Загальна характеристика s-елементів та їх сполук

Біогенні елементи поділяють на елементи: s-, p- і d-блоки. Хімічні елементи в атомах яких заповнюються електронами s-підрівень зовнішнього рівня, називають s-елементами. Будова їх валентного рівня ns1-2. Невеликий заряд ядра, великий розмір атома сприяють тому, що атоми s-елементів – типові активні метали; показником цього є невисокий потенціал їх іонізації. Катіони IIА групи мають менший радіус і більший заряд і володіють, отже, більш високим поляризующим дією, утворюють більш ковалентні і менш розчинні сполуки. Атоми прагнуть прийняти конфігурацію попереднього інертного газу. При цьому елементи IA і IIA груп утворюють відповідно іони М + і М2 +. Хімія таких елементів є в основному іонної хімією, за винятком літію та берилію, які мають більш сильним поляризующим дією.

Для s-елементів IA групи невеликий заряд ядер атомів, невисокий потенціал іонізації валентних електронів, великий розмір атома і збільшення його в групі зверху вниз визначають стан їх іонів у водних розчинах у вигляді гідратованих іонів. Найбільша подібність літію з натрієм обумовлює їх взаємозамінність, синергізм їх дії. Деструктурірующіе властивості у водних розчинах іонів калію, заліза і цезію забезпечують їх кращу мембранопроніца-емость, взаємозамінність і синергізм їх дії. Концентрація К + всередині клітин в 35 разів вище, ніж поза, а концентрація Na + в позаклітинній рідині в 15 разів більше, ніж усередині клітини. Ці іони в біологічних системах є антагоністами, s-елементи IIA групи в організмі знаходяться у вигляді сполук, утворених фосфорної, вугільної та карбонової кислотами. Кальцій, що міститься в основному в кістковій тканині, за своїми властивостями близький до стронцію і барію, які можуть заміщати його в кістках. При цьому спостерігаються як випадки синергізму, так і антагонізму. Іони кальцію є також антагоністами іонів натрію, калію і магнію. Подібність фізико-хімічних характеристик іонів Be2 + і Mg2 + обумовлює їх взаємозамінність у з’єднаннях, що містять зв’язку Mg-N і Mg-O. Цим можна пояснити інгібування магнийсодержащих ферментів при попаданні в організм берилію. Берилій – антагоніст магнію. Отже, фізико-хімічні властивості та біологічну дію мікроелементів визначаються будовою атомів.

У водному розчині іони здатні в невеликому ступені до реакцій комплексоутворення, утворення донорно-акцепторних зв’язків з монодентатно лигандами (Аквакомплекси) і навіть з ПОЛІД-татнимі лигандами (ендо- та екзогенними комплексонами). Такі комплекси володіють, як правило, невисокою стійкістю. Більш міцні комплекси утворюються з циклічними поліефір – краун-ефірами, які являють собою плоский багатокутник. Іони s-елементів мають зв’язку відразу з декількома атомами кисню з’єднання типу циклічної молекули, які називають макроциклічними сполуками. Це мембраноактівние комплексо-ни (іонофори) – сполуки, які переносять іони s-елементів через

ліпідні бар’єри мембран. Молекули іонофоров мають внутрішньомолекулярними порожнину, в яку може увійти іон певного розміру, геометрії за принципом ключа і замка. Порожнина облямована активними центрами (ендорецепторамі). Залежно від природи металу може відбуватися нековалентно взаємодія (електростатичне, освіта водневих зв’язків, прояв ван дер Ваальсових сил) з лужними металами (граміцидин з Na +, валиномицин з К + [рис. 10.4]) і ковалентное – зі лужноземельними металами. Утворюються при цьому супрамолекули – складні асоціати, що складаються з двох хімічних часток або більше, утримуваних разом міжмолекулярними силами.

Двозарядні іони елементів ІІА групи є більш сильними комплексоутворювачами. Для них найбільш характерно освіту координаційних зв’язків з донорними атомами кисню, а для магнію – також з атомами азоту (порфириновая система). З макроці-кліческіх з’єднань наведений нижче представник криптандів високо селективен по відношенню до катиону стронцію.

Криптандів – це макроциклічного ліганд, який пов’язує катіони ще більш специфічно, ніж циклічні ефіри. У молекулах кріптан-дів атомами, спільними для всіх циклів (вузловими атомами), можуть бути С і N, атомами в циклах – О, S і N. Якщо вузлові атоми в молекулі з’єднані оксіетиленового ланцюжками, то в тривіальних назвах крип-тандем цифрами в квадратних дужках перед словом «криптандів» вказується кількість ефірних атомів Про в кожній ланцюжку, причому першою вказується найбільш довгий ланцюг. Розмір порожнини криптандів задається за трьома напрямками, а не в площині, як це було у випадку краун-ефіру. Комплекси металів з криптандів істотно більш стійкі, ніж з краун-ефірами.

З’єднання криптандів з лужними металами носять назву кріптатов. Механізм дії антибіотика тетрацикліну полягає в руйнуванні рибосом мікроорганізмів за рахунок зв’язування іонів магнію, що визначає лікувальний ефект.

Посилання на основну публікацію