Содержание к диссертации
Введение
1. Литературная часть 7
1.1 Кислотно-основные свойства аминокислот 7
1.2 Препараты аминокислот с ионами металлов 13
1.2.1 Комплексы аминокислот с T1(I), Pb(II) и Ві(Ш) 13
1.2.2 Комплексы ионов d-элементов с аминокислотами 17
1.2.2.1 Соединения Cu(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Co(II) и Ni(II) с аминокислотами 17
1.2.2.2 Комплексообразование Pt(II) и Pd(II) с аминокислотами 26
1.3 Устойчивость комплексов металлов с аминокислотами в водном растворе 31
2. Экспериментальная часть 38
2.1 Реактивы и оборудование 3 8
2.2 Приготовление реагентов 39
2.3 Методики синтеза и идентификации соединений 40
2.3.1 Получение препаратов 40
2.3.2 Анализ соединений 46
2.3.3 Характеристика препаратов 50
2.4 Исследование комплексообразования в водном растворе 52
2.4.1 Изучение комплексообразования спектрофотометрическим методом 52
2.4.1.1 Комплексообразование ВІ(ІЇЇ) с L-цистеином 53
2.4.1.2 Взаимодействие Ві(ІІІ) с L-метионином 54
2.4.1.3 Комплексообразование Ві(ІН) с DL - лизином 55
2.4.1.4 Математическая обработка экспериментальных данных 56
2.4.2 Потенциометрическое изучение комплексообразования Т1(1) с L-цистеином 58
2.4.2.1 Методика эксперимента 58
2.4.2.2 Определение крутизны электродной функции 58
2.4.2.3 Образование комплекса Т1(1) с L-H2Cys 60
3. Обсуждение результатов 62
3.1 Препараты T1(I), Pb(II) и Ві(Ш) с аминокислотами 62
3.1.1 Соединения таллия(І) 62
3.1.2 Комплексы свинца(П) 74
3.1.3 Взаимодействие висмута(Ш) с аминокислотами 83
3.1.3.1 Устойчивость монокомплекса Ві(Ш) с L-цистеином 83
3.1.3.2 Комплексообразование ионов Ві(ІІІ) с L-метионином 85
3.1.3.3 Взаимодействие ионов Ві(Ш) с DL-лизином 86
3.1.3.4 Сравнение устойчивости комплексов ВІ(ЇЇІ) с L-H2Cys, L-HMet и DL-HLys 87
3.1.3.5 Трис(цистеинат) висмута(Ш) 89
3.2 Препараты d-элементов с аминокислотами 90
3.2.1 Соединения Cu(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Co(II) и Ni(II) 93
3.2.2 Комплексы Pd(II) и Pt(II) 102
3.3 Влияние природы металла и АМК на тип координации лиганда 111
Выводы 116
Список литературы 118
Приложение А 129
- Соединения Cu(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Co(II) и Ni(II) с аминокислотами
- Устойчивость комплексов металлов с аминокислотами в водном растворе
- Изучение комплексообразования спектрофотометрическим методом
- Комплексообразование ионов Ві(ІІІ) с L-метионином
Введение к работе
Аминокислоты - важнейшие биолиганды, они являются составными частями пептидов и белков. Последние играют первостепенную роль во всех жизненных процессах. Аминокислоты (АМК) можно рассматривать в качестве модельных лигандов при оценке и прогнозировании взаимодействий «металл-белок». Поэтому разработка методов синтеза новых комплексных соединений АМК с металлами, изучение их строения и свойств в твердом состоянии являются вкладом как в фундаментальные знания по химии комплексных соединений, так и в области связанные с регулированием ионами металлов биопроцессов. Новые сведения о характерных типах координации АМК позволяют повысить достоверность прогнозов о строении ещё неизученных соединений и представляют дополнительные возможности совершенствования методик направленного синтеза комплексов заданного состава и строения. Полученные новые вещества могут найти применение в качестве лекарственных и косметических средств, различных биодобавок, перспективных магнитных материалов.
Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ и ККФН (грант 05-03-97705 РФФИ-ККФН), Международного центра дифракционных данных (грант 93-10 ICDD) и ККФН «Индивидуальные гранты для молодых ученых» (грант 160ККФН).
Цель работы. Синтез и изучение свойств комплексов 6s2- и ndm- ионов металлов с важнейшими аминокислотами, установление характерных типов координации лигандов в соединениях и влияние на них химической природы металла и лиганда.
