配位文献综述.doc

配位化学在生物化学方面的应用摘要通过这一个学期的学习，我对配位化学的基础知识有了很大程度的掌握。在即将走完配位化学的课堂学习历程时，对其某一方面进行总结复习是很有必要的。科学研究的最终目的是应用，所以本文着重讲配位化学在生物化学方面的应用。本文主要是写的有关配位化学在生物配位化合物方面的应用。生物体内金属离子和生物配体形成的配位化合物。金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、胆红素以及碳酸酐酶等都是生物配位化合物。关键词：生物配位化合物；生物化学；胆红素；金属配位化合物ABSTRACTThrough the study of one semester, I have a large degree of master on based coordination chemistry knowledge. In the end of the coordination chemistry classroom learning process, it is necessary to review on the one hand on coordination chemistry. The ultimate aim of scientific research is to apply. So the article stresses on the coordination chemistry in biochemistry. This paper is mainly about the application of the coordination chemistry of coordination compounds in biological terms. The metal ions and biological ligands form the coordination compounds in organism. The metal ion itself is often not only with biological activity, and biological ligands specific structure formation of biological coordination compounds, it showed a specific activity and physiological function. Hemoglobin, chlorophyll, vitamin B12, myoglobin, hemoglobin, bilirubin and carbonic anhydrase are biological coordination compounds.Keywords: biological coordination compound; Biochemistry;bilirubin; metal complex1.1配位化学及生物配位化合物的简述配位化学是在无机化学的基础上发展起来的一门重要分支学科。自从1893年，Werner创立配位化学至今，随着现代测试技术和量子力学理论技术的发展应用，配位化学飞速发展，无论是在深度还是广度上，都与以前无机化学中介绍的配位化学发生了很大的变化：配体从单纯的有机分子或离子延伸到分子氢(H2)、氮(N2)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)等；中心原子由过渡金属、稀土金属元素发展到主族甚至非金属元素；研究对象由简单的配合物发展到复杂的配合物；研究内容由简单的配合物合成、结构研究发展到更加注重配合物功能和应用方面的研究。如今到了21世纪，配位化学已远远的超出了无机化学的范围，逐渐形成了一个新的二级化学学科，并且处于现代化学研究的中心地位。它不仅与化学中的有机化学、分析化学、物理化学、生物化学、固体化学、高分子化学等学科相互关联、相互渗透，而且与材料科学、生命科学、信息科学以及医药等其他学科的关系也越来越密切，这为配位化学工作者提供了极好的机遇与挑战。生物体内金属离子和生物配体形成的配位化合物。生物配体（bio-lig-and）包括蛋白质、肽、核酸、糖、糖蛋白及脂蛋白等大分子，也包括一些有机、无机离子如有机酸根、碳酸氢根、磷酸氢根等，以及某些维生素和激素小分子配位体；广义地讲，氧分子、一氧化碳分子等也是生物配体。金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金属配合物在生物化学中具有广泛而重要的应用。生物体中对各种生化反应起特殊作用的各种各样的酶，许多都含有复杂的金属配合物。由于酶的催化作用，使得许多目前在实验室中尚无法实现的化学反应，在生物体内实现了。生命体内的各种代谢作用、能量的转换以及O2的输送，也与金属配合物有密切关系。所以近年来对金属配合物的研究也很热门。1.2生物配位化合物生命体内的代谢作用、能量的转换简述以Mg2+为中心的复杂配合物叶绿素，在进行光合作用时，将CO2、H2O合成为复杂的糖类，使太阳能转化为化学能加以贮存供生命之需。使血液呈红色的血红素结构是以Fe2+为中心的复杂配合物，它与有机大分子球蛋白结合成一种蛋白质称为血红蛋白。氧合血红蛋白具有鲜红的颜色，而血红蛋白本身是蓝色的。这就解释了为什么动脉血呈鲜红色（含氧量高），而静脉血则带蓝色（含氧量低）。血红蛋白 H2O（蓝色）O2 血红蛋白 O 2（鲜红色）H2O上述平衡对O2的浓度很敏感。在肺部因有大量的O2，平衡右移。O2以血红蛋白配合物的形式为红血球所吸收，并输送给各种细胞组织，以供应新陈代谢所需要的O2。某些分子或负离子，如CO或CN-，可以与血红蛋白形成比血红蛋白O2更稳定的配合物，从而使血红蛋白中断输O2，造成组织缺O2而中毒，这就是煤气（含CO）及氰化物（含CN-）中毒的基本原理。另外，人体生长和代谢必需的维生素B12是Co的配合物，起免疫等作用的血清蛋白是Cu和Zn的配合物；植物固氮菌中的的固氮酶含Fe、Mo的配合物等。目前，世界各国的科学界都在致力于这些配合物的组成、结构、性能和有关反应机理的研究，探索某些仿生新工艺，这显然是一个十分重要和倍受关注的科学研究领域。除上述各领域外，在医药领域中，配合物已成为药物治疗的一个重要方面。例如：EDTA已用作Pb2+、Hg2+等中毒的解毒剂；顺式Pt(NH3)2Cl2（又称顺铂）具有抗癌作用而用作治癌药物。1.3胆红素的配位化学及其应用研究进展胆红素( Bilirubin, 简称 BR) , 是血红素的降解产物, 血红素在除去能被重新利用的铁后 , 卟啉部分发生降解 成为胆红素和胆绿素, BR 也是哺乳动物胆汁中的主要色素. 它的许多生化功能与药理作用与金属离子有关, 即胆红素 与金属离子的相互作用对人体及动物的生理有着直接或间 接的影响, 如胆红素钙配合物是人体结石的主要成分, 也可 利用胆红素与金属离子的相互作用治疗黄疸病等. 胆红素还 是人工牛黄的主要成份, 具有较高的药用价值。胆红素配位化学的应用研究主要集中在胆结石的研究上, 胆结石是一种世界范围的常见病。 色素型和混合型结石的组成很复杂 , 它们含有胆固醇、胆红素络合物、多糖、蛋白、糖蛋白、胆汁酸、胆盐、磷酸盐、碳酸盐和脂肪酸盐等多种物质, 结石的结构也比较复杂. 而胆红素钙是色素型胆结石的主要成分. 有实验证实 , 在一定条件 下, 人体分泌的胆酸及其盐可以促进胆红素钙碳酸钙, 以及磷酸钙等形成 LRS 结构( Liesegang Rings) 从而形成胆结石. 刘振华等 用红外光谱法比较研究了胆结石核心、成环部分及周边成分的组成. 他们研究 了色素型结石, 发现棕色结石核心含高浓度软脂酸钙盐 , 这说明细菌感染是胆管结石核心早期结晶的主要原因之一 , 棕色素结石结晶环及周边含有高浓度胆红素钙 . 有研究结果 已经表明胆红素钙络合物是一种具有非化学计量特性的化合物. 杨展澜等 进一步 用扫描电子显微镜及能谱 ( EDAX) 分析, 和红外光谱分析对色素型结石和混合型结石进行了分析, 从所得的分析数据中, 他们发现在不同结石的不同区域胆红素钙络合物中代表 COOH 振动的特征谱带的相对 强度不同, 也就是说胆红素中羧酸基团的氢被钙取代的量不同. 说明不同结石及结石的不同区域中的胆 红素钙具有不同的钙含量. 由此可见, 在结石中沉积的胆红素钙络合物同样具有非化学计量的性质. 研究表明具有非化学计量性质的胆红素钙络合物与蛋白结合形成高分子的网状分子结构. 这也正是色素型结石和混合型结石很难用溶石法治疗的主要原因. 在色素型结石中, 不仅存在着胆红素钙络合物, 而且也有胆红素铜等络合物. 吴瑾光等在对黑色 结石进行成分分析时, 发现胆红素铜在外观上与黑色色素型结石类似 , 且黑色结石所含金属元素中铜含量在结石的核心处是最高的, 于是推测胆红素铜在黑石形成过程中起到不可忽视的作用。 牛黄是牛的胆结石, 它是一种色素型胆结石, 它对中枢神经系统、心血管系统及对解痉、利胆、抗炎等 方面都有很好的作用, 是名贵中药材。 近年来, 牛黄的抗癌作用也引起了医学界的重视 。 对天然牛黄进行成份分析, 发现其中含有微量的过度金属离子, 人们推测, 牛黄的药理活性与胆红素和金属离子的配位有关。多年来, 人们对生物配位化合物主要是金属配位化合物进行了深入的研究, 以期能找出金属配化合物作用机理及其与生物体内机能的关系,以期能够帮助人们解决一些疑难杂病的治疗 , 但由于生物配位合物作用的多样性和复杂性, 人们对与很多反应的形成机理还没有得出很好的理论, 只是近几年来, 在某些方面有了突破，由此可见生物配位化学的研究还是很有未来的。参考文献 ：1 徐光宪.21世纪的配位化学是处于现代化学中心地位的二级学科J.北京大学学报（自然科学版）,2002,卷号(38):149-152.2 杨帆,林纪筠,单永奎编著.配位化学M. 上海: 华东师范大学出版社,2002.3 张能荣. 胆红素的药理作用 J . 生 化药物杂志, 1989. 1 34 曾百肇, 刘 壮, 张悟铭, 等. 胆红素与金属离子的作用机制初探 J . 高等学校化学学报, 1993, 14( 10) : 1370.5 周性尧, 鲁贤丹, 张悟铭. 金 属离子 Zn 2+ , Cd 2+ 对胆红素 、胆 绿素表 面增强拉 曼光谱 的影 响 J . 光谱 学与光 谱分 析, 1995, 15( 2) : 27.6 杨展澜, 翁诗甫, 吴瑾光. 色素及混合型结石组成的研究 J . 北京大学学报 ( 自然科学版) , 1998 , ( 34) : 4. 7 吴瑾光, 申国荣, 高月新等. 结石成份分析 J . 北京大学学报 ( 自然科学版) , 1980, ( 1) : 34. 8 俞长方. 胆汁、 牛黄与动物结石 M . 北京: 中国医药科技出版社, 1991.9 王 春, 王 敖. 培植牛黄成因研究 J . 畜牧兽医学报, 1995, 26 ( 4) : 369 374. 10 顾维戎, 金巧秀, 许爱华, 周秀云. 珍黄含片的