамате меди (II) (11.15), образующемся из ионов двухвалентной меди и диметилдитиокарбами-
(Me)2N-C=S
J + +
S-Cu+
Комплекс
медь — диметилдитиокарбамат
(11.15)
"О.
Ч
Iill
OS SO
Zn Zn Zn
/\/\/\ OS SO
/3"
о/
\
о.
2-
Комплекс
цинк—меркаптоуксусная кислота
(11.16)
новой кислоты (3.57). Однако серосодержащие лиганды способны образовывать также равновесные смеси из многих комп-
153"Рис. 11.2. Три основных типа комплексов 1:1.
H N-CH-CH-NHp H2N-CH-CO; OC-CO2
^ендиамин) S (глицин-анион) Ґ !^0ил0ДаввлеВ0Й
H2
hW Ч
не
Cu
/
лексов. Так, цинк с меркаптоуксусной кислотой (L2~) образуют следующий ряд комплексов:
ZnL, ZnL22", ZnL34", Zn2L32", Zn3L42".
Последний член этого ряда (Zn3L42^), изображенный формулой (11.16), наиболее устойчив. Сведения об этих соединениях были получены при обработке данных титрования на электронно-вычислительной машине. Таким же образом для цистеина (L2-) был рассчитан следующий ряд комплексов с цинком [Perrin, Sayce, 1968]:
ZnHL2-, ZnH2L2, ZnL22", ZnL42-.
В более кислых растворах присутствуют также протониро-ванные формы комплекса цинк — цистеин [Shindo, Braun, 1965]. Очевидно, что лиганды, содержащие серу, образуют более сложные комплексы, чем кислород- и азотсодержащие лиганды; которые, однако, более широко распространены.
О конформациях и абсолютной конфигурации комплексов с хелатными связями см. Hawkins (1971). Основные закономерности образования и применения хелатных соединений с металлами см. Bell (1977) и Perrin (1964) и в серии книг Sigel (после 1973).
11.3. Количественные аспекты связывания металлов
Для оценки прочности связей (варьирующейся в широких пределах для разных комплексов) применяют константы устойчивости, характеризующие равновесие между одним или несколькими лигандами и одним ионом металла, подчиняющееся закону действия масс. Так, для комплекса глицина с двухвалентной медью в соотношении 1 : 1 константа устойчивости (Ki) рассчитывается следующим образом:
[H2N-CH2-CO2-Cu+] 1 [Cu2 ^] [H2N-CH2-CO2"]
а для комплекса 2: 1 она может быть выражена так: K2 =
[H2N-CH2-CO2CUO2C-CH2-NH2]
[H2N-CH2-CO2Cu+] [H2N-CH2-CO2"] '
154"Рис. 11.3. Пример использования потенциометри-ческого титрования для определения способности вещества к хелатообра-зованию. Этн данные свидетельствуют о том, что борная кислота не образует хелатов (ср. с
рн
10
8
рис. 11.4.).
6
Осадон
4
V
о
0,4
0,8 1,0 1,2 KOH (эквивалент)
2,0
В каждом случае в числителе находится концентрация комплекса, а в знаменателе — концентрация образующих его компонентов.
Часто необходимо знать общую константу устойчивости (?), представляющую собой произведение частных констант. Произведение двух частных констант обозначают как трех — Рз-
Константы устойчивости обычно определяют потенциомет-рическим титрованием лигандов (со стеклянным электродом) в присутствии и в отсутствие металла и обработкой результатов посредством довольно сложных вычислений [подробнее см. Albert, Serjeant, 1984].
Вкратце метод заключается в следующем: кислотная группа возможного хелатообразующего агента титруется щелочью, причем значение pH регистрируется после добавления каждой десятой доли эквивалента. Затем титруется смесь (1:1) исследуемого вещества и соли (например, перхлората или нитрата меди). Если образования комплекса не происходит, то новая кривая последовательно воспроизводит индивидуальные кривые обоих компонентов (рис. 11.3). Если же комплекс образовался, то катионы водорода, выделившиеся в процессе хелатообра-зования, сдвигают кривую в сторону более низких значений pH (рис. 11.4). Вещества в форме солей с кислотами, не имеющие кислотного характера, можно титровать щелочью.