Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
в нейтральных растворах
Лиганд Cu2+ Fe2+ Fe3+
Глицин 45(8,5) 30(4,3) 1(10,0)
Салициловая кис- 400(16,4)
лота 1(10,5) 1(6,6)
¦Оксин 200 000(12,2) 150 000(8,0) 200(12,3)
Первые цифры — пропорциональные числа, в скобках приведены логарифмы констант устойчивости комплексов состава 1 : 1; столбцы читать по вертикали [Perrin, 1958].
анионов лиганда из агента (или молекул лиганда, если агент — основание). Такого рода конкуренция между константами устойчивости и константами ионизации иллюстрирует табл. 11.2. В случае двупротонной кислоты, например щавелевой, хелато-образующим является дианион; в случае амфолита, например глицина, хелатное соединение образует моноанион, а если агент представляет собой двукислотное основание, например этилен-диамин, то хелат образуется нейтральной молекулой.
Для того чтобы рассчитать количество металла (С), связанного при данном pH, можно использовать следующие формулы (I — для комплексов 1:1 и II — для комплексов 2:1): _ IOOK1WA
1 -f K1WA + K1K2WaAa ' J
= IOOK1K2W8A8
I-I-K1WA-I-K1K2W8A8 ' ^ '
Здесь А — концентрация лиганда, не участвующего в образовании комплекса. Если имеется большой избыток лиганда, то величину А можно заменить общей концентрацией лиганда. Можно также рассчитать значение А методом последовательных приближений. При этом:
W = 1:[1 + 10<рка1-рн) + 10<pKal+PRa*-2PH>lb
Значения констант устойчивости см. Sillen, Martell (1964, "1971), Perrin (1979), Martell, Smith (1974—1982).
11.4. Химические различия, способствующие избирательности
Наряду с закономерностями, определяющими сродство к металлу, существует ряд явлений, не подчиняющихся этим закономерностям. Избирательность биологического действия некоторых ионов часто зависит именно от таких исключений из правила.
В большинстве случаев образующиеся хелатные комплексы представляют собой тетраэдры, но железо (и двух- и трехва-
160" Таблица 11.3. Кристаллические радиусы катионов (нм) [Pauling, 1960]
Катион металла Радиус Катион металла Радиус Катион металла Радиус
Li+ 0,060 Be2+ 0,031 Al3+ 0,050
Na+ 0,095 Mg2+ 0,065 Fe3+ 0,064
К+ 0,133 Ca2+ 0,099 Ca3+ 0,062
Rb+ 0,149 Sr2+ 0,113 Tl3+ 0,095
Cs+ 0,169 Ba2+ 0,135 Со»+ 0,063
Cu+ 0,096 Mn2+ 0,080
Tl+ 0,140 Fe2+ 0,076
Ag+ 0,126 Со2+ 0,074
NH4+ 0,148 Ni2+ 0,072
Cu2+ 0,072
Zn2+ 0,074
Cd2+ 0,097
Hg2+ 0,110 U4+ 0,097
Pb2+ 0,120 Pb4+ 0,084
лентное) образует октаэдрические комплексы. Однако наибольшей избирательностью обладают ионы меди, образующие плоские комплексы. Это означает, что медь чрезвычайно чувствительна к стерическим изменениям, обусловленным присутствием объемных заместителей. Так, в табл. 11.1 константы устойчивости комплексов меди (II) с бипиридилом (11.19), фенантроли-ном (11.18) и фолиевой кислотой расположены ниже констант для соответствующих комплексов никеля, что противоречит последовательности, обсуждавшейся в разд. 11.2.
Стерический эффект другого типа возникает, когда объемные заместители располагаются вблизи хелатообразующих групп. Это препятствует сближению двух лигандов настолько, чтобы стало возможным образование прочного комплекса в соотношении 2: 1, если же катион металла имеет небольшой диаметр, то он вообще не может быть захвачен. Так, 2-метилоксин (11.17) связывает все катионы значительно менее прочно, чем оксин, причем эта разница максимальна для иона алюминия [Irving, Rossotti, 1956], имеющего наименьший кристаллический радиус (0,05 нм) по сравнению со всеми обычными металлами (табл. 11.3). Две молекулы 2,9-диметил-орто-фенантролина (11.18, R—СНз) стерически мешают друг другу настолько, что не могут удержать ион железа (II). В этом случае взаимное отталкивание двух молекул лиганда приводит к тому, что два атома азота не могут участвовать в образовании октаэдрическо-го комплекса с ионом железа (II); даже плоский комплекс с медью (Cu2+) образуется с трудом. Тем не менее такое расположение молекул лиганда благоприятно для связывания катиона Cu+ (образующего тетраэдрические комплексы). Такие комплексы одновалентной меди отличаются большой устойчивостью, что позволяет использовать их для анализа.
11—734
161 он
2-Метилоксин орто-Фенантролин (R = H) 2,2'-Бипиридил
(11.17) (11.18) (11.19)
О О
Il Il
СО" "ОС
H2/
CH2
H2C CH2
\ /
СО- "ОС
II Il о о
Два днаниоиа янтарной кислоты
(11.20)
Рассмотрим теперь лиганды, объем которых слишком велик для того, чтобы они могли сблизиться и образовать достаточно устойчивый комплекс в соотношении 2:1с катионом небольшого диаметра. Радиус иона магния на 0,034 нм меньше радиуса иона кальция (см. табл. 11.3). Обычно Mg2+ связывается прочнее, чем кальций, но для лигандов, молекулы которых слишком велики для того, чтобы их пара могла удержать металл, эта последовательность нарушается. Такой эффект характерен для всех дикарбоновых кислот, например, для янтарной кислоты в (11.20) (см. также щавелевую кислоту на рис. 11.5). Однако винная кислота отличается тем, что связывает Ca2+ значительно прочнее, чем Mg2+ [Williams, 1952]. Радиусы некоторых ионов приведены в табл. 11.3. Следует отметить, что катионы Fe2+, Со2+, Ni2+ и Zn2+ имеют настолько сходные диаметры, что их нельзя разделить, пользуясь этим стерическим эффектом.
