Экзогенные и эндогенные лиганды толл-подобных рецепторов

Технический прогресс

Технологии анализа связывания лигандов продолжают развиваться в связи с увеличением скорости и сохранением экономичных процедур при сохранении и повышении точности и чувствительности. Некоторые технологические достижения включают новые связывающие реагенты в качестве альтернативы антителам, альтернативные растворы красителей и системы микропланшетов, а также разработку метода пропуска стадии фильтрации, которая требуется во многих процессах анализа связывания лигандов.

Важной сигнальной молекулой в клетках является кальций (Ca 2+ ), который можно обнаружить с помощью ацетоксиметилового красителя Fluo-4. Он связывается со свободными ионами Ca 2+ , которые, в свою очередь, немного увеличивают флуоресценцию Fluo-4 AM

Недостатком состава красителя Fluo-4 является то, что требуется стадия промывки для удаления внеклеточного красителя, который может давать нежелательные фоновые сигналы. Например, мытье создает дополнительную нагрузку на клетки, а также требует времени, что препятствует своевременному анализу. Недавно был разработан альтернативный раствор красителя и система микропланшетов под названием FLIPR (флюорометрический считыватель планшетов), в котором используется реагент для анализа на кальций 3, который не требует стадии промывки. В результате изменение флуоресценции красителя можно наблюдать в режиме реального времени без задержки с помощью возбуждающего лазера и устройства с зарядовой связью .

Многие анализы связывания лигандов перед скринингом требуют стадии фильтрации для разделения связанных и несвязанных лигандов. Недавно был разработан метод, называемый сцинтилляционным анализом близости (SPA), который исключает этот важный этап. Он работает через шарики кристаллической решетки, которые покрыты связующими лигандами молекулами и заполнены ионами церия . При стимуляции изотопом они испускают вспышки света, которые легко измерить. Лиганды метят радиоактивным изотопом с использованием 3H или 125I и вводят в анализ. Поскольку только радиолиганды, которые непосредственно связываются с шариками, инициируют сигнал, свободные лиганды не мешают во время процесса скрининга.

«Минорные» эндогенные агонисты

В некоторых случаях, помимо «основного», «мажорного» эндогенного агониста, для некоего подтипа рецепторов существуют ещё так называемые «минорные» эндогенные агонисты, присутствующие в организме в очень малых и сверхмалых (суб-наномолярных и пикомолярных) концентрациях. Так, например, доказано образование в человеческом организме эндогенного никотина (являющегося, наряду с «мажорным» эндогенным медиатором ацетилхолином, эндогенным агонистом никотиновых холинорецепторов), эндогенных морфина и кодеина (являющихся, наряду с «мажорными» и более известными в таком качестве эндорфинами, энкефалинами и динорфинами, эндогенными агонистами опиоидных рецепторов), эндогенных сердечных гликозидов дигоксина и уабаина, эндогенного стрихнина (эндогенного лиганда глициновых рецепторов) и др. Другим хорошо известным примером существования «минорных» эндогенных агонистов является существование так называемых «следовых аминов». Физиологическая роль этих недавно открытых (их открытие стало возможным только благодаря появлению высокочувствительных методов детектирования сверхмалых концентраций веществ, таких, как хроматография и масс-спектрометрия) «минорных» эндогенных лигандов ещё окончательно не выяснена и активно исследуется.

Примечания[править | править код]

  1. Teif V.B. (2005). «Ligand-induced DNA condensation: choosing the model». Biophysical Journal 89 (4): 2574–2587. doi:10.1529/biophysj.105.063909. PMID 16085765.

  2. Teif VB, Rippe K. (2010). «Statistical-mechanical lattice models for protein-DNA binding in chromatin.». Journal of Physics: Condensed Matter 22 (41): 414105. doi:10.1088/0953-8984/22/41/414105. PMID 21386588.

  3. «Water in Cavity-Ligand Recognition» (2010). Journal of the American Chemical Society 132 (34): 12091–12097. doi:10.1021/ja1050082. PMID 20695475.

