Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Величины радиусов негидратированных катионов постоянно пересматриваются [Ladd, 1968]. Все используемые методы основаны на заключениях и предположениях. Наиболее точными и широко используемыми остаются данные, приведенные в табл. 11.3.
Следует помнить, что в химии хелатных соединений применяют именно радиусы негидратированных ионов (радиусы гид-ратированных ионов приведены в табл. 12.2). Реакции, обсуждавшиеся до сих пор, контролируются равновесным стерическим эффектом. Подробнее о кинетическом стерическом эффекте см. Wilkins (1962).
Избирательное усиление прочности связи с железом было обнаружено у некоторых ароматических лигандов. Оно обуслов-
162" лено образованием «обратной двойной связи», т. е. я-связи за счет передачи железом неиспользованных электронов Зс1-орби-тали (при благоприятном ее расположении) на свободные молекулярные орбитали лиганда. При этом смещение электронной плотности происходит в направлении, показанном в формуле (11.22), вместо обычного смещения, как в (11.21). Вследствие этого повышается прочность связи между металлом и лигандом и возрастает устойчивость. Ион двухвалентного железа обычно образует парамагнитные почти бесцветные комплексы, однако с гетероароматическими лигандами, содержащими азот, соединенный двойной связью, Fe2+ образует интенсивно окрашенные комплексы (обычно красного цвета), не обладающие парамагнитными свойствами. Этот эффект можно наблюдать на примере бипиридила, фолиевой кислоты и орто-фенантроли-на (табл. 11.1), у которых константы устойчивости комплексов с двухвалентным железом значительно выше, чем у комплексов с цинком. Никель и кобальт также способны образовывать «обратные двойные связи», но в меньшей степени.
Сравнение значений IogK для орто-фенантролина и 2,2'-би-пиридила (табл. 11.1) показывает, что они подчиняются двум закономерностям, рассмотренным выше. Ион Cu+ обычно образует комплексы с планарной структурой, третья молекула ли-
ганда включается в комплекс с большим трудом. Поэтому двухвалентная медь занимает в таблице необычно низкое место — ниже Ni2+. Необычно высокие значения ? имеет ион двухвалентного железа. Это обусловлено очень высоким значением третьей частной константы (Кз), так как в этом случае возможно образование «обратной двойной связи» в комплексе со спаренными спинами. Именно поэтому Fe2+ занимает в таблице необычно высокое место — выше Zn2+ и Со2+. Вследствие комбинации указанных принципов Fe2+ образует такие же прочные связи, как и Cu2+ [Irving, Mellor, 1962].
Другой характер имеют кривые зависимости констант устойчивости от атомного номера в ряду: кальций, магний, марганец, железо, кобальт, никель, медь и цинк (рис. 11.5). Наиболее резкий подъем кривых отмечается для тех лигандов, у которых в образовании хелатов участвуют два атома азота (например, для этилендиамина). Меньше крутизна кривых для тех лигандов, у которых в образовании хелатов участвуют один атом азота и один атом кислорода (например, для глицина). Наиболее
R-NH2
Fe2+
Обычное смещение электронной плотности
•¦•Fe2+
«Обратная двойная связь»
(11.21)
(11.22)
И*
163 !2
Рис. 11.5. Относительное сродство двухвалентных катионов к кнслород-и азотсодержащим хелатнрующим агентам (на оси координат отложены логарифмы первых констант устойчивости комплексов, по оси абсцисс — катионы металлов с возрастающими
атомными номерами).
Этилен-диамин
\ о Глицин
пологие кривые наблюдаются для лигандов, у которых в образовании комплексов участвуют два атома кислорода (например, для щавелевой кислоты) [Irving, Williams, 1953]. Кривые для соединений, принадлежащих к этим трем классам, пересекаются между Mn2+
ЬЩавелевая нислота
Ca2+ Mg Mn Fe Co Ni Cu Zn
и Fe2+ (см. рис. 11.5). Не только Mg2+ и Ca;2+, но и Fe3+, Tl3+, Mo5+ и V5+ проявляют большее сродство к кислороду, чем к азоту.
Большинство металлов легче соединяется с лигандами, содержащими кислород, чем с серосодержащими лигандами. Однако Cu+, Ag+, Au+, Hg2+, As3+ и Sb3+ отдают предпочтение сере; именно этим объясняется успешное применение димерка-прола (11.23) в качестве антидота при отравлениях некоторыми из этих катионов. У трех других катионов Cu2+, Ni2+ и Со2+ сродство к сере несколько выше, чем к кислороду, если сера находится в неионизированном состоянии, как, например, в органических сульфидах.
Другим фактором, влияющим на относительное сродство ряда металлов, служит изменение окислительно-восстановителъ: цого потенциала металлов1, вызванное образованием хелатных соединений с металлами, имеющими переменную валентность (например, Cu, Fe, Со, Mn, Mo, V). Вследствие хелатообразования такие металлы могут даже изменить первоначальную валентность на более высокую или низкую (количественные дан-
1 Окислительно-восстановительный потенциал (Eo) —это константа, рассчитанная при pH 0 по следующему уравнению:
где Е„—потенциал, измеренный экспериментально; R — универсальная газовая постоянная; T—абсолютная температура; F — число Фарадея; п—число участвующих электронов, а In — натуральный логарифм. При любом pH, отличном от 0, используют символ E' и указывают pH. Потенциалы, определенные с помощью полярографии, часто измеряют относительно «насыщенного каломельного электрода»; для того чтобы перевести их в упоминавшуюся выше шкалу (относительно нормального водородного электрода), необходимо прибавить 0,246 В.
