21. Константа нестойкости комплексного иона. Реакции замещения лигандов. Металло-лигандный гомеостаз и причины его нарушения.

Вопрос 25) Константа нестойкости комплексного иона. Реакции замещения лигандов. Металло-лигандный гомеостаз и причины его нарушения

Прочность комплексных ионов и многих молекулярных комплексов сравнивают по отношению к воде, т. е. с прочностью аквакомплексов. Поэтому гидратированный ион металла условно считают «свободным», т. е. не связанным в комплексе, а уровнения диссоциации комплексов записывают без учета образования аквакомплексов, т. е. в следующем виде:

[M(L)_n]^z-nx = M^z+ + nL^x-

Характеристикой прочности комплексных соединений является константа нестойкости:

a(M^z+)a(L^x-)

K_нест = --------------------------.

a([MLn]^z-nx)

Чем меньше константа нестойкости комплексного соединения, тем оно прочнее; однако такая закономерность применима только к однотипным комплексам, т.е. имеющим одинаковое число лигандов во внутренней сфере. Комплексные частицы, имеющие в составе несколько лигандов, диссоциируют ступенчато, подобно многоосновным кислотам. Например:

1. [Ag(NH₃)₂]⁺ = [Ag(NH₃)]⁺ + NH₃

2. [Ag(NH₃)]⁺ = Ag⁺ + NH₃

Каждая из ступеней может быть охарактеризована константой нестойкости:

a([Ag(NH₃)]⁺)a(NH₃)

K_нест,1 =-----------------------------------------;

a([Ag(NH₃)₂]⁺)

Как и в большинстве других случаев, для приближенных расчетов вместо активностей обычно используют концентрации.

Общая константа нестойкости комплекса равна произведению констант нестойкости по степеням, как следует из термодинамики.

У лабильных ионов реакции замещения лигандов происходят быстро, устанавливается быстро равновесие. У инертных ионов реакции замещения лигандов протекают медленно.

Так, инертный комплекс [Co(NH₃)₆]²⁺ в кислой среде термодинамически неустойчив: константа неустойчивости равна 10²⁵, а лабильный комплекс [HgJ₄] ^2— очень устойчив: константа неустойчивости равна 10^—30. Лабильность комплексов Таубе связывает с электронной структурой центрального атома. Инертность комплексов свойственна главным образом ионам с незаконченной d – оболочкой. К инертным относятся комплексы Со, Cr. Цианидные комплексы многих катионов с внешним уровнем S²Р⁶ лабильны

Комплексоны и их комплексы применяют при лечении различных металлоизбыточных и металлодефицитных состояний, связанных с заболеваниями, которые вызываются нарушениями обмена кальция, железа, меди и др. (рахит, психические заболевания, профилактика радиационных поражений).

Иногда длительное поступление в организм малых количеств ядовитых металлов приводит к их накоплению в различных внутренних органах и тканях, вследствие чего их концентрация в крови и моче существенно не повышена. Введение же комплексонов увеличивает выведение яда с мочой и тем самым указывает на его присутствие в организме. В таких случаях комплексоны можно использовать в целях диагностики. Иными словами, процесс комплексообразования приводит к нарушению установившегося равновесия между ионизированным металлом плазмы крови и металлом, содержащимся, например, в жировых тканях, а также в эритроцитах, печени, костной ткани и т.д.

Молекулы комплексонов практически не подвергаются расщеплению или какому-либо изменению в биологической среде, что является их важной фармакологической особенностью. Комплексоны нерастворимы в липидах и хорошо растворимы в воде, поэтому они не проникают или плохо проникают через клеточные мембраны, а следовательно, 1) не выводятся кишечником; 2) всасывание комплексообразователей происходит только при их инъекции (лишь пеницилламин принимают внутрь); 3) в организме комплексоны циркулируют по преимуществу во внеклеточном пространстве; 4) выведение из организма осуществляется главным образом через почки. Этот процесс происходит быстро. Так, уже через полтора часа после внутрибрюшинной инъекции в организме остается 15% введенной дозы тетацина, через 6 часов - 3%, а через двое суток - только 0,5%.Комплексоны малотоксичны, их токсическое действие проявляется в основном в повреждении слизистой оболочки тонкой кишки и почечных канальцев. При быстром вливании или введении больших количеств полиаминополикарбоновых кислот вследствие уменьшения содержания кальция в крови возможно нарушение возбудимости мышц и свертываемости крови

Хелатотерапия – это выведение токсичных частиц из организма, основанное на хелатировании их комплексонатами s–элементов. Препараты, применяемые для выведения инкорпорированных в организме токсичных частиц, называют детоксикантами (Lg). Хелатирование токсичных частиц комплексонатами металлов (Lg) преобразуют токсичные ионы металлов (Мт) в нетоксичные (MтLg) связанные формы, подходящие для изоляции проникновения через мембраны,транспорта и выведения из организма. Например, свободный ион свинца относится к тиоловым ядам, а прочный комплексонат свинца с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты малотоксичен. Комплексоны и комплексонаты переходных металлов обладают высокой эффективностью биологического действия, малотоксичны. Они сохраняют в организме хелатообразующий эффект как по лиганду (комплексону), так и по иону металла. Это обеспечивает металлолигандный гомеостаз организма. Поэтому применение комплексонатов в медицине, животноводстве, растениеводстве обеспечивает детоксикацию организма. Основные термодинамические принципы хелатотерапии можно сформулировать в двух положениях