  4. See Homologous competitive binding curves, A complete guide to nonlinear regression, curvefit.com.
  5. Baaske P, Wienken CJ, Reineck P, Duhr S, Braun D (Feb 2010). «Optical Thermophoresis quantifies Buffer dependence of Aptamer Binding». Angew. Chem. Int. Ed. 49 (12): 1–5. doi:10.1002/anie.200903998. PMID 20186894. Lay summary – Phsyorg.com.

  6. Wienken CJ et al. (2010). «Protein-binding assays in biological liquids using microscale thermophoresis». Nature Communications 1 (7): 100. doi:10.1038/ncomms1093. PMID 20981028. Bibcode: 2010NatCo…1E.100W.

  7. Vu-Quoc, L., 2011.
  8. https://en.wikipedia.org/wiki/Ligand_(biochemistry)
  9. «Design strategies for bivalent ligands targeting GPCRs» (June 2011). ChemMedChem 6 (6): 963–74. doi:10.1002/cmdc.201100101. PMID 21520422.

  10. «Bivalent ligands as specific pharmacological tools for G protein-coupled receptor dimers» (December 2008). Curr Drug Discov Technol 5 (4): 312–8. doi:10.2174/157016308786733591. PMID 19075611.

  11. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2908274/

Привилегированная структура[править]

Привилегированная структура — это структурная часть молекулы, радикал или химический элемент, который или которая статистически часто повторяется среди уже известных лекарств данного фармакологического класса, среди уже известных лигандов данного типа или подтипа рецепторов или известных ингибиторов данного фермента, или среди некоего другого выделенного по неким общим признакам специфического подмножества уже известных биологически активных соединений. Эти статистически выделенные привилегированные элементы химической структуры могут в дальнейшем быть использованы в качестве основы для разработки новых биологически активных соединений или новых лекарств со сходными или, возможно, даже улучшенными по сравнению с исходными соединениями свойствами, и даже для разработки целых библиотек таких соединений.

Характерными примерами являются, например, трициклические структуры разного химического строения в составе молекул трициклических антидепрессантов, или существование химически сходных целых подклассов антипсихотиков, таких, как производные бутирофенона (галоперидол, спиперон, дроперидол и др.), производные индола (резерпин, карбидин и др.), производные фенотиазина (хлорпромазин, перфеназин и др.).

Косвенная модуляция

В отличие от ионных каналов, управляемых лигандами, существуют также рецепторные системы, в которых рецептор и ионный канал представляют собой отдельные белки в клеточной мембране, а не одну молекулу. В этом случае ионные каналы косвенно модулируются активацией рецептора, а не управляются напрямую.

Рецепторы, связанные с G-белком

Механизм рецепторов, связанных с G-белками

Также называемый рецептором , сопряженным с G-белком, рецептор с семью трансмембранными доменами, рецептор 7 TM, составляет большое семейство белков рецепторов, которые воспринимают молекулы вне клетки и активируют внутренние пути передачи сигнала и, в конечном итоге, клеточные ответы. Они проходят через клеточную мембрану 7 раз. Рецепторы, связанные с G-белком, представляют собой огромное семейство, в котором идентифицированы сотни членов. Рецепторы, связанные с ионным каналом (например, GABAB , NMDA и т. Д.), Являются только их частью.

Таблица 1. Три основных семейства тримерных G-белков

СЕМЬЯ НЕКОТОРЫЕ ЧЛЕНЫ СЕМЬИ ДЕЙСТВИЯ ПРИ ПОСРЕДНИЧЕСТВЕ ФУНКЦИИ
я GS α Активация аденилатциклазы активирует каналы Ca2 +
Гольф α Активирует аденилатциклазу в обонятельных сенсорных нейронах.
II Gi α Подавляет аденилатциклазу
βγ Активирует K + каналы
G0 βγ Активирует K + каналы; инактивировать каналы Ca2 +
α и βγ Активирует фосфолипазу C-β
Gt (трансдуцин) α Активируйте циклическую фосфодиэстеразу GMP в фоторецепторах палочек позвоночных
III Gq α Активирует фосфолипазу C-β

Рецептор ГАМК В

GABAB рецепторы представляют собой метаботропные трансмембранные рецепторы гамма-аминомасляной кислоты . Они связаны через G-белки с K + каналами, когда они активны, они создают гиперполяризованный эффект и снижают потенциал внутри клетки.

