Метало-лігандний гомеостаз. Застосування комплексних сполук у медицині

Дайте назву зазначеним комплексам. Вкажіть ступені окиснення елементів в комплексних сполуках.

Реакції відновлення та окиснення комплексоутворювача можуть відбуватися і без зміни оточення лігандів. Такою реакцією є добування калій гексаціаноферрату (ІІІ):

2K₄[Fe(CN)₆] + Cl₂ → 2K₃[Fe(CN)₆] + 2KCl

aбо багатьох комплексних сполук кобальту (ІІІ):

4[Co(NH₃)₆]²⁺ + O₂ + 2H₂O → 4[Co(NH₃)₆]³⁺ + 4OH^-

! В обох рівняннях реакції дайте назву зазначеним комплексам. Укажіть ступені окиснення елементів в комплексних сполуках.

Цю реакцію проводять у розчині, який містить йони амонію NH₄⁺ для зв’язування гідроксодид йонів ОН^-.

Комплексні сполуки складають великий та різноманітний клас неорганічних речовин. Багато з них відіграють важливу роль в фізіологічних та біохімічних процесах, що протікають в організмі людини. При цьому, роль металу-комплексоутворювача в таких комплексах дуже специфічна. Заміщення його навіть на близький за властивостями біометал призводить до повної втрати фізіологічної активності комплексної сполуки в цілому. Прикладом таких сполук є гемоглобін, міоглобін, цитохроми, кобаламіни (наприклад, вітамін В₁₂), деякі металоферменти. В організмі людини присутні і нестійкі комплекси, що утворюються тільки для виконання певних функцій. Так, більшість ферментів характеризуються каталітичною активністю, але без йону металу існувати не можуть. Відома значна кількість біологічних систем, в структурі яких біометали виконують функції ініціаторів (активаторів) того чи іншого біологічного процесу. В таких біокомплексах метал може заміщуватися на будь-який інший, при цьому фізіологічна активність комплексної сполуки не втрачається.

В організмі людини постійно відбуваються процеси взаємодії біометалів та біолігандів; утворення та руйнування життєвонеобхіднх біокомплексів. До складу комплексних сполук, що містяться в організмі, входять, в основному, йони перехідних металів, наприклад, Мn, Co, Fe, V. Для кожного з них характерна своя сукупність рівноважних процесів метал - ліганд, що визначається стійкістю утворених комплексів. Концентрація йонів біогенних елементів в організмі підтримується за рахунок метало-лігандного гомеостазу. Фізіологічна функція даного механізму ґрунтується на підтримці постійної концентрації йонів металів. Тобто при зменшенні потрапляння в організм людини того чи іншого мікроелементу, зменшується його виведення з організму, і навпаки. Порушення сумарної рівноваги біоелементів може призвести до патологічних процесів. Наприклад, дефіцит йонів Купруму Cu (І) та Купруму Cu (ІІ) може спричинити виникнення синдрому Морфана, синдрому Менкеса, хворобу Вільсона-Коновалова, цироз печінки, анемію, тощо. Навпаки, надлишкове надходження вказаних йонів призводить до захворювання суглобів, нирок, легень, печінки. Наприклад, підвищений вміст Калію в крові (гіперкаліємія) спричиняє захворювання серцево-судинної системи, а його дефіцит (гіпокаліємія) призводить до дизфункції міокарду, пошкодження м’язів. Надлишок йонів Кальцію (гіперкальцімія) може викликати напади загальних або місцевих судом (тетанію).

Регуляція метало-лігандного гомеостазу в організмі людини здійснюється за допомогою нервової, ендокринної та імунної системи. Комплексонати біогенних d-елементів забезпечують збалансованість мінерального харчування, активізують метаболічні процеси, інтенсифікують ріст і розвиток організму. За інтенсивністю біологічного дії та стимулюючого ефекту в організмі людини d-елементи можна розташувати в наступному порядку: Ti⁴⁺ > Fe³⁺>Cu²⁺>Fe²⁺. Порушення метало-лігандного гомеостазу в організмі людини призводить до порушення процесу обміну речовин; уповільнює активність ферментів; спричиняє зміщення градієнту концентрації йонів в клітинах тощо. У відповідь на дані порушення в організмі створюються штучні системи захисту.

Важливу роль в процесі підтримки метало-лігандного гомеостазу організму відіграє хелатотерапія. Це спеціальне направлення в медицині, що займається розробкою методів виведення токсичних сполук з організму людини та регуляції метало-лігандного балансу. Препарати комплексних сполук, які при цьому застосовуються, називають детоксикантами. Речовини, що усувають наслідки дії отрут на біологічні структури за допомогою відповідних хімічних реакцій називають антидотами. Так, все ширше використовують комплексони поліамінополікарбонової кислоти та її натрієві солі при лікуванні гіперкальціємії та декальцинації кісток. Пентацин та тетацин (солі Кальцію) призначають при отруєннях важкими металами та радіонуклідами (йонами Плюмбуму, Кобальту, Ванадію, Феруму, Кадмію, Технецію, Плутонію, Урану); триетилентетрааміногексаоцтову кислоту використовують при отруєнні іонами Плутонію; D-пеніциламін застосовують при лікуванні отруєнь йонами Купруму, Меркурію, Плюмбуму, а також хвороби Вільсона (психічне захворювання, що спричинено порушеннями балансу катіонів Купруму в нервових тканинах). Дефероксамін використовують при лікуванні гемохроматозів, а також при отруєнні йонами Феруму. Тетацин використовують при діагностиці хронічних свінцових отруєнь. Молекули комплексонів, практично не піддаються змінам в біологічному середовищі, що є важливою фармакологічною особливістю.

На сьогоднішній день в лікарській практиці застосовують значну кількість комплексних сполук в якості вітамінів, протимікробних, протипухлинних препаратів, у профілактиці ряду захворювань та радіаційних уражень. Комплексні сполуки призначають при лікуванні станів, пов’язаних з надлишком чи, навпаки, нестачею йонів металів в організмі людини. Вони представлені як седативні, серцево-судинні, аналгетичні, антимікробні, противірусні, антисептичні, протиракові, вітамінні тощо.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Зазначте головні положення теорії будови комплексних сполук А.Вернера?

2. Які принципи побудови назв для комплексних сполук?

3. Дайте назву наступним комплексним сполукам:

1)[Cr(NH₃)₆ ]Cl₃; 2)[Cu(NH₃)₂] OH₂; 3)Na₃[AlF₆]; 4)K₄ [Fe (CN)₆].

4. Що таке координаційна ємність? З наведених формул вкажіть ліганди різної координаційної ємності. Дайте їм назву:

1)CO₃^- ; 2)C₂O₄^2- ; 3)O₂^-; 4)CN^-; 5)(P₂O₇) ^4- ; 6)H₂O; 7)CO; 8)N(CH₂ COOH)₃.

5. Вкажіть координаційне число центрального атому в наступних сполуках:

1)[Zn (NH₃)₄]; 2)[Co (NH₃)₃ Cl₃]; 3)[Cr (En₂) Cl₂ ]; 4)K₂ [FeCl₄].

6. Які біогенні елементи входять до складу комплексних сполук?

7. Які перетворення характерні для комплексних сполук?

8. Наведіть приклади комплексних сполук, що відіграють значущу роль в біохімічних та фізіологічних процесах.

9. Які типи ізомерії властиві комплексним сполукам?

10. До чого призводить порушення рівноваги біохімічних елементів в організмі людини?

11. Що таке хелатотерапія? Яку роль відіграє дане направлення в медицині?

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ №3

Дата добавления: 2014-11-25