Научная новизна. Разработаны методики синтеза и изучены свойства 33 комплексных соединений 6s2- (Т1(І), РЬ(ІІ), Ві(ІП)) и ndm- ионов металлов (Co(II), Ni(II), Zn(II), Cu(II), Cd(II), Hg(II), Pt(II), Pd(II)) с 13 аминокислотами (аланином, валином, глицином, изолейцином, лейцином, лизином, метионином, серином, треонином, тирозином, цистеином, аспарагиновой и глутаминовой кислотами). Синтезировано двадцать одно новое соединение. Впервые получены кристаллографические параметры тридцати двух веществ.
Состав полученных препаратов определен на основании данных элементного и химического анализа, а сами они охарактеризованы с помощью термографии, рентгенографии, ИК- и КР-спектроскопии. Установлено, что «мочевинный метод» синтеза комплексов металлов с АМК, эффективный при синтезе соединений мало гидролизирующихся ионов металлов, в случае легко гидролизирующихся ионов металлов (Pb , Bi, Hg ) приводит к загрязнению полученных веществ или вообще к нецелевым продуктам, например, РЬС03 или Bi(OH)3. Показано, что тип координации аминокислотного лиганда (природа донорных атомов, дентатность, терминальное или мостиковое связывание) зависит как от его природы, так и свойств комплексообразователя. Рентгеноструктурным методом определена структура Pb(p-HAla)2(N03)2 и установлена координация Р-аланина в нем только через атомы кислорода. На примере (3-НА1а показано, что для р1-аминокислот все более типичным становится 0,(У-хелатирование. Проведено обобщение собственных и литературных результатов по влиянию на способ связывания аминокислотного лиганда химической природы центрального атома.
Практическое значение. Разработаны методики синтеза и исследованы свойства 33 соединений. Новые данные о составе и строении аминокислотных комплексов металлов позволяют оценить химическое сродство конкретных атомов различных функциональных групп к определенным ионам металлов и повысить достоверность прогнозов о строении ещё не изученных соединений. Разработанные методики получения препаратов могут служить основой для синтеза новых веществ данного класса. Соединения аминокислот с металлами представляют интерес с точки зрения их возможной биологической активности, например, применения в медицинских целях в виде препаратов, обладающих противомикробным и противовоспалительным действием, а также в качестве косметических средств и биодобавок, некоторые из них могут иметь полезные магнитные свойства. Кристаллографические параметры комплексных соединений, представленные в базу Международного центра дифракционных данных (ICDD), являются справочным материалом. На защиту выносятся: методики синтеза 33 соединений 6s - ионов (T1(I), Pb(II), Bi(III)) и ионов d- элементов (Со(П), Ni(II), Zn(II), Cu(II), Cd(II), Hg(II), Pt(II), Pd(II)) с 13 аминокислотами; 21 из них получены впервые; результаты определения химического и фазового состава препаратов, типа координации лигандов в комплексах; сведения о термографических, рентгенографических, ИК- и КР-спектроскопических характеристиках веществ; результаты и их обобщение по влиянию химической природы аминокислоты и металла на характерные типы координации в комплексах; кристаллографические параметры 32 соединений и данные по строению комплекса РЬ(р-НА1а)2(>Юз)2, полученные рентгеноструктурным методом.
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ. Основные результаты доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях.
Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, выводов и 5 приложений, содержит 49 рисунков и 34 таблицы. Библиография насчитывает 115 наименований.
Соединения Cu(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Co(II) и Ni(II) с аминокислотами
Анализ кристаллических структур комплексов белков с биометаллами показал, что аминокислотные комплексы Зё-элементов имеют, в основном, октаэдрическое строение, причем два остатка аминокислоты связаны с центральным атомом металла амино- и карбоксильной группами, а свободные координационные места заняты водой [3]. Особой устойчивостью отличаются комплексы с аминокислотами, имеющие функциональные боковые цепи, как, например, гистидин, азот имидазола в котором образует дополнительную связь с центральным атомом или цистеин, который содержит дополнительную тиольную группу S-H [26]. Однако эти группы в некоторых случаях не участвуют в комплексообразовании [5].