Лиганды :

  • Агонисты : ГАМК , баклофен , гамма-гидроксибутират , фенибут и др.
  • Положительные аллостерические модуляторы: CGP-7930 , Fendiline , BSPP и др.
  • Антагонисты : 2-ОН-саклофен, Саклофен , SCH-50911.

Передача сигналов Gα

Циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) -generating фермента аденилатциклазы является эффектор как G & alpha ; S и О щ / о путей. Десять различных продуктов гена AC у млекопитающих, каждый из которых имеет незначительные различия в распределении и / или функции в тканях , все катализируют превращение цитозольного аденозинтрифосфата (АТФ) в цАМФ, и все они напрямую стимулируются G-белками класса Gαs . Взаимодействие с субъединицами Gα типа Gαi / o , напротив, подавляет генерацию цАМФ АЦ. Таким образом, GPCR, связанный с G αs, противодействует действиям GPCR, связанного с G αi / o , и наоборот. Затем уровень цитозольного цАМФ может определять активность различных ионных каналов, а также членов семейства ser / thr-специфических протеинкиназ A (PKA). В результате цАМФ считается вторым мессенджером, а PKA — вторичным эффектором .

Эффектором пути G αq / 11 является фосфолипаза C-β (PLCβ), которая катализирует расщепление мембраносвязанного фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата (PIP2) на вторичные мессенджеры инозитол (1,4,5) трифосфат (IP3 ) и диацилглицерин (ДАГ). IP3 действует на рецепторы IP3, обнаруженные в мембране эндоплазматического ретикулума (ER), чтобы вызвать высвобождение Ca 2+ из ER, DAG диффундирует вдоль плазматической мембраны, где он может активировать любые локализованные на мембране формы второй ser / thr киназы, называемой протеинкиназой. C (PKC). Поскольку многие изоформы PKC также активируются увеличением внутриклеточного Ca 2+ , оба этих пути могут также сходиться друг с другом, чтобы передавать сигнал через один и тот же вторичный эффектор. Повышенный внутриклеточный Ca 2+ также связывает и аллостерически активирует белки, называемые кальмодулинами , которые, в свою очередь, продолжают связываться и аллостерически активировать ферменты, такие как Ca 2+ / кальмодулин-зависимые киназы (CAMK).

Эффекторами пути G α12 / 13 являются три RhoGEF (p115-RhoGEF, PDZ-RhoGEF и LARG), которые при связывании с G α12 / 13 аллостерически активируют цитозольную малую GTPase , Rho . После связывания с GTP, Rho может затем активировать различные белки, ответственные за регуляцию цитоскелета, такие как Rho-киназа (ROCK). Большинство GPCR, которые связаны с G α12 / 13, также связаны с другими подклассами, часто G αq / 11 .

Передача сигналов Gβγ

Приведенные выше описания игнорируют эффекты Gβγ -сигнализации, которые также могут быть важны, в частности, в случае активированных Gαi / o- связанных GPCR. Первичные эффекторы Gβγ — это различные ионные каналы, такие как регулируемые G-белком внутренне выпрямляющие K + каналы (GIRK), потенциал-управляемые каналы Ca 2+ P / Q- и N-типа , а также некоторые изоформы AC и PLC, вместе с некоторыми изоформами фосфоинозитид-3-киназы (PI3K).

Экзогенные

Экзогенные
опиоиды поступают в организм извне и
связываются с опиоидными рецепторами.
Первым открытым опиоидом был морфин,
алкалоид опийного
мака, выделенный Фридрихом
Сертюрнером из опиума в
1804 г.В настоящее время известно
большое количество соединений (как
производных морфина, так и веществ
другой структуры), являющихся лигандами
к опиоидным рецепторам. По происхождению
различают естественные, синтетические
и полусинтетические опиоиды.Многие из
них используются в медицине в
качестве анальгетиков и
средств против кашля.

Агонисты
μ-опиоидных рецепторов обладают большим
потенциалом злоупотребления, в
краткосрочном периоде вызывая эйфорию,
а при систематическом употреблении —
сильную физическую и психическую зависимость.
По этой причине оборот опиоидов в
большинстве стран контролируется.

