配位化合物简介

摘要配位化合物是一类广泛存在、组成较为复杂、在理论和应用上都十分重要的化合物。目前对配位化合物的研究已远远超出了无机化学的范畴。它涉及有机化学、分析化学、生物化学、催化动力学、电化学、量子化学等一系列学科。随着科学的发展，在生物学和无机化学的边缘已形成了一门新兴的学科一一生物无机化学。新学科的发展表明，配位化合物在生命过程中起着重要的作用。生物体内需要一定量的金属元素。对于人来说，这些“生命金属”是一系列酶和蛋白质的活性中心的组成部分。当生命金属过量或缺少、或污染金属元素在人体大量积累均将引起生理功能的紊乱而导致疾病，甚至死亡。故配位化学在医学和药学领域有着重要的应用和广阔的前景。本文从配合物作为药物、金属解毒剂、抗凝血剂和抑菌剂以及配合物在临床检验和生化实验中的应用等四个方面分别来阐述配位化学在医药工业中的应用。关键词：配合物，解毒剂，抑菌剂，药物一、配位化合物配位化合物(coordinationcompound)简称配合物，也叫错合物、络合物，为一类具有特征化学结构的化合物，由中心原子或离子(统称中心原子)和围绕它的称为配位体(简称配体)的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成。如：K4[Fe(CN)6] [Cu(NH3)4]SO4[Ni(CO)4][CoCl(NH3)3]按配位体分类，可有：水合配合物。为金属离子与水分子形成的配合物，几乎所有金属离子在水溶液中都可形成水合配合物，如〔Cu(H2O)4〕2+、〔Cr(H2O)6〕3+。卤合配合物。金属离子与卤素(氟、氯、漠、碘)离子形成的配合物，绝大多数金属都可生成卤合配合物，如K2〔PtCl4〕、Na3〔AlF6〕。氨合配合物。金属离子与氨分子形成的配合物，如〔Cu(NH3)4〕SO4。氤合配合物。金属离子与氤离子形成的配合物，如K4〔Fe(CN)6〕。金属羰基合物。金属与羰基(CO)形成的配合物。如〔Ni(CO)4〕。二、对人体生命活动的重要意义生物体中几乎所有的金属都是以配合物的形式存在的，现已证明对人体有特殊生理功能的微量元素有Mn,Fe,Co,Mo,Zn,Mg,V,Cr,Si,Cu,Sn,Se等，他们均以配合物的形式存在于人体中，并且有特殊的生理功能。Fe,Cu是许多酶和一些蛋白质的关键成分。生物体内结合酶都是金属螯合物如：DNA聚合酶、碱性聚合酶、碳酸酎酶、细胞色素氧化酶、络氨酸酶维生素B12生物体内许多蛋白质是金属螯合物如：血红蛋白、肌红蛋白等三、金属药物的设计金属配合物对人体产生作用主要是通过有机药物分子进入人体后，与人体内的微量元素、细菌、病毒或者癌细胞中的金属蛋白、金属酶与核酸之间相互作用，促进机体正常代谢的恢复或破坏病原体的正常代谢，所以金属药物在设计时主要以蛋白质和核酸为靶点。以蛋白质为靶点。以蛋白质为作用靶点的金属药物主要有：钒化合物的抗糖尿病作用、神化合物治疗白血病、锑化合物治疗利什曼虫寄生病、铋化合物治疗胃溃疡（幽门螺旋杆菌）、硒蛋白的抗氧化作用、治疗动脉粥样硬化。主要是利用这些金属合成一些相应的配合物，能够与病原体选择性的结合，从而起到抑制病原体增加以及灭杀病原体的作用。如阿尔海滋默病（老年痴呆症），其发病的一个主要原因有tau蛋白的聚集导致神经纤维缠结，以及细NOH\斗|胞外的淀粉样多肽沉积。而CU2+过量则会促进tau蛋白和AB多■■■■■■' 肽的聚集。利用这一点就可以设计相应的金属配合物，使之于CU2+结合。氯碘羟喹（clioquinol,CQ）是一种可以顺利通过血脑屏障并对CU2+和其他金属离子都有较强亲合力的双齿配体。CQ在体外可以使AB聚集体快速解聚,一般认为因为CQ与人。聚集体中的金属（CU2+或Zn2+等）结合,从而使AB聚集体解聚。CQ还能显著减少转基因小鼠脑内AB的聚集。