С катионами тяжелых металлов а-аминокислоты как бифункциональные соединения образуют внутрикомплексные соли, например, со свежеприготовленным гидроксидом меди(ІІ) в мягких условиях получаются хорошо кристаллизующиеся хелатные соли меди(П) синего цвета. Таким образом, получен гистидинат меди(П), который, как установлено авторами, еще и обладает антиоксидантной активностью [27]..
Медь является одним из важных микроэлементов. Недостаток ее приводит к анемии, повышенное содержание - к болезни Вильсона (наследственной гепатолентикулярной дегенерации). Медьсодержащие белки ответственны за многочисленные жизненно важные реакции организма: способствуют синтезу гемоглобина, росту, кератинизации, пигментации, скелетообразованию, развитию и функции центральной и периферической нервной системы, умственному и физическому развитию. Поэтому в качестве эффективных лекарств были предложены медьсодержащие соединения [28].
Начиная с 70-х годов, появляются работы Соренсена по противовоспалительным свойствам комплексов меди с органическими кислотами. На большом числе примеров показано, что комплексы меди относятся к соединениям, восстанавливающим поврежденные ткани, и, по-видимому, представляют собой возможные активные метаболиты противовоспалительных лекарств кислой природы, способные образовывать комплексы с биометаллами организма и в первую очередь с медью (в соответствии с правилом Ирвинга-Вильямса) [5].
Вследствие высокого сродства меди к координирующим лигандам, ее свободные ионы практически отсутствуют даже в наиболее богатых медью тканях и жидкостях (концентрация ионной меди в плазме крови, например, составляет 10 -10 моль/л). Поэтому преимущественной формой существования меди в организме являются ее комплексные соединения с низкомолекулярными лигандами типа аминокислот, а также белками типа сывороточного альбумина и церулоплазмина.
Сродством Си к SH-группам мембран эритроцитов объясняют увеличение их проницаемости. Косвенным доказательством важной роли тиоловых групп в механизме токсического действия меди является присутствие в печени медьсодержащего белка, богатого цистином [29].
Запатентованы комплексные соединения состава [Cu(Asp)(H20)y]-ZH20 (где Asp - остаток D-, L- или DL-аспарагиновой кислоты, у=0-2, Z=0-6), пригодные в качестве лекарственных веществ для применения в гериатрии при недостатке меди в организме человека [30].
Получены новые комплексные соединения Cu(II) типа CuL2 с аминокислотами, где L = а-НА1а, цистин (HCysSSCysH), HLys, HThr, HHis. Координация лигандов во всех случаях осуществляется за счет атома N-метиленового звена и атома кислорода карбоксильной группы [31].
Цистеин (H2Cys) образует с биометаллами и металлами - ядами различные комплексные соединения. Так, например, в плазме крови обнаружены анионные комплексы микроэлемента цинка с цистеином типа [Zn(Cys)2]2+ и [Zn(HCys)(Cys)] , содержание которых составляет около 20,6 и 1,2% соответственно от общего количества цинка [32]. В кислых средах [Zn(Cys)2f и [Zn(HCys)(Cys)r легко превращаются в комплексное соединение типа Zn(HCys)2, состав, строение и свойства которого подробно описаны в [32,33], где HCys" - однозарядный анион исходной двухосновной тиоаминокислоты. Полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ по программе "МОРАС" определены заряды на атомах, длины связей, валентные и двухгранные углы в молекулах H2Cys и Zn(HCys)2. Установлено, что Zn(HCys)2 в газовой фазе имеет тетраэдрическое строение. Молекулярная структура [Zn(HCys)2] отвечает структуре, имеющей форму искаженного тетраэдра. Согласно [32], подобный тип геометрического строения (искаженный тетраэдр) характерен для комплексных соединений элементов подгруппы цинка, имеющих Лгибридизацию его электронных орбиталей.
Цинк - является важным микроэлементом, так как входит в состав некоторых ферментов, например, карбангидразы, содержащейся в эритроцитах. Соли цинка влияют на ряд обменных процессов, на показатели свертываемости крови, развитие атеросклероза. Дневная потребность в цинке (Zn) составляет 10-15 мг. Большие дозы отрицательно сказываются на организме, но оказывается, что ион Zn хорошо комплексуется фосфатными группами, отщепляемыми от нуклеиновых кислот и липидов. В результате ион Zn2+ переходит в форму плохо растворимых и малоядовитых органических фосфатов и легко выводится из организма [34,35]. В биологической среде цинк легко образует комплексы с аминокислотами, пептидами и белками.
