5.2 Германийорганические соединения

Неорганические и органические соединения германия и кремния похожи по свойствам и по способам их получения. Металлические кремний и германий – полупроводники, тетрахлорид германия и тетрахлорид кремния – жидкости. Основная область применения диоксида германия представлена получением стёкол. Высокий коэффициент преломления диоксида германия (около 1,7) и прозрачность в инфракрасном диапазоне обеспечивает стёклам на его основе уникальные оптические свойства.

В живой природе германий относится к ультрамикроэлементам. Потребность организма человека в германии составляет от 0,4 до 1,5 мг в сутки. Его соединения выполняют антиоксидантные функции и защищают ткани от недостатка кислорода. Кроме того, они повышают эффективность иммунной системы, проявляют противоопухолевые свойства и понижают болевой порог. Интересно, что считающиеся лекарственными растения отличаются повышенным содержанием германия. В чесноке, женьшене, окопнике, чаге, шалфее, алоэ содержание германия может на два порядка превышать его уровень в других растущих на том же субстрате растениях. Однако избыточное поступление неорганических соединений германия может вызвать повреждение почек и печени. Положительный эффект менее токсичных органических производных германия показан во многих исследованиях, но тем не менее считается, что последствия приёма германиевых соединений в качестве средств для лечения онкологических заболеваний, ВИЧ-инфекций и для повышения иммунитета изучено недостаточно хорошо.

Органические производные германия получаются способами, которые во многом аналогичны способам получения кремнийорганических соединений. Одним из наиболее известных органических производных германия является так называемый полуторный оксид бис-2-карбоксиэтилгермания (Germanium Sesquioxide) или Ge‑132. Формулу этого полимерного соединения обычно представляют с двойными связями у атома германия, хотя атомы германия, как и атомы кремния, не образуют кратных связей:

Это вещество образуется в результате гидролиза 3‑(трихлоргермил)-пропионовой кислоты. Её с количественным выходом получают по реакции акриловой кислоты с трихлоргерманом, синтез которого основан на взаимодействии диоксида германия с соляной кислотой в присутствии фосфорноватистой кислоты в качестве восстановителя:

Образующееся в этой реакции кристаллическая 3‑(трихлоргермил)-пропионовая кислота при нагревании выше температуры плавления (83‑85 °С) вступает в реакцию поликонденсации с выделением хлористого водорода, а её гидролиз приводит к образованию представленного выше сесквиоксидного соединения.

Еще более эффективными противораковыми средствами оказались сесквиоксиды, образующиеся при гидролизе ариловых и гетероариловых эфиров трихлоргермилпропионовой кислоты. В качестве примера можно привести соответствующий нафтиловый эфир:

Высокую противораковую активность показал также 3-тиокарбамидо-пропилсесквиоксид германия:

Ещё одна группа биоактивных органических производных германия представлена герматранами:

В частности, бензильные и бромбензильные производные герматрана проявляют нейротропную активность, а герматраны, полученные из продукта присоединения трихлоргермана к коричной кислоте и особенно к кофейной кислоте (3,4-дигидроксикоричной кислоте) оказались эффективными противораковыми препаратами.

Известны также органические производные германия с другими видами биологической активности. В частности, показана их эффективность при лечении остеопороза и артрозов, есть данные о возможности использования их в комплексном лечении СПИДа. В составе косметических средств соли германия с молочной и азелаиновой кислотой выполняют роль антигипоксантов и антиоксидантов, стимуляторов регенерации тканей, они проявляют бактерицидные свойства и обладают мягким обезболивающим эффектом.

Для применения в качестве терапевтического агентов органические производные германия должны быть тщательно очищены от примесей токсичного диоксида германия и других его неорганических соединений. Не исключено, что отмеченные в некоторых исследованиях побочные эффекты лекарственного применения германийорганических соединений связаны как раз с присутствием в них диоксида германия.