(97)--7.7螯合物与生物配合物.doc

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1、螯合物与生物配合物前面曾提到含有两个以上配位原子的配体称为多齿配体。如乙二胺（H2NCH2CH2NH2）有2个可提供孤对电子的N原子，可与中心原子配位形成环状结构。这种由中心原子与多齿配体形成的环状结构的配合物称为螯合物（chelate compound），如能与中心原子形成环状螯合物的多齿配体叫做螯合剂（chelating agent），最常见的螯合剂是氨羧螯合剂。它是一种既含氨基又含羧基的螯合剂，是以氨基二乙酸为母体的一系列化合物。其中应用最广泛的是乙二胺四乙酸（EDTA），常简写为H4Y。EDTA水溶性较差，常制备成二钠盐形式。它是一种广谱螯合剂，不仅能螯合过渡金属离子，还能螯合Ca2+

2、、Mg2+等主族金属元素离子，应用非常广泛。如应用于化妆品、饮料、水硬度测定等等。 图12-5 乙二胺四乙酸与Cu2+形成的配合物一、 螯合物的结构特点及螯合效应 形成螯合物要有两个条件：（1）每个配体要含有两个或多个能提供孤对电子的配位原子。常见的是N和O，其次是S，还有P、As等；（2）配体的配位原子之间必须相隔23个其他原子，才能与中心原子形成稳定的螯合物。 螯合物的特殊稳定性源于它的环形结构，环愈多愈稳定。由于生成螯合环而使配合物的稳定性大大增加的作用叫做螯合效应(chelate effect)。由于螯合物特别稳定，故在颜色、溶解度方面的性质都发生了很大的变化，许多金属螯合物都具有特征

3、性的颜色，而且都能溶于有机溶剂，这些性质使螯合物具有广泛的用途。二、影响螯合物稳定性的因素 影响螯合物稳定性的原因很多，除了前面讲过的单齿配体形成配合物的稳定原因之外，螯合物稳定性主要表现在多齿配体与中心原子形成了环状结构。螯合物的稳定性与螯环的大小及数目有关。绝大多数的螯合物中以五元环最稳定，六元环次之。但具有共轭系统的螯合剂形成的六元环螯合物则很稳定。在多齿配体中相邻两个配位原子之间要相隔23个其他原子，才能形成五或六元环。因为多齿配体中的碳原子的sp3杂化轨道夹角为10928，五元环和六元环的夹角分别为108和120，与碳原子的夹角比较相近，故较稳定。而三元环和四元环由于夹角太小，张力太

4、大，不稳定。如EDTA有六个配位原子，与中心原子通常形成5个五元环。 多齿配体与同一种中心原子所形成的螯合物中的螯环愈多，配体与中心原子所形成的配位键就愈多，其稳定性也就愈大。一个多齿配体的某个配位原子与中心原子结合后，其余的配位原子和中心原子的距离减小，使得它们与中心原子结合的概率比单齿配体大。此外，生物体内一些闭合大环与金属原子形成的螯合物特别稳定，如血红素中的原卟啉大环与Fe2+的结合就是一个例子。这种现象叫做大环效应。三、 生物配合物生物配合物（bio-coordination compound）是指生物体内金属离子和生物配体（biological ligands）形成的配位化合物。金

5、属离子本身往往没有生物活性，只有和特定结构的生物配体结合形成生物配位化合物后，才表现出某种特定的活性和生理功能。血红素、叶绿素、维生素B12、肌红蛋白、血红蛋白以及碳酸酐酶等都是生物配合物。在生物体系中，为数众多的是生物大分子配体。一类是氮碱分子配体，如吡啶衍生物，嘧啶、嘌呤、吡咯等含氮杂环碱分子。其次是由简单配体的缩合产物提供的一大类重要配位基，如四吡咯四氮大环配体(卟啉、咕啉) 及其氢化产物(二氢卟吩)、肽类、各种碱基、核苷酸以及类脂等。此外，还有由大分子化合物构成的非常庞大的配体，如蛋白质、核酸以及各种酶等。生物大分子包含有许多能给予或接受电子对的功能团，有多个配位部位供选择，可以折叠卷曲，形成多级高级结构等，这是生物大分子配合物具有活性的基本原因。谢谢大家的参与，再见！