Авторами работы [36] установлена координация цинка(П) с а-аминокислотами, не содержащими дополнительных функциональных групп. Найдено, что в комплексах ион Zn связан с атомом кислорода карбоксильной крупы и атомом азота а-аминогруппы. В комплексах с цистеином происходит 0,8-хелатирование. В случае гистидина Zn координирован с атомом азота имидазольного фрагмента [37].
В литературе [38] описаны синтезы и структуры комплексов Zn(II) с изолейцином (НПе) и фенилаланином (HPhe). Zn(Ile)2-2H20 (I) -молекулярный мономер и координация изолейцина с цинком происходит посредством атома азота аминогруппы и атома кислорода карбоксильной группы. Длина связи Zn-N и Zn-О в (I) является обычной для подобных соединений и только обращает внимание на себя одна особенность, что связь с кислородом молекулы воды короче, чем карбоксилатной группы. В комплекс Zn(Phe)2 (II) также как и в соединении цинка с изолейцином реализуется N-,0 - тип хелатирования.
Устойчивость комплексов металлов с аминокислотами в водном растворе
Синтезом данных комплексов занимались многие исследователи. Обычно они пытались получить их в виде монокристаллов. Даже для охарактеризованных соединений не описаны конкретные методики их получения, очистки и идентификации в поликристаллическом состоянии. В подавляющем числе работ просто сообщается о препаративном выделении соединений в виде аморфных осадков, реже сняты ИК-спектры и высказаны предположения о возможных способах координации лигандов.
Сера образует прочную связь с платиной, поэтому серосодержащие аминокислоты L-E Cys и L-HMet могут иметь важное значение в метаболизме Pt-препаратов. Например, в кислой среде цис-рцТЧНз СЬ] акватируется и переходит в катион [Pt(NH3)2Cl(H20)]+ [73]. Методом ЯМР показано, что доминирующей формой, образующейся при взаимодействии L-HaCys с [Pt(NH3)2(H20)2] в кислых растворах, является [Pt(NH3) (H2Cys-u-S)2f.
При рН-7 L-HMet не реагирует с другим продуктом гидролиза цисплатина в нейтральной среде [Pt(NH3)2Cl(H20)]+, a L-H2Cys легко вступает в реакцию, давая различные продукты, включая мостиковые полиядерные соединения. Поэтому предложено, что с комплексами Pt(II) в плазме преимущественно связывается цистеин. Авторы [73] отметили трудность работы с плазмой из-за легкого окисления тиолов. Концентрация тиолов в плазме составляет примерно 0,1 ммоль/л и быстро уменьшается при хранении плазмы.
В работе [74] методом высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой исследованы реакции L-HMet с цисплатином. Показано, что моноакваформы Pt(II) взаимодействуют с данным лигандом гораздо с большей скоростью, чем с цисплатином, образуя продукты менее нефротоксичные, чем моноакваформы платины(Ц), т.е. комплексообразование с L-HMet может снижать токсичность препарата при цисплатин-противораковой химиотерапии.
Благодаря высокому сродству Pt(II) к S ее соединения реагируют с рядом серосодержащих белков, полипептидов и аминокислот, например глутатионом (GSH), L-H2Cys и L-HMet. Методами капиллярного электрофореза и масс-спектрометрии показано значительное влияние лекарственных препаратов, содержащих в своем составе L-метионин, на скорость реакции связывания 5-гуанозинмонофосфата (5-GMP). В случае цисплатина и карбоплатина, благодаря высокому транс-эффекту серы, взаимодействие с L-HMet приводит к замещению молекулы аммиака и образованию различных продуктов. Оксалиплатин ведет себя иначе. Образование комплекса [Pt(DACH)(L-Met-S,N)] ингибирует координацию 5-GMP, причем последний не замещает L-HMet, содержащийся в комплексе. При физиологических условиях (рН=7.4) цистеин имеет отрицательный заряд (pl=5.06). L-H2Cys мало влияет на процессы, протекающие с участием цисплатина и карбоплатина, из-за сравнительно высокой скорости его окисления до цистина. Цистин практически не образует комплексов с Pt. В случае оксалиплатины наблюдалась конкуренция между L-H2Cys и 5 -GMP, которая уменьшала скорость реакции препарата с 5 -GMP.