在临床上曾被广泛使用，但实验发现CQ减缓机体功能的衰退不明显，其对机体有不可忽视的副作用，故在一些国家被禁用。 ci、CI以核酸为靶点：目前以核酸为靶点的金属药物主 Pf要有顺铂、卡铂以及钉配合物等。以顺铂为例，其作用nh/xnh3机制为：使肿瘤细胞DNA复制停止，阻碍细胞分裂进入体内后，Cisplatin可扩散通过带电的细胞膜，在Cl-离子浓度较高的条件下较稳定进入细胞后，由于细胞Cl-农度低，药物水解为阳离子的水合物，再解离生成羟基络合物。但其水溶性差，且仅能注射给药，缓解期短。有严重的肾脏、胃肠道毒性、耳毒性及神经毒性，长期使用会产生耐药性。故需要寻找高效低毒的药物、研究构效关系和探索铂配合物分子水平抗肿瘤作用机制。用不同的胺类（乙二胺、环己二胺等）和各种酸根（无机酸、有机酸）与铂（II）络合，合成一系列铂配合物改善其性能。现在国际上已经普遍认为，钉配合物将成为最有前途的抗癌药物之一。钉配合物具有低毒性，易吸收并可很快排泄的特点在抗肿瘤方面有着巨大的应用。欧盟自1997年就成立了钉抗癌药物的研究和发展工作组（COSTD8），加强相应的研究。钉（III）配合物抗癌活性的重要的假设一一“还原活化”（Activationbyreduction），即钉（III）配合物可能只是前体药物，在体内通过还原活化后与生物分子发生作用。目前已有多种钉的配合物被应用在抗癌一线。金属药物的吸收、分布、代谢、排出和毒性的行为不容忽视。四、金属配合物作为药物有些具有治疗作用的金属离子因其毒性大、刺激性强、难吸收性等缺点而不能直接在临床上应但若把它们变成配合物就能降低毒性和刺激性，利于吸收，如柠檬酸铁配合物可以治疗缺铁性贫血；酒石酸锑钾不仅可以治疗糖尿病，而且和维生素B12等含钻螯合物一样可用于治疗血吸虫病，等等。杀菌药物和抗凝血剂在血液中加入少量EDTA或柠檬酸钠，可螯合血液中的Ca2+，防止血液凝固，有利于血液的保存。另外，因为螯合物能与细菌生长所必需的金属离子结合成稳定的配合物，使细菌不能赖以生存，故常用EDTA作抑菌剂配合金属离子，防止生物碱、维生素、肾上腺素等药物被细菌破坏而变质。多数抗微生物的药物属于配体，当其和金属配值后往往能增强其活性，如铜离子能提高对一乙酰胺基苯甲醛缩氨基硫尿的抗结核菌能力，铁与。-羟基喹啉形成的配合物有很强的杀菌作用。抗病毒药物病毒是病原微生物中最小的一种，其核心是核酸，外壳是蛋白质，不具有细胞结构。大多数病毒缺乏配系统，不能独立自营生活，必须依靠宿主的酶系统才能使其本身繁殖。某些金属配合物有抗病毒的活性，病毒的核配和蛋白质均为配体，能与金属配合物作用，或占据细胞表面防止病毒的吸附，或防止病毒在细胞内的再生，从而阻止病毒的繁殖。抗癌药物众所周知，癌是恶性肿瘤，它对人的生命威胁极大。化疗是治疗癌症的重要手段，但是其毒副作用较大，于是寻求高效、低毒的抗癌药物一直是人们孜孜以求、不懈努力的奋斗目标。自1965年美国Rosenberg偶然发现顺铂具有抗癌活性以来，金属配合物的药用性引起了人们的广泛关注，开辟了金属配合物抗癌药物研究的新领域。随着人们对金属配合物的药理作用认识的进一步深入，新的高效、低毒、具有抗癌活性的金属配合物不断被合成出来。其中包括某些新型铂配合物、有机锡配合物、有机锗配合物、茂钛衍生物、稀土配合物、多酸化合物等。除了作为药物以外，有效成分的金属配合物在药物分析中业有应用。根据天然药物有效成分与金属元素或其他配体间形成的配合物的理化性质，如荧光特性等，可以对天然药物中有效成分进行定量分析。维生素类维生素是维持人体正常代谢所必须的物质。多数维生素是辅酶的组成成分，在体内能是氧化性谷胱甘肽转变为还原性谷胱甘肽，使没分子中的秋季维持之还原状态，从而保护含秋季的没。对于有机、无机毒物有解毒作用，可用于铅、汞、砷、苯等慢性中毒和放射病的防治。维生素C有助于铁的吸收，对血红蛋白的合成和红细胞的成熟有一定的促进作用，用于治疗巨红细胞性和缺铁性贫血。