Биологическая роль и применение комплексных соединений

Дополнение к лекции.

Природа химической связи в комплексных соединениях

Для объяснения и расчета химической связи в комплексных соединениях используется несколько методов – метод валентных связей, метод молекулярных орбиталей и теория поля лигандов. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки.

Мы рассмотрим химическую связь в комплексных соединениях только с позиций метода валентных связей. Основные положения этого метода:

1) химическая связь образуется при перекрывании электронных облаков с образованием обобществленной пары электронов;

2) химическая связь тем прочнее, чем больше перекрывание электронных облаков. При этом при образовании соединения происходит гибридизация атомных орбиталей, способствующая более сильному перекрыванию электронных облаков;

3) тип гибридизации центрального атома (комплексообра-зователя) определяет геометрию комплексного соединения.

В комплексных соединениях химические связи между комплексообразователем и лигандами и ионами внешней сферы различны. Взаимодействие комплексообразователь – внешняя сфера имеет преимущественно электростатический (ионный) характер. Взаимодействие комплексообразователя с лигандами осуществляется по донорно – акцепторному механизму, образованная связь имеет преимущественно ковалентный характер. Именно поэтому комплексные соединения легко диссоциируют на внутреннюю и внешнюю сферу, но внутренняя сфера диссоциирует лишь незначительно.

Примеры: [Ag(NH₃)₂]Cl. Молекулы лигандов NH₃ – доноры электронов, комплексообразователь Ag⁺ предоставляет свободные орбитали:

Ag 1S²2S²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4S²4p⁶4d¹⁰5S¹

Ag⁺ 1S²2S²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4S²4p⁶4d¹⁰5S⁰

В образовании связи принимают участие 5S и одна 5р орбитали иона Ag⁺, которые образуют две sp- гибридные орбитали. Конфигурация комплекса [Ag(NH₃)₂]⁺ - линейная.

[Ni(NH₃)₆]Cl₂. Ni⁺² 1S²2S²2p⁶3S²3p⁶3d⁸4S⁰4p⁰4d⁰. В образовании шести ковалентных связей с шестью молекулами NH₃ принимают участие 4s, 4p, две 4d – орбитали иона Ni²⁺, которые в результате sp³d²- гибридизации образуют шесть равноценных гибридных орбиталей. Такому типу гибридизации соответствует октаэдрическая структура комплекса [Ni(NH₃)₆]²⁺.

Роль комплексных соединений в биологических процессах чрезвычайно велика, так как они лежат в основе живой природы. Два вещества, без которых не возможна жизнь высших животных и растений (гемоглобин и хлорофилл) являются комплексными соединениями. Многие ферменты для проявления своей максимальной активности требовали либо добавления иона металла, либо эти ферменты уже содержали ион металла, то есть являлись металлоферментами. Активным центром в металлоферментах, которые являются комплексными соединениями, является ион металла (комплексообразователь), участвующий в католическом процессе. Так, ферменты каталаза и пероксидаза, которые катализируют реакции окисления пероксидом водорода, имеют в своей структуре гем (как в гемоглобине), в центре которого находится ион железа.

Молибденсодержащие ферменты участвуют в организме в окислительно-восстановительных реакциях. Важное значение имеют ферменты содержащие марганец Mn⁺² или Mn⁺³ и др…

В медицине применяются комплексоны – это полидентатные лиганды (этилендиамин тетрауксусная кислота и др.), которые образуют с токсичными ионами металлов растворимые в воде комплексы и этим способствуют выведению этих ионов металлов из организма (ионы свинца, ртути, цинка, а также избыток ионов меди и железа). Применяя комплексоны, лечат лучевую болезнь и болезни, связанные с отложением в организме малорастворимых солей.

Было также установлено, что некоторые комплексы платины обладают противоопухолевой активностью, например, цис – [Pt(NH₃)₂Cl₂].

Дата добавления: 2014-01-07