Download
1 / 22
270 likes | 912 Views
Комплексные соединения. Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармакологической и токсикологической химии. Лекция №5 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060201.65 – Стоматология Лектор: ст.преподаватель Руковец Татьяна Анатольевна Красноярск, 2013. Лекция.
E N D
Комплексные соединения Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармакологической и токсикологической химии • Лекция №5 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060201.65 – Стоматология • Лектор: ст.преподаватель • Руковец Татьяна Анатольевна • Красноярск, 2013 Лекция
Цель лекции • Дать представление о строении комплексных соединений, их роли в организме, а также об использовании в качестве лекарственных средств.
Актуальность • Комплексные (координационные) соединения чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе, применяются в промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине. • Хлорофилл – это комплексное соединение магния порфиринами, гемоглобин содержит комплекс железа(II) с порфириновыми циклами. Многочисленные минералы, как правило, представляют собой координационные соединения металлов. • Значительное число лекарственных препаратов содержит комплексы металлов в качестве фармакологически активных веществ, например инсулин(комплекс цинка), витамин B12 (комплекс кобальта), платинол (комплекс платины) и т.д. • В широком смысле слова почти все соединения металлов можно считать комплексными соединениями.
Альфред Вернер • Основателем координационной теории комплексных соединений является швейцарский химик Альфред Вернер (1866 – 1919); за работы в этой области ему в 1913 году была присуждена Нобелевская премия по химии.
План • Основные понятия: комплексные соединения (КС), комплексообразователь, лиганд, координационное число, дентатностьлигандов • Заряд комплекса и степень окисления комплексообразователя • Номенклатура КС • Электронные и геометрические конфигурации некоторых комплексов • Константы устойчивости КС • Внутрикомплексные соединения – хелаты. • Полидентатныелиганды, их роль и роль комплексных соединений в целом в биологии и медицине
Определения Согласно координационной теории Вернера, • Комплексные соединения– это координационные соединения сложного состава,содержащие центральный атом – комплексообразователь и непосредственосвязанные с ним молекулы или ионы, так называемые лиганды. • Комплексные соединения - устойчивые химические соединения сложного состава, в которых обязательно имеется хотя бы одна связь, образованная по донорно – акцепторному механизму.
Комплексообразователь и лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса, чаще заряженную + или - • Внешнюю сферу комплекса будут формировать противоионы, которые с внутренней сферой связаны ионной связью • [ MLm ]n– общая формула комплексного иона
Комплексообразователь • Комплексообразователь (центральный атом) – атом или ион, который является акцептором электронных пар. • В роли комплексообразователя (КО) выступают элементы, атомы которых имеют вакантные АО (d-, f- металлы)❖ Чаще всего – это катионы металлов, но могут быть и атомы металлов, например, Ni(CO)4и неметаллов, например, I3- (здесь КО – I2)
По способности к комплексообразованию катионы металлов можно расположить в следующем порядке:щелочные металлы(Na+ , K+) < щелочноземельные металлы (Mg2+, Ca2+)< переходные металлы (M) • Способность переходных металлов к комплексообразованию меняется обычно в соответствии с рядом Ирвинга-Вильямса: Mn < Fe < Co < Ni < Cu > Zn
‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ Лиганды • Лиганды – молекулы или ионы, которые являются донорами электронных пар и непосредственно связаны с комплексообразователем. • В роли лигандов выступают элементы, атомы которых имеют неподеленные (свободные) электронные пары: NH3, NH2–R, H2O, HOR, сложные эфиры, карбоновые кислоты, R-SH,RSR, PH3, CO , CO2, O2, -CN, -OH, Cl-, Br-, I-, фосфаты, SO42-, NO3- , NO2-, C2O42- -
С – С продолжаем ❖В роли лигандов могут выступать и соединения, имеющие π-ē-пары, т.е. пары ē в π-связи: этилен, бензол, пентадиенильный анион (- С5Н5 )и др.
Координационное число • Координационное число (к.ч.) – это число свободных атомных орбиталей, предоставляемых комплексообразователем. • Обычно к.ч. равно удвоенному заряду иона комплексообразователя. • Наиболее характерные координационные числа – 2,4,6.
Классификация лигандов(по числу образуемых связей) • Монодентатные(доноры одной электронной пары) • Бидентатные(молекулы или ионы, содержащие две ФГ, т.е. доноры двух электронных пар) • Полидентатные Дентатность – число связей, которое образует лиганд с комплексообразователем.
Внутренняя сфера комплекса • Внутренняя сфера комплексного соединения – это совокупность центрального атома и лигандов, связанных донорно-акцепторными связями. • Внутренняя сфера выделяется квадратными скобками: [NH4]Cl, K3[Fe(CN)6] • Заряд внутренней сферы равен сумме зарядов комплексообразователя и лигандов. • Внутренняя сфера может быть: 1. Заряжена положительно - катион: [Cu2+(NH3)40]zz = +2 + 4·0 = +2 [Cu(NH3)4]2+ 2. Заряжена отрицательно – анион: [Fe3+(CN)6-]zz = +3 + 6·(-1) = -3 [Fe(CN)6]3- 3. Электронейтральна: [Fe0(CО)5 0]zz = 0 + 5·(0) = 0 [Fe(CО)5]0
Внешняя сфера комплексного соединения • Заряд внутренней сферы компенсируется ионами внешней сферы. • Внешняя сфера комплексного соединения – это положительно или отрицательно заряженные ионы, нейтрализующие заряд комплексного иона и связанные с ним ионной связью. • [Cu(NH3)4]SO4Са3[Fe(CN)6] внутренняя сфера внешняясфера внешняясфера внутренняя сфера
Химические свойства комплексных соединений • Диссоциация в растворах 1) Первичная диссоциация комплексного соединения – это распад комплексного соединения в растворе на комплексный ион внутренней сферы и ионы внешней сферы (разрыв ионной связи) [Ag(NH3)2]Cl→ [Ag(NH3)2]+ + Cl- K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6]4- 2) Вторичная диссоциация комплексного соединения – это распад внутренней сферы комплекса на составляющие ее компоненты (разрыв ковалентной связи). [Ag(NH3)2]+⇆ [Ag(NH3)]++ NH3 1-я ступень [Ag(NH3)]+ ⇆Ag+ + NH32-я ступень
Хелаты • Хелаты – это устойчивые комплексы металлов с полидентатнымилигандами, в которых центральный атом является компонентом циклической структуры. • Образование хелатного комплекса аминокислотой:
Природные комплексы с макроциклическими лигандами • Гемоглобин - сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в эритроцитах. Гемоглобин – комплексное соединение железа(II) с порфиринами
Природные комплексы с макроциклическими лигандами • Цитохромы (гемопротеины) — это маленькие глобулярные которые содержат ковалентно связанный гем, расположенный во внутреннем кармане, образованном аминокислотными остатками. • Цитохромы присутствуют во всех клетках организмов.
Природные комплексы с макроциклическими лигандами • Витамин В12 имеет самую сложную по сравнению с другими витаминами структуру, основой которой является корриновое кольцо. Коррин во многом аналогичен порфирину. Витамин В12 – комплекс кобальта
Природные комплексы с макроциклическими лигандами • Хлорофилл- зелёный пигмент, обусловливающий окраску хлоропластов растений в зелёный цвет. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза. Хлорофилл – комплексное соединение магния с порфиринами
Значительное число лекарственных препаратов содержит комплексы металлов в качестве фармакологически активных веществ • Инсулин - гормон пептидной природы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови. Инсулин – комплекс цинка
