配位化合物的发展

配位化学在医学药物中的应用及发展摘要：营养学和生物无机化学研究表明微量金属元素在生命过程中起着极为重要的作用。金属离子在体内的失调导致金属缺乏或中毒等疾病影响人、动植物的正常生长发育。金属元素在体内的吸收、运送、储存、分布、排泄及整个代谢过程都涉及配位反应任何能与生物配体争夺金属配位位置的外源性物质都将产生生物效应基于这些认识现代配位化学理论在药学研究中得到了应用并成为药物设计原理的一个组成部分。关键词： 配体金属蛋白 酶配合物药物引言配位化学与医学原理配位化学在医学药物中的应用2.1金属配合物作为药物2.2配体作为螯合药物2.3配合物用作抗凝血剂和抑菌剂2.4配合物在临床检验和生化实验中的应用配位化学在医学药物中的危害小结参考文献引言人类每天除了需要摄入大量的空气、水、糖类、蛋白质及脂肪等物质以外，还需要一定的“生命金属”它们是构成酶和蛋白的活性中心的重要组成部分。当“生命金属”过量或缺少或污染金属元素在人体大量积累，均会引起生理功能的紊乱而致病甚至导致死亡。因此配位化学在医药方面越来越越显示出其重要作用。有些具有治疗作用的金属离子因其毒性大、刺激性强、吸收性差等缺点而不能直接在临床上应用。但若把他们变成配合物就能降低独行和刺激性、利于吸收。例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微生物B12等钻螯合物一样可用于治疗血吸虫并博来霉素自身并无明显的亲肿瘤性在与钻离子配合后其活性增强8-羟基喹啉和铜、铁各自都无抗菌活性他们见的配合物却呈明显的抗菌作用在抗风湿炎症方面抗风湿药物与同配合后疗效大增。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。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）。生物体内存在着各种生物配体也存在着各种含金属的蛋白和酶当重金属离子进入体内就占据或争夺生物配体，如其占据的是人体必需金属的结合部位，就引起必需金属平衡失调或当其与关键性生物分子结合时，就引起某一方面的异常或当某些小分子配体进入人体后，与体内的金属酶或金属蛋白争夺金属离子的配位位置，如果它们与金属的结合是不可逆性的，将导致金属酶和金属蛋白丧失生物功能。一、配位化学与医学原理配位化合物(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。现代配位化学的研究领域已经远远超出了纯无机化学的范围，它涉及有机化学、催化机理、物质结构、化学键理论以及生命现象中一系列与金属离子有关的重要问题，形成了金属有机化学、配位催化、配位场理论以及生物无机化学等新的、充满活力的边缘学科。同时配位化学还在抗癌、杀菌、抗风湿、治疗心血管等重要药物胭脂以及其他国民经济的许多重要领域中，得到了广泛的应用。配位化学又称络合物化学配位化合物简称配合物或络合物。配合物是由一个或几个中心原子或中心离子与围绕着它们并与它们键合的一定数量的离子或分子这些称为配位体所组成的。配合物在自然界中普遍存在历史上最早有记载的是1704年斯巴赫Diesbah偶然制成的普鲁士蓝KCN-Fe(CN)2•Fe(CN)3其后1798年塔斯赫特Tasseat合成[Co(NH3)6]Cl3。十九世纪末二十世纪A.Werner创立了配位学说成为化学历史中重要的里碑。二十世纪以来配位化学作为一门独立的学科以其蓬勃发展之势使传统的无机化学和有机化学的人工壁垒逐渐消不断与其他学科如物理化学、材料科学及生命科学交叉、渗透、孕育出许多富有生命力的新兴边缘学科为化学学科的发展带来新的契机。配位化学新的发展及应用趋势本世纪60年代初期由于发现了一批具有金属-金属化学键的配合物配位化学的研究重点从单核配合物转向多配合物从而开始了对多金属偶合体系的研究。在此研究过程中发现很早已为人们熟知利用的普鲁士蓝等一类混合价配合物不仅可以用于传统的染料工业还可以更广泛地应用于陶瓷、矿物、材料科学、高温超导等许多领域。世纪60年代初期由于发现了一批具有金属-金属化学键的配合物配位化学的研究重点从单核配合物转向多配合物从而开始了对多金属偶合体系的研究。在此研究过程中发现很早已为人们熟知利用的普鲁士蓝等一类混合价配合物不仅可以用于传统的染料工业还可以更广泛地应用于陶瓷、矿物、材料科学、高温超导等许多领域。二、配位化学在医学药物中的应用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、吸收性差等缺点而不能直接在临床上应用。但若把他们变成配合物就能降低独行和刺激性、利于吸收。例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，而且和微生物B12等钻螯合物一样可用于治疗血吸虫并；博来霉素自身并无明显的亲肿瘤性，在与钻离子配合后其活性增强；8-羟基喹啉和铜、铁各自都无抗菌活性，他们见的配合物却呈明显的抗菌作用；寐和锰的硫酸盐、钙和钙的氯合物可以是四环素对金色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌活性大增；在抗风湿炎症方面，抗风湿药物（阿司匹林以及水杨酸衍生物等）与同配合后疗效大增。配体作为螯合药物许多配体能有选择性第有有毒金属或者类金属离子形成水溶性螯合物，经肾脏排除而解毒。因此，含此类配体的合剂成为解毒剂，这是近年来迅速发展起来的治疗药物。常用解毒剂如二巯基丙醇，可以从有机体内配出神、汞、铝、金、铅等元素。配合物用作抗凝血剂和抑菌剂加入烧炼EDTA的钠盐或者柠檬酸钠可以螯合血液中的钙离子，防止血液凝固，有利于保存。此外，因为配体能与细菌所必需的金属离子结合成为稳定的配合物，防止生物碱、维生素、肾上腺素等被细菌破坏而编制，所以同城也成EDTA为这些药物的稳定剂。配合物在临床检验和生化实验中的应用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，测定尿中铅的含量，常利用双硫腙与铅离子生成红色螯合物，然后进行比色分析；而Fe3+可用硫氤酸盐和其生成血红色配合物来检验。人来每天除了需要摄入大量的空气、水、糖类、蛋白质以及脂肪等物质外，还需要一定量的“生命元素”，他们是构成酶的活性中心的重要组成部分。“生命元素”过量或缺失，或污染金属元素在人体内大量积累，均会引起生理功能的紊乱而治病，甚至死亡。因此，配位化学在医药方面越来越显示出其重要作用。三、 配位化学在医学药物中的危害生物体内存在着各种生物配体也存在着各种含金属的蛋白和酶当重金属离子进入体内就占据或争夺生物配体，如其占据的是人体必需金属的结合部位，就引起必需金属平衡失调或当其与关键性生物分子结合时，就引起某一方面的异常或当某些小分子配体进入人体后，与体内的金属酶或金属蛋白争夺金属离子的配位位置，如果它们与金属的结合是不可逆性的，将导致金属酶和金属蛋白丧失生物功能。凡此种种都是毒性的起源现已阐明,硬酸类型的金属离子或其化合物一般无毒，其中多数是生物体内所固有的软酸类型的则很毒如铅、汞、金、锑等硬碱类大多都是无毒的。一些琉基或有机硫化合物等软碱则是有毒的，而对生物有毒的软碱一般也是化学催化剂的毒物或钝北剂必需金属在体内超过一定的限度会出现毒性。配位反应与药物的治疗作用和副作用。所谓有毒物质的毒性是指正常生理活动的破坏或扰乱。但是如果我们使有毒物质接触异常细胞，使异常细胞死亡或受抑制，则细胞毒性便转化为治疗作用。临床上使用的药物，它们当中有不少是对金属离子有强配位鳌合作用的，这些药物常常会通过与体内的金属离子结合而发挥生物效应，例如争夺酶蛋白质中的必需金属离子,形成水溶性配合物排泄体外或形成难溶化合物沉积在组织中，造成必需金属的缺乏或抑制酶蛋白质的正常功能等等。这些事件发生在人体的正常细胞中，则变成了药物副作用发生在异常细胞或有害微生物中，则成了治疗或杀菌作用。四、 小结综上所述，配位化学已经在医学界得到了广泛应用，配合物药物的进一步有效地设计、合成与开发其与细胞、蛋白质、酶及DNA之间相互作用的机理研究，将在人类控制与战胜疾病中，愈来愈显示其重要性。稀土及其配合物因具有独特的理化性质，应用前景确实很广泛。虽然作为药物已取得了很多可喜的成果，但在动植物体内的作用机理还不明确。由于它们的“双刃”作用，有涉及到高剂量和长时间的毒力作用的影响，所以问题比较复杂。希望通过长期的研究，能为稀土在生物医药领域的应用提供科学依据，使之成为中国的优势领域。参考文献【1】王晓勇，郭子健.金属抗癌药物设计的新策略和趋势.化学进展2009年第5期【2】韦捷敏，田华,王麟生.抗癌金属配合物的研究新进展.化学世界2003年11期【3】张欣荣，杨峰，李武宏.稀土在医药领域的研究概况.医学实践杂志2007年第1期【4】董冰冰等.稀土三元配合物抗菌剂的合成及抗菌性研究.长春理工大学