3.2. Зміст теми

Основні принципи утворення комплексних сполук вперше були викладені у 1893 році швейцарським хіміком Вернером у вигляді координаційної теорії.

Основні положення координаційної теорії:

1. У молекулі комплексної сполуки один з йонів займає центральне місце і називається комплексоутворювачем, або центральним йоном.

2. Навколо центрального йона розташовується певна кількість протилежно заряджених йонів або нейтральних молекул, які називаються лігандами або адендами.

Центральний йон з розміщеними навколо нього лігандами утворює

внутрішню координаційну сферу сполуки.

3. Йони, що знаходяться на більш далекій відстані від центрального йона,

складають зовнішню координаційну сферу комплексної сполуки.

4. Число, що показує, скільки лігандів розташовано навколо комплексоутворювача у внутрішній сфері, називається координаційним числом.

Ізомерія комплексних сполук

Ізомерами називаються хімічні сполуки, які мають однаковий якісний і кількісний склад, однакову молекулярну масу, але відрізняються за фізичними і хімічними властивостями внаслідок різної будови молекул.

Чим сполука складніша, тим більше у неї можливостей для різного розміщення атомів і тим більша кількість ізомерів можлива для цієї сполуки. Для комплексних сполук характерні такі типи ізомерії:

геометрична, гідратна(сольватна), іонізаційна.

Просторова або геометрична ізомерія зумовлена різним просторовим розташуванням неоднакових лігандів у внутрішній сфері комплексу квадратно-площинної або октаедричної будови. Геометрична ізомерія називається просторовою або цис-транс-ізомерією(префікс „цис” означає „поряд”, „транс” –„через”). Наприклад [Pt(NH₃)₂Cl₂]- існує у вигляді двох ізомерних форм, що відрізняються забарвленням, реакційними властивостями та дипольними моментами.

Із збільшенням кількості лігандів, що мають різний хімічний склад, кількість ізомерів збільшується.

Оптичні ізомери виникають тоді, коли молекула та її дзеркальне відображення несумісні одне з одним. Оптично активні форми мають асиметричну будову і по-різному повертають площину поляризованого світла; один вправо

(L-ізомер), а другий-вліво (D-ізомер). Цей факт має особливе значення для біологічних систем, так як живий організм складається лише з L-ізомерних амінокислот.

Гідратна(сольватна) ізомерія.

Ця різновидність ізомерії обумовлена переходом молекул води (або іншого розчинника) із внутрішньої координаційної сфери у зовнішню. Цей вид ізомерії найкраще виявляється у комплексних гідратах хрому(ІІІ) –

CrCl₃ ٠6H₂O :

[Cr(H₂O)₆]Cl₃, [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂٠H₂O, [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl٠2H₂O.

(синьо-фіолетовий) (темно-синій) (світло-зелений)

Іонізаційна ізомерія.

Цей вид ізомерії характеризується тим, що сполуки однакового складу у водному розчині по-різному дисоціюють на йони. Як приклад можна навести дві форми ізомерних сполук:

[Co (NH₃)₅Cl]SO₄-сульфат хлоропентамінкобальту(ІІІ) і

[Co (NH₃)₅ SO₄]Cl-хлорид сульфопентамінкобальту(ІІІ)

Дисоціація першої сполуки відбувається за схемою:

[Co(NH₃)₅Cl]SO₄↔[Co(NH₃)₅Cl]²⁺+ SO₄ ^2-

Наявність в розчині іонів SO₄^2- може бути доведена за допомогою катіонів Ва²⁺ :

SO₄^2- +ВаCl₂=Ва SO₄↓+2Cl^-

Друга сполука дисоціює за схемою:

[Co(NH₃)₅ SO₄]Cl↔[Co (NH₃)₅ SO₄]⁺+Cl^-

Наявність іонів Cl^- можна встановити реакцією з розчином AgNO₃:

Cl^-+ AgNO₃=AgCl↓+ NO₃ ^–

Серед великої різноманітності комплексних сполук відомі і інші види ізомерії (оптична, сольова, координаційна та ін.). В комплексних сполуках з органічними лігандами та лігандами біологічного походження явище ізомерії не розповсюджене.

До числа найбільш важливих природних хелатуючих агентів відносяться похідні порфіну, похідним якого є гем гемоглобіну(Нb).

Гем-це хелатний комплекс йона Феруму і порфірину. Гем гемоглобіну, як і міоглобіну-це феропротопорфірин ІХ.

Одним з найважливіших медико-біологічних аспектів використання комплексонів є їх антидотна дія.

Антидоти – хімічні сполуки, здатні знезаражувати(знешкоджувати, блокувати) отруйні речовини внаслідок хімічної взаємодії з ними в організмі.

Із всього різноманіття отруйних речовин, що знаходяться в навколишньому середовищі, найбільшу небезпеку складають важкі метали-(Кадмій, Меркурій(Ртуть), Плюмбум) та радіоактивні ізотопи. Проникаючи в організм разом з повітрям, питною водою і по так званих „харчових ланцюгах”, ці токсичні речовини вступають в конкуренцію з йонами біометалів, що знаходяться в складі природних хелатів, з утворенням міцних, часто незворотних зв”язків. Таким чином, важкі метали порушують нормальну функцію біокомплексів.

Як антидоти важких металів використовують різного типу комплексони, які є похідними ЕДТА (етилендіамінтетраацетатна кислота). Важливою фармакологічною особливістю комплексонів є їх достатня стійкість в організмі, а також висока міцність і рухливість комплексів, утворюваних з важкими металами, що сприяє швидкому виведенню з організмів токсичних металів. Так, широке застосування для лікування свинцевих та ртутних отруєнь знайшов препарат – тетацин- динатрієвокальцієва сіль ЕДТА.

При отруєнні організмів радіоактивними металами комплексони використовують як їх дезактиватори. Так, ЕДТА є одним з небагатьох засобів боротьби при отруєнні Плутонієм. Плутоній взаємодіє з цією кислотою „раніше”(активніше), ніж солі кальцію, а тому Кальцій не буде витіснятися з крові і кісток.