Комплексоны и их применение в медицине

Термин "комплексоны" предложен в 1945 году профессором Цюрихского университета Г. Шварценбахом (1904 - 1978) для органических лигандов группы полиаминополикарбоновых кислот (напомним, что лигандами в химии комплексных соединений называют нейтральные молекулы или анионы, которые координируются вокруг центрального атома).

По координационной теории Вернера, комплексное соединение состоит из центрального атома (иона; обычно иона металла) и координированных, то есть расположенных вокруг него, молекул или ионов, называемых лигандами. Количество атомов или групп атомов, связанных с центральным ионом, называют координационным числом комплекса, а количество координационных мест, которые может занять лиганд, - его координационной емкостью, или дентатностью (от лат. dentatus - имеющий зубы, зубчатый). Каждое координационное место, занимаемое лигандом, это его "зуб", которым он связывается с центральным атомом. "Однозубчатый", или монодентатный, лиганд занимает одно координационное место, бидентатный лиганд - два координационных места и т.д. Характерной особенностью комплексона как лиганда является его поли-, или мультидентатность. Молекула комплексона содержит несколько функциональных электронодонорных групп. Часть их имеет кислотную, а часть - основную природу, как это показывает молекула простейшего тридентатного комплексона - иминодиуксусной кислоты (ИДА) (рис. 1).

С увеличением числа электронодонорных групп увеличивается и дентатность лиганда до четырех (нитрилтриуксусная кислота, НТА), шести (этилендиаминтетрауксусная кислота, ЭДТА) и выше (см. рис. 1). При взаимодействии с ионом металла полидентатный комплексон прочно захватывает ион металла своими "зубами", как это можно видеть на примере даже простейшего комплексона ИДА. Еще прочнее захватывает ион металла гексадентатная ЭДТА (рис. 2).

Образующиеся соединения ионов металлов с комплексонами - комплексонаты - имеют в своей структуре несколько так называемых хелатных циклов. Термин хелат (англ. chelate от греческого cilh - клешня) принят для обозначения циклических структур, которые образуются в результате присоединения катиона к двум или более донорным атомам, принадлежащим одной молекуле комплексона. В соответствии с термином хелат комплексон следует представлять в виде какого-то краба, который своими полидентатными клешнями прочно захватывает ион металла, и чем больше клешней, тем прочнее захват. Как буквальный перевод слова chelate в литературе до сравнительно недавнего времени для обозначения комплексных соединений с циклическими структурами использовался термин "клешневидные соединения".

Замыкание циклов при образовании соединений является важным фактором, обусловливающим высокую устойчивость комплексонатов. Правило циклов, сформулированное Л.А. Чугаевым еще в 1906 году, задолго до появления комплексонов, имеет общий характер и проявляется в самых различных реакциях. В соответствии с этим правилом комплексные соединения, содержащие циклические группировки, отличаются более высокой прочностью, чем соединения, не содержащие циклов, а наибольшей устойчивостью обладают комплексы с пяти- и шестичленными циклами.

Приведем примеры наиболее распространенных представителей комплексонов, применяемых в медицине:

Для того чтобы выполнять функцию противоядий (антидотов) при отравлении тяжелыми металлами, комплексоны должны отвечать некоторым требованиям. Они не должны, во-первых, быть токсичными, а во-вторых, подвергаться разложению или какому-либо изменению в биологической среде, их антидотное действие зависит от прочности образующегося металлокомплекса. Зная сравнительную устойчивость комплексов, можно установить степень химического сродства отдельных катионов к тем или иным комплексонам, а значит, предвидеть возможность избирательного связывания. Необходимо учитывать, что эффективность комплексонов в отношении токсичных металлов зависит не только от стабильности образуемого комплекса металл-хелат, но и от прочности связи извлекаемого металла с биокомплексами организма.

С учетом этих требований наибольшее распространение в качестве антидотов получили различные соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), среди которых наиболее доступной является динатриевая соль, известная как трилон Б. Его применение показано при отравлении соединениями кальция: СаО (негашеная известь), Са(ОН)2 (гашеная известь), СаС2 (карбид кальция). При этом трилон Б, связывая ионы кальция, превращается в тетацин.

В организме комлексоны участвуют во многих сложных реакциях, вступая во взаимодействие с неорганическими биологическими соединениями. Так как в крови и других биосредах велика концентрация кальция, этот катион конкурирует с любыми из выводимых металлов за место в комплексе.

Дата добавления: 2014-11-16