В [75] исследована ингибирующая активность комплексов Pt(II) с метионином. Показано, что биологическая активность наряду с другими факторами определяется пространственным строением комплекса и конформацией лиганда.
Обнаружено промотирование селективного гидролиза пептидной связи, включающей карбоксильную группу цистеина, хлоро- и аквакомплексами Pt(2+), атакующими атом серы в восстановленном глутатионе. Селективность реакции объясняется стереохимической предпочтительностью образования 6-членного хелатного цикла, возникающего при взаимодействии Pt(2+) с пептидной группировкой [76]. В [77] патентуется способ получения дихлоро-ди-D-метиониноплатинового комплекса, предназначенного для диагностирования новообразований, соответствующего химической формуле:
Слюдкин О.П. в своей работе [79] изучал платиновые комплексы с энантиомерами серосодержащих аминокислот: L- и D-метионином, L- и D-метионинсульфоцидом. Установлено, что при окислении хлором диастереомерных пар комплексов Pt(2+) не происходит существенной рацемизации ассиметричного донорного атома серы лиганда.
Исследованы методы синтеза и введения радиоактивной метки l69Yb в Pt-метиониновые комплексы. Отмечается, что несмотря на значительный период полураспада 169Yb (1 = 32 дня), исследованные комплексы могут быть полезны в радиодиагностике, благодаря их малому периоду полувыведения из организма животных [80].
В работе [81] патентуется способ предотвращения развития токсичных явлений у больных раком при лечении их препаратами платины. Способ предусматривает одновременное назначение смеси рассчитанных количеств аминокислот: L-цистеина, L-глутаминовой кислоты и L-аспарагиновой кислоты. Смесь применяется в таблетках или других перроральных лекарственных формах. Анализ литературных данных по способу координации гистидина в комплексах [PdHHisCI2] и [PdHHis]Cl2 указывает на его связывание с палладием(ІІ) в растворе через аминный и имидазольный атом азота. Такой же способ координации гистидина сохраняется и в комплексах с соотношением металл : лиганд = 1:2 [82]. Авторами работы [83] получены комплексные соединения палладия(П) с аланином (А), Р-фенил-сс-аланином и Р-фенил-р-аланином типа K[Pd(A-H)X2], где Х=СГ, Вг".
Изучена стереохимия конфигураций и комформаций комплексов платины(П) с аллилглицином, S-метилцистеином, метионином и их сульфоксидов методами ЯМР-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа [84]. Предложенная плоскоквадратная конфигурация каждого диастереоизомера с общей формулой Рі(АМК)СІ2 подходит для всех пяти аминокислот.
Изучение комплексообразования спектрофотометрическим методом
РентгенофазовыЙ анализ проводили на дифрактометре ДРОН - 4-07 общего назначения, с гониометром ГУР-9 (горизонтальный гониометр с радиусом 180 мм с фокусировкой по Бреггу-Брентанно), оснащенный медной анодной трубкой. Дополнительная модификация требуется из-за необходимости съемки в низкоугловом интервале, поэтому выходная щель источника рентгеновского излучения снабжена дополнительным коллиматором (вертикальная щель 0.25 мм), а также модифицированной щелью Соллера (0.25 мм). При съемке образцов использовалось Си К -излучение с длиной волны 1.54 нм, с вращением образца вокруг нормали к его плоскости (для обеспечения более статистически однородной поверхности образца). Данные записываются в файл (размещение которого указывается заранее) на жестком диске ЭВМ в двумерный массив численных значений (углов и интенсивностей). Методика регистрации дифракционной картины носит пошаговый характер, то есть вторичное излучение регистрируется в узком угловом интервале. Дифракционные измерения регистрировались в диапазоне 26 град, от 4 до 90 град, с интервалом равным 0.04 град, и временем накопления (экспозиции) 10 секунд в каждой точке. Рентгенограммы были проиндицированы аналитически. Уточнение параметров элементарной ячейки выполнено по программе POWDER.
