Лекция 5 Комплексные соединения (кс)
Комплексные соединения - наиболее обширный и многочисленный класс неорганических и металлоорганических соединений. В живых организмах присутствуют комплексные соединения биогенных металлов с белками, аминокислотами, порфиринами, нуклеиновыми кислотами, углеводами, макроциклическими соединениями. Важнейшие процессы жизнедеятельности протекают с участием комплексных соединений. Некоторые из них (гемоглобин, хлорофилл, гемоцианин, витамин В12 и др.) играют значительную роль в биохимических процессах. Многие лекарственные препараты содержат комплексы металлов. Например, инсулин (комплекс цинка), витамин В12 (комплекс кобальта), платинол (комплекс платины) и т.д.
Комплексными называются соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексные ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе.
Комплексообразователь – это центральный атом или ион металла, окруженный набором лигандов.
Лиганд – ион или нейтральная молекула, которые связаны с центральным атомом.
Донорный атом – атом в лиганде, который непосредственно связан с центральным атомом.
Координационное число (КЧ) – число донорных атомов, которые связаны с центральным атомом.
Координационные (комплексные) соединения характерны прежде всего для d- элементов (а также f – элементов) – есть вакантные орбитали металла и они способны принимать электронную пару от лиганда.
Полидентатные лиганды (dentis – лат. «зуб»)– содержат несколько донорных атомов и занимают несколько позиций в координационной сфере.
Полидентатные лиганды часто образуют хелаты (от греч. «клешня») – комплексы, в которых лиганд и центральный атом образуют цикл.
Характер связей в кс с точки зрения метода вс.
В КС между центральным ионом (комплексообразователем) и лигандами образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму с участием неподелённых электронных пар лигандов. Лиганды – доноры электронных пар, комплексообразователь – акцептор, предоставляет свободную орбиталь. Прочность связи зависит от степени перекрывания орбиталей.
Особенно эффективное связывание ионов комплексообразователя происходит при реакции с полидентатными лигандами. Эти лиганды благодаря наличию в них двух и более электронодонорных центров способны образовывать несколько связей с ионами металлов, формируя устойчивую циклическую структуру.
Внутрикомплексные соединения (хелаты)
Комплексы, образованные полидентатными лигандами называют внутрикомплексными, хелатами или клешневидными. Комплексообразователь втянут внутрь лигандов и охвачен связями наподобие клешней рака. Внутрикомплексные соединения играют большую биологическую роль. К ним относятся комплексоны, гемоглобин, витамины, металлоферменты.
Комплексоны
Разновидностью хелатов являются соединения, называемые комплексонами – это производные аминополикарбоновых кислот. Наибольшее значение из них имеет комплексон III. Это динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты – ЭДТА, трилон Б. Комплексон III может соединяться с большим числом ионов металлов (Mg2+, Pb2+, Hg2+, Zn2+ и т.д.), образуя прочные хорошо растворимые внутрикомплексные соединения.
Внутрикомплексное соединение образуется путём замещения металлом атомов водорода карбоксильных групп, а также взаимодействием катиона металла с атомами азота аминогрупп.
Комплексоны применяются:
для выведения из организма ядов, ионов токсичных металлов (Hg, Pb, Cr и др.).
комплексон III регулирует свёртываемость крови (понижает содержание кальция в крови)
в качестве лекарственных препаратов. (антибиотики: стрептомицин, тетрациклин и др.)
в клинических лабораториях для количественного определения Ca2+ в сыворотке крови; Са2+ и Мg2+ – в плазме крови и т.д.
комплексоны используются при смягчении воды и определении её жёсткости.