Привязка и активация

Связывание лиганда — это равновесный процесс. Лиганды связываются с рецепторами и отделяются от них в соответствии с законом действия масс в следующем уравнении для лиганда L и рецептора R. Скобки вокруг химических соединений обозначают их концентрации.

L+р⇌KdLR{\ displaystyle { + {\ ce {<=> }} } }

Одним из показателей того, насколько хорошо молекула подходит к рецептору, является ее аффинность связывания, которая обратно пропорциональна константе диссоциации K d . Хорошая подгонка соответствует высокому сродству и низкому K d . Окончательный биологический ответ (например, каскад вторичного мессенджера , сокращение мышц) достигается только после активации значительного числа рецепторов.

Аффинность — это мера тенденции лиганда связываться со своим рецептором. Эффективность — это мера связанного лиганда для активации его рецептора.

Агонисты против антагонистов

Спектр эффективности рецепторных лигандов.

Не каждый лиганд, который связывается с рецептором, также активирует этот рецептор. Существуют следующие классы лигандов:

  • (Полные) агонисты способны активировать рецептор и вызывать сильный биологический ответ. Естественный эндогенный лиганд с наибольшей эффективностью для данного рецептора по определению является полным агонистом (эффективность 100%).
  • Частичные агонисты не активируют рецепторы с максимальной эффективностью, даже при максимальном связывании, вызывая частичные ответы по сравнению с полными агонистами (эффективность от 0 до 100%).
  • Антагонисты связываются с рецепторами, но не активируют их. Это приводит к блокаде рецепторов, ингибируя связывание агонистов и обратных агонистов. Антагонисты рецептора могут быть конкурентными (или обратимыми) и конкурировать с агонистом рецептора, или они могут быть необратимыми антагонистами, которые образуют ковалентные связи (или нековалентные связи с чрезвычайно высоким сродством) с рецептором и полностью блокируют его. Ингибитор протонной помпы омепразол является примером необратимого антагониста. Эффекты необратимого антагонизма можно обратить вспять только путем синтеза новых рецепторов.
  • Обратные агонисты снижают активность рецепторов, подавляя их конститутивную активность (отрицательная эффективность).
  • Аллостерические модуляторы : они не связываются с участком связывания агониста рецептора, а вместо этого связываются со специфическими аллостерическими участками связывания, через которые они модифицируют действие агониста. Например, бензодиазепины (BZD) связываются с сайтом BZD на рецепторе GABA A иусиливаютдействие эндогенного GABA.

Обратите внимание, что идея агонизма и антагонизма рецепторов относится только к взаимодействию между рецепторами и лигандами, а не к их биологическим эффектам.

Учредительная деятельность

Говорят, что рецептор, который способен вызывать биологический ответ в отсутствие связанного лиганда, проявляет «конститутивную активность». Конститутивная активность рецептора может быть заблокирована обратным агонистом . Лекарства от ожирения римонабант и таранабант являются обратными агонистами каннабиноидного рецептора CB1, и, хотя они приводили к значительной потере веса, оба были отменены из-за высокой частоты депрессии и тревоги, которые, как считается, связаны с ингибированием конститутивной активности рецептор каннабиноидов.

ГАКА рецептор обладает конститутивной активностью и проводит некоторые базальный ток в отсутствии агониста. Это позволяет бета-карболину действовать как обратный агонист и снижать ток ниже базального уровня.

Мутации рецепторов, которые приводят к повышенной конститутивной активности, лежат в основе некоторых наследственных заболеваний, таких как преждевременное половое созревание (из-за мутаций в рецепторах лютеинизирующего гормона) и гипертиреоз (из-за мутаций в рецепторах тиреотропного гормона).

Специфичность связывания

Эффекты лекарственного средства являются результатом их селективности связывания со свойствами макромолекул организма или сродства, с которым различные лиганды связываются с субстратом. Более конкретно, специфичность и селективность лиганда к его соответствующему рецептору дает исследователям возможность изолировать и производить специфические эффекты лекарственного средства путем манипулирования концентрацией лиганда и плотностью рецептора. Гормоны и нейротрансмиттеры являются важными эндогенными регуляторными лигандами, которые влияют на физиологические рецепторы в организме. Лекарства, которые действуют на эти рецепторы, невероятно избирательны, чтобы вызывать требуемые ответы от сигнальных молекул.