Пользуясь представившейся возможностью, автор выражает глубокую признательность за помощь в проведении РСТА и РФА к.ф.-м.н. Васильеву А.Д. (ИФ СО РАН) и д.х.н. Кирику С.Д. (ИХХТ СО РАН). Термограммы соединений получали на дериватографе системы Паулик, Паулик, Эрдей (Венгрия) марки OD-102 в воздушной атмосфере. Нагревание проводили в интервале температур от 20С до 1000С со скоростью 10С/мин. Масса навески комплекса составляла 50 мг. ИК-спектры соединений регистрировали в области 4000-400 см"1 в таблетках КВг на приборе ИК-Фурье спектрометр «Vector-22». КР-спектры комплексов снимали на КР-спектрометре «BRUKER OPTIK GMBH» в диапазоне от 3500 до 70 см" . О природе донррных атомов АМК судили по известным литературным данным, результатам ИК- и КР-спектроскопии и путем обобщения сведений Кембриджской структурной базы данных. Анализ ИК-спектров преимущественно основывался на следующих предположениях, приведенных в литературе [93,94]. 1. Наличие двух полос в области 3000-3200 см"1 указывает на координацию АМК через атом N (Ж -группы) 2. Сохранение полосы поглощения v(NH3+) в области 3070-3170 см" , наблюдаемой для свободных АМК в цвиттер-ионной форме, связывают с существованием некоординированного азота. 3. Для протонированной аминокислоты v(COO") лежит в области 1700-1750 см"1. 4. Координация АМК через карбоксильную группу проявляется в смещении полос уЦСОО ) и vs(COO") от 1400 и 1600 см"1 свободного лиганда до 1620-1670 и 1300-1370 см 1 в комплексном соединении с металлом, соответственно. 5. Исчезновение в ИК- и КР-спектрах цистеиновых комплексов металлов полосы валентных колебаний меркаптогруппы v(SH), присутствующей в спектре свободного лиганда при 2545 см"1, доказывает координацию цистеина через атом серы. Сохранение этой полосы можно интерпретировать как, по меньшей мере, частичное, отсутствие S-связывания лиганда. 6. Отсутствие в ИК-спектрах метиониновых комплексов металлов полосы валентных колебаний S-СНз-группы v(SCH3), присутствующей в спектре свободного лиганда при 1340 см"1, указывает на координацию метионина через атом серы. Наличие этой полосы в спектре комплекса свидетельствует о том, что не все атомы S связаны с ионами металлов. Спектры люминесценции твердых препаратов и замороженных при температуре жидкого азота (77К) водных растворов регистрировали на спектрофлуориметре СДЛ-2. Спектрофлуориметр собран на базе монохроматора МДР-4, В качестве источника возбуждения люминесценции использовали ртутно-кварцевую лампу СВД-120А со светофильтром УФС-2. Квантово-химические вычисления проводились с использованием программы HyperChem, операционной системы Windows на ЭВМ AMD Athlon-3000+ 2ГГц7512Мб. Мы выражаем благодарность к.ф.-м.н. Краснову НО. за помощь и техническое содействие, оказанные при выполнении квантово-химических расчетов. Изучение комплексообразования спектрофотометрическим методом проводили с помощью спектрофотометра СФ-46. Использовали кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 1 см. В зависимости от оптических характеристик, в каждом конкретном случае, выбирали длины волн, удовлетворяющие условию минимизации ошибок. Ионную силу растворов поддерживали с помощью хлорной кислоты и перхлората натрия.
Комплексообразование ионов Ві(ІІІ) с L-метионином
Как уже отмечалось в литературном обзоре, Pd(II) является халькофильным элементом, образующим устойчивую химическую связь Pd-S. При выбранном нами в условиях синтеза молярном соотношении Pd(II):H2Cys=l: 1 представляется вероятным существование в водном растворе комплекса с таким же соотношением металла и лиганда. Как следует из диаграммы распределения мольных долей цистеина в зависимости от рН, степень протонирования лиганда в комплексе может быть различной. Для комплексных соединений Pd(II) характерным является плоскоквадратное строение с координационным числом центрального атома равного 4. Основываясь на этих фактах, попробуем представить некоторые варианты возможного строения синтезированного нами соединения.
В таблице 28 показано, как результаты элементного анализа согласуются с предполагаемым химическим составом полученного нами препарата.
Из таблицы видно, что с учетом возможных ошибок анализа, наилучшее совпадение по всем определяемым химическим элементам обеспечивается при составе соединения Pd(L- H2Cys)Cl2. Если не учитывать завышенного результата определения водорода, то в большей степени результатам химического анализа удовлетворяет формула Pd(L-HCys)Cl(H20), причем молекула воды должна быть координирована непосредственно к центральному иону Pd(II). Установленный тип координации цистеина через атомы S и N (см. ниже) позволяет отвергнуть первую из предложенных формул как несостоятельную. Еще большее несоответствие наблюдается для соединения Pd(L-HCys)(OH)(H20).
Полученное нами соединение Pd(U) с L-H2Cys проанализировано на содержание Pd гравиметрическим методом и согласно проведенным исследованиям содержание Pd в масс.% в анализируемом образце составило 36.7%. Теоретически комплекс должен содержать 35.6% Pd, в предположении, что состав комплекса отвечает формуле: Pd(L-HCys)Cl(H20).
Фаза Pd(L-HCys)Cl(H20) идентифицирована по результатам рентгенофазового анализа, определены параметры кристаллической решетки соединения (таблица 27), рентгенограмма препарата представлена на рисунке 41.
Как уже отмечалось выше, аминокислоты образуют устойчивые комплексы со многими ионами металлов. В большинстве случаев они выступают в качестве бидентатных лигандов и координируются через амино-и карбоксильную группы. Существует 5 типов взаимодействия металла с атомами кислорода СОО-группы:
В ряде соединений может осуществляться взаимодействие металл -карбоксилатный кислород, представленные типами I - III. С каждым металлом взаимодействует только 1 атом кислорода карбоксилатной группы, 2-й остается свободным и может связываться с другим атомом металла или образовывать водородные связи.
Участие конкретной функциональной группы в связывании комплексообразователя зависит от 2 факторов: насколько успешно данная группа конкурирует с другими функциональными группами и насколько успешно ионы металла конкурируют с протонами за потенциально донорные атомы. Логично предположить, что чем выше значение константы кислотной диссоциации Ка функциональной группы (рКа ниже), тем больше тенденция к образованию связи металл - лиганд. В соответствии с этим способность к связыванию металла с функциональными группами цистеина должна изменяться в следующем порядке: COOH SH NH3+- Несмотря на высокие значения рКа концевые аминогруппы аминокислот наиболее обычные места связывания металла (Me). Координации способствуют: 1) сильно основный характер атомов азота аминогруппы; 2) в случае переходных металлов относительно сильное влияние энергии стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). Немаловажным является то, что атомы кислорода СОО" -групп в хелатном кольце всегда разделены не более чем 3 или 4 атомами. В случае а-аминокислот, единственным геометрическим условием является то, что угол Me - Мамино) - Са должен быть почти тетраэдрическим 109± Г.
Цистеин имеет три возможных донорных центра S, N и О, это обстоятельство учитывалось при анализе ИК- и КР-спектров Pd(L-HCys)Cl(H20).
Две полосы валентных симметричных (vs) и антисимметричных (vas) колебаний несвязанной NH2-rpynnbi (Av = 100 см"1) в ИК-спектрах (рисунок 43 Т и таблица Д.1 Приложения Д) находятся в области 3300 - 3500 см 1. В спектре свободных аминокислот они, как правило, отсутствуют из-за их биполярного строения, но при его разрушении они появляются вновь. В ИК-спектре Pd(L-HCys)Cl(H20) обнаруживается смещение этих полос на 150 см 1 в область низких частот по сравнению с некоординированной аминогруппой и сохранение величины расщепления между ними (Av). Это согласуется с представлением о донорно-акцепторном механизме образования связи Pd (II) с L-H2Cys с участием неподеленной электронной пары атома азота последнего. Поскольку в ИК-спектре комплексного соединения Pd(L-HCys)Cl(H20) в области 3100 - 3300 см"1 наблюдаются полосы поглощения с расщеплением -100 см"1 (3165 и 3250 см"1), это также достоверно указывает на образование связи Pd-N [93].
Сильная полоса поглощения при 1740 см"1 может быть отнесена к колебанию протонированной карбоксильной группы аминокислоты, находящемуся в интервале частот 1700 - 1750 см"1 [94]. Сигналы при 1612 -1670 см"1, отнесенные к координированной и некоординированной СОО -группе, в ИК-спектре не представлены.
![Синтез, физико-химические свойства и реакционная способность производных аниона [B10H10]2-с заместителями оксониевого типа](/i/i/4423/294362.png "Синтез, физико-химические свойства и реакционная способность производных аниона [B10H10]2-с заместителями оксониевого типа Матвеев Евгений Юрьевич")