过量的维生素D可引起高血钙、软组织钙化，而过量的维生素C可增加尿中草酸盐的排泄有可能形成结石因此服用过量的维生素也是有害的。强心类毛地黄和许多相近的药物对心脏具有特殊和有效作用。毛地黄是毛地黄植株的十叶，它的有效成分是糖苷类，毛地黄可引起心肌收缩力量增强，同时能使衰弱心脏的快速跳动、不规律和无效的波动的心率变慢。肌肉收缩是由于肌肉细胞中钙离子的存在，神经系统受到刺激放出一种乙酰胆碱，神经刺激就开始传送下去。乙酰胆碱分子带正电，当他穿过细胞膜时，就把那里的钙离子寄到细胞里面去。放出的钙离子马上在肌球蛋白与肌动蛋白之间大桥，而把他们拉在一起，因此肌纤维收缩。5.利尿类——汞利尿剂利尿剂是促进尿液形成的药物，汞利尿剂是研究的最清楚有效的，他们都是丙酵汞的衍生物。汞制剂限定只用于肌肉注射，因为用于静脉注射是剧毒的。在肾脏中，有机汞利尿剂全部解离产生汞离子，这种汞离子可能是有效的药物。五、配合体作为螯合药物一解毒剂由于环境污染、职业性中毒以及金属代谢障碍均能造成体内Hg、Pb、Cd、As、Be等有害元素的积累以及Fe、Ga、Cu等必需元素的过量而引起金属中毒。为使有害或过量金属元素从体内排出，常选用一些药物，它能和这些金属生成水溶性大、稳定性强而无毒的配合物从体内排出。这种药物称为金属解毒剂。例如：D-青霉胺、半胱霉酸、金精三羧酸在机体内可分别结合Ca2+、Ba2+，形成水溶性配合物排出体外；2,3-二巯基丙醇可从机体内排除汞、金、镉、铅、饿、锑、神等离子；EDTA是分析化学中应用很广的配合滴定剂，在机体内可排出钙、铅、铜、铝、金离子，其中最为有效的是治疗血钙过多和职业性铅中毒，例如Ca-EDTA治疗铅中毒，是利用其稳定性小于Pb-EDTA，Ca-EDTA中的Ca2+可被Pb2+取代而成为无毒的、可溶性的Pb-EDTA配合物经肾排出。对于放射性核素，如DT-PA,EHDP等螯合剂具有良好的亲和性，尤其表现在对阿系、镧系金属元素有良好的促排效果。其中最早的这类解毒剂是1940年出现的二琉基丙醇，当初是用作含神试剂路易氏气体的解毒剂，故命名为英国抗路易氏剂（BAL），至今尚用作含金、汞、锑、神等化合物的解毒剂。它与这些金属离子结合形成稳定的水溶性配合物后,消除了毒性且随尿排泄体外。六、配合物在临床检验中的应用临床检验中，利用配合物反应生成具有某种特殊颜色的配离子,根据不同颜色的深浅可进行定性和定量分析。例如在测定尿铅的含量中，常用双硫腙与Pb2+生成红色螯合物，然后进行比色分析；Fe3+可用硫氤酸盐和其生成血红色配合物来检验。检验人体是否是有机汞农药中毒,取检液经酸化后,加入二苯胺基脲醇清液，若出现紫色或蓝紫配合物，即证明有汞离子存在。结论和展望配位化学虽然在医药方面有了一定的发展，它在生命科学中的发展也起到了举足轻重的作用，大家也都熟知配位化学在很多领域使用的好处，但是并没有得到飞跃的发展，仍然比较落后。比如说，中药的现代化进程需要从分子水平上探讨天然药物的协同、拮抗和双向作用，从而揭示天然药物作用的本质，进而阐述中医药理论；同时对中药复方中药物间的相互作用关系的研究，可以在理论上指导中药配伍的改进，创制更合理的方剂，为中药新药开发提供理论依据，目前这方面的研究有待进一步深入。还有，配位化学在抗毒中的运用也有待提高，尤其是治疗或者缓解一些比如蛇毒等在很短时间内就会致命的剧毒等。另外，在研究抗癌药物方面也都基本处于试验阶段，人们对于很多配合物的抗癌机理仍不是很清楚。但是，随着配位化学的逐步发展以及同其他学科的相融合，相信一定可以创造出更多的人类财富。参考文献：高峰.配位化合物及其在医学药学方面的应用研究.徐州医学院学报2003年04期徐延瓞.配位化学在工业中的应用.高等教育出版社1989年10月第一版胡文玉.配位化合物在医学和药学方面的意义和应用.微量