Специфическое связывание относится к связыванию лиганда с рецептором, и возможно, что существует более одного сайта специфического связывания для одного лиганда. Неспецифическое связывание относится к связыванию лиганда с чем-то другим, кроме назначенного ему рецептора, таким как различные другие рецепторы или различные типы переносчиков в клеточной мембране. Например, различные антагонисты могут связываться с рецепторами нескольких типов. В случае мускариновых антагонистов они также могут связываться с рецепторами гистамина. Такие схемы связывания технически считаются специфическими, поскольку назначение лиганда специфично для множества рецепторов. Однако исследователи могут не сосредотачиваться на таком поведении по сравнению с другими связывающими факторами. Тем не менее, неспецифическое связывание — очень важная информация, которую необходимо получить. Эти оценки измеряются путем изучения того, как лиганд связывается с рецептором, одновременно реагируя на замещающий агент (антагонист), который предотвращает специфическое связывание.

Специфические типы связывания с лигандом и рецептором взаимодействий:

Имитирует эндогенные эффекты Подавляет эндогенные эффекты
Агонист Антагонист
Частичный агонист Отрицательные антагонисты (см .: Обратный агонист )

Анализы связывания жидкой фазы

Иммунопреципитация

Жидкофазный анализ связывания лиганда при иммунопреципитации (IP) — это метод, который используется для очистки или обогащения определенного белка или группы белков с использованием антитела из сложной смеси. Экстракт поврежденной ткани или клеток смешивают с антителом против представляющего интерес антигена, которое продуцирует комплекс антиген-антитело. Когда концентрация антигена низкая, осаждение комплекса антиген-антитело может занять часы или даже дни, и становится трудно изолировать небольшое количество образовавшегося осадка.

Иммуноферментный анализ ( ELISA ) или вестерн-блоттинг — это два разных способа получения и анализа очищенного антигена (или нескольких антигенов). Этот метод включает очистку антигена с помощью прикрепленного антитела на твердой (гранулированной) подложке, такой как агарозная смола. Иммобилизованный белковый комплекс может быть получен либо в одну стадию, либо последовательно.

IP также можно использовать в сочетании с биосинтетическим радиоизотопным мечением. Используя эту комбинацию методов, можно определить, синтезируется ли конкретный антиген тканью или клеткой.

Домены ядерных рецепторов

Ядерные Рц имеют модульную (доменную) организацию, включающую за редкими исключениями 4—5 независимых, но функционально связанных доменов.

Модуляторный домен А/В наиболее вариабелен как по длине, так и по последовательности аминокислот. Часто варианты Рц возникают за счёт модификаций именно этого домена. Локализованная в этом домене автономная транскрипционная активационная функция 1 (AF-1) действует синергично с лигандзависимой активационной функцией 2, локализованной на противоположном конце молекулы Рц, и обеспечивает специфичность активности Рц в соответствии с контекстом контролируемого промотора и данного типа клеток, что свидетельствует о взаимодействии этого домена с тканеспе-цифичными кофакторами. В некоторых Рц (например, Рц В прогестерона) выделяют ещё одну активационную функцию (AF-3), также локализованную в домене А/В. Различия в структуре домена А/В могут обеспечивать различия в действии одного и того же лиганда на активность родственных Рц. Домен А/В служит мишенью для действия ряда протеинкиназ, модулирующих активность Рц (см. ниже). Показано прямое взаимодействие этого домена с группоспецифичными (SRCs, рЗОО, СВР) и избирательными (MMS19, р72/р68 белки с доменом DEAD) коактиваторами ядерных Рц, ведущее к повышению активности Рц.

ДНК-связывающий домен и гормончувствительные элементы.

ДНК-связывающий домен (домен С) наиболее консервативен. Он узнает энхансерные участки ДНК, называемые гормончувствительными элементами (HREs), которые состоят из одного или двух консенсусных полусайтов, распознаваемых соответственно моно- и димерными Рц.

Макроциклическое соединение

Рассматриваемые в данной главе макроциклические соединения, включающие тиофеновое кольцо, являются мостиковыми полициклическими соединениями, названия которых, будучи построены по существующим правилам номенклатуры, оказываются чрезвычайно сложными, неудобочитаемыми и не дают возможности легко воссоздать структурную формулу.

Порфирины — это тетрапиррольные макроциклические соединения, которые при координации с ионами металлов теряют два протона. Тетрадентатный двухзарядный анионный лиганд Р2 — образует с ионами металлов комплексы , имеющие в основном плоское строение , но вследствие некоторой гибкости они могут быть несколько искажены.

Зависимость логарифма константы скорости реакции от объема заместителей.

Фенилциклододекан, как и другие макроциклические соединения, окисляется существенно труднее фенилциклоалканов с меньшим размером цикла.

Большое значение для характеристики макроциклического соединения имеет наличие заместителей в каркасе макроцикла: атом водорода, связанный с углеродом или азотом, может быть замещен на алкильные или арильные группы. Таким образом, формируется еще один макроцикл: полученные соединения называются макроциклами с сухой ( dry) полостью, или лакунарными.

Представим используемую нами классификацию макроциклических соединений.

Рассмотрим теперь эти особенности макроциклических соединений несколько подробнее.

В настоящее время применение макроциклических соединений столь широко и многообразно, что сжато изложить этот вопрос невозможно.

К нетемплатным методам синтеза макроциклических соединений относятся также реакции образования комплексов металлов из солей лигандов. При взаимодействии L 2НХ с карбонатами или ацетатами переходных металлов образуются макроциклические металлокомп-лексы. Оригинальный способ предложен для получения комплекса кобальта ( III) с лигандом ЬЭЗ.

Работы, посвященные синтезу макроциклических соединений типа III, немногочисленны.

В монографии изложены способы получения макроциклических соединений, в состав которых входят атомы кислорода, азота и серы. Приведено около двухсот методик получения наиболее важных макроциклов и комплексов металлов с ними, а также некоторых полупродуктов, необходимых для их синтеза.

После описания общих методов синтеза макроциклических соединений в соответствующих главах приведены конкретные методики получения отдельных макроциклических соединений.

Отклонение валентных связей и теплоты сгорания циклоалканов.

Однако в действительности этого нет — макроциклические соединения химически относительно инертны, в особенности к реакциям присоединения.

Здесь следует также отметить, что макроциклические соединения играют важную роль в живой природе.

Макроциклический комплекс

Макроциклические комплексы с d — переходными металлами могут сравнительно легко окисляться или восстанавливаться, в связи с чем они проявляют каталитическую активность во многих редокс-процессах.

Перспективны макроциклические комплексы никеля ( III), меди ( III) и другие в качестве сильных окислителей, а комплексы кобальта ( I), никеля ( I) и меди ( I) как сильные восстановители.

Способность макроциклических комплексов к растворению в различных растворителях без разложения зависит от устойчивости этих координационных соединений в растворе. Это объясняется конкуренцией молекул Н2О ( или другого сильносольватирующего растворителя) с макроцикли-ческим лигандом за ион металла.

Строение криптата, полученного по реакции между

Синтез макроциклических комплексов и изучение их свойств важны для биохимии, поскольку многие соединения в живых организмах, как, например, хлорофилл, гемоглобин и цитохро-мы, содержат макроциклические порфириновые кольца, связанные с атомами металлов. Биосинтез этих молекул, возможно, включает некоторые стадии темплейтного синтеза.

Синтез макроциклических комплексов V-X проводили реакцией темплейтной конденсации 2-бром — 4-метил ( 1-азо — 4) — 5 -амино — 3 -метил — Г — К-пиразолов I-IV в ДМФА в присутствии солей Ni ( II) иК СОз. При разделении реакционной смеси на колонке с А12О3 выделены два изомерных металл-хеллата. ПМР-епектр VII содержит четыре метальные группы, сигналы двух пропильных заместителей и сигналы 6 ароматических протонов, ПМР-спектр X содержит соответственно сигналы алифатических групп и ароматические протоны.

Образование прочных макроциклических комплексов применяют для решения различных технических и биологических задач.

Способность макроциклических комплексов щелочных и щелочноземельных металлов координировать молекулы воды зависит от поляризационных свойств катиона, определяемых отношением величин заряда и радиуса. На содержание связанной воды в координационном соединении может также влиять структура макроциклического лиганда. Аквокомплексы катионов щелочных и щелочноземельных металлов не образуются ( или же образуются, но содержат минимальное количество молекул Н2О), если краун-эфир создает значительные пространственные препятствия для взаимодействия центрального иона металла с водой.

Если состав макроциклических комплексов катионов щелочных и щелочноземельных металлов, как уже упоминалось, существенно зависит от соотношения размеров иона металла и полости макроцикла, а в случае координационных соединений d — переходных металлов решающую роль нередко играет природа аниона соли, то на взаимодействие краун-эфиров с катионами лантаноидов и скандия влияют оба названных фактора.

В состав многих макроциклических комплексов катионов 1а и Па групп входят связанные с центральным ионом молекулы воды. Наиболее часто это наблюдается для соединений лития, натрия и щелочноземельных металлов.

Определенное значение для выделения макроциклических комплексов в кристаллическом состоянии имеет величина константы устойчивости этих координационных соединений в растворе.

Определение железа в виде макроциклического комплекса с ниоксимом и борной кислотой / / Журя, аналит.

Для получения свободных ли-гандов эти макроциклические комплексы меди обрабатывают избытком цианида. При этом, вероятно, также выделяются цианид одновалентной меди и дициан. Такой способ использования предварительного комп-лексообразования с ионами меди для выделения свободных лигандов является скорее исключением, чем правилом.

Значительно реже для синтеза рассматриваемых макроциклических комплексов используют реакции восстановления центрального атома. Кроме электрохимического восстановления для получения комплексов с низшими степенями окисления ионов металлов применяют реакции с тетрагидридоборатом натрия, амальгамой цинка и натрия.

Наконец, в-четвертых, из-за окислительно-восстановительных свойств многие макроциклические комплексы находят применение при изучении поведения ионов металлов в необычных степенях окисления. Такие комплексы также используют в прикладных целях в качестве окислителей и восстановителей или катализаторов ряда редокс-лроцессов, включая фотохимические реакции.

История

Состав координационных комплексов известен с начала 1800-х годов, таких как берлинская лазурь и медный купорос . Ключевой прорыв произошел, когда Альфред Вернер согласовал формулы и изомеры. Он показал, среди прочего, что формулы многих соединений кобальта (III) и хрома (III) можно понять, если у металла есть шесть лигандов в октаэдрической геометрии. Первыми, кто использовал термин «лиганд», были Альфред Вернер и Карл Сомиески в отношении химии кремния. Теория позволяет понять разницу между координированным и ионным хлоридом в хлоридах аммина кобальта и объяснить многие из ранее необъяснимых изомеров. Он разделил первый координационный комплекс, называемый гексолом, на оптические изомеры, опровергнув теорию о том, что хиральность обязательно связана с соединениями углерода.

Макроциклический эффект[править | править код]

Кристаллическая структура иона Zn(II) координационно связанного с цикленом и этанолом. Взято из Inorg. Chem., 1997, 4579-4584.

Макроциклические соединения, выступающие в роли лигандов, способны располагать свои донорные атомы в пространстве таким образом, что образуется готовое координационное соединение, в которое встраивается ион-комплексообразователь. Макроциклические лиганды высоко селективны, т.е. образуют особо прочные комплексы с катионами определённого размера. Сочетание селективности макроциклических лигандов с высокой прочностью образующихся комплексов носит название макроциклического эффекта. Устойчивость этих соединений так же отчасти объясняется .

Макроциклический эффект был открыт в 1969 году. Координационные химики изучали циклические молекулы с тремя или более атомами-донорами с более чем девятью атомами в цикле, поскольку у этих соединений обычно сильная и специфическая связь с металлами. Основная общая характеристика всех макроциклических молекул это макроциклический эффект.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий