Применение комплексных соединений в фармации и медицине

Комплексные соединения – это обширный класс неорганических и элементорганических соединений. Они широко встречаются в природе. Многие из них выполняют важные функции в биологических системах, например хлорофилл, витамин В12, гемоглобин, металлоферменты и т.д. Комплексные соединения применяются как лекарственные средства. Комплексные соединения – это соединения, получаемые сочетанием более простых веществ. Впервые строение и свойства комплексных соединений описал швейцарский химик Альфред Вернер. В 1893 году он предложил координационную теорию строения комплексных соединений. Согласно этой теории, центральное место в комплексном соединении занимает катион металла, называемый центральным ионом или комплексообразователем. С ним связаны или координированы нейтральные молекулы или ионы, которые называются лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю координационную сферу, которую при записи формулы заключают в квадратные скобки. Остальные положительные или отрицательные ионы, не разместившиеся во внутренней сфере, составляют внешнюю координационную сферу. Например, строение К3[Fe(CN)6] можно представить следующим образом:

Внешняя

Внутренняя сфера

Ион-комплексообразователь Лиганды

(центральный атом)

Комплексные соединения используются в медицине при лечении ряда заболеваний. Например, комплексные соединения железа и кобальта (ферамид, коамид, витамин В12) применяются при анемиях, аспартат цинка – при цинкдефиците, ауранофин – при ревматоидном артрите, сульфатиазол серебра как противомикробное средство, цисплатин как противоопухолевое средство.

Различные органические лиганды, используемые для образования хелатных соединений, часто называются комплексонами . Простейший комплексон (комплексон I) является производным амминнополикарбоновой кислоты H 3 Y

CH2COOH

N     CH2COOH

CH2COOH

Комплексон II (H4Y) представляет собой этилендиаминотетрауксусную (ЭДТА) кислоту.

HOOCCH 2                    CH 2 COOH

N - CH 2 - CH 2 - N

HOOCCH 2                    CH 2 COOH

ЭДТА обычно применяется в виде двунатриевой соли, называемой комплексоном III или трилоном Б. Комплексон III даёт устойчивые внутрикомплексные соединения со многими катионами и широко используется в биомедицинских исследованиях для введения или выведения из организма различных металлов. Комплексоны образуют устойчивые координационные соединения даже с ионами щелочноземельных металлов (Mg2+, Ca2+, Ba2+), которые почти не образуют комплексов с другими лигандами.

ЭДТА в виде двунатриевой соли (комплексон III) даёт устойчивые внутрикомплексные соединения со многими катионами и широко используются в биомедицинских исследованиях для введения или выведения из организма различных металлов. Комплексоны образуют устойчивые комплексные соединения даже с ионами щелочноземельных металлов (Mg2+, Ca2+, Ba2+), которые почти не образуют комплексов с другими лигандами.

В железе нуждаются все живые клетки. Один из механизмов, используемых человеческим организмом для борьбы с болезнетворными бактериями, заключается в удалении из них железа. Бактерии получают необходимое им железо при помощи сильных хелатирующих агентов. Поступающее в организм человека железо также входит в состав достаточно устойчивых комплексов.

В результате хелатирующие агенты организма человека и болезнетворных бактерий конкурируют друг с другом. Установлено, что способность бактерий синтезировать хелаты понижается с повышением температуры. Следовательно, повышение температуры является защитной реакцией организма – попыткой преодолеть воздействие болезнетворных бактерий.

Хелаты и хелатирующие агенты служат также лекарственными средствами. Их, в частности, используют для разрушения бактерий путём выведения из их молекул незаменимых металлов. В этом случае лекарственные препараты имитируют естественные защитные реакции организма, описанные выше. При помощи хелатирующих агентов удаётся удалить из организма некоторые вредные для него металлы, например, Hg2+, Pb2+ и Cd2+. Так при отравлении свинцом в организм вводят Na2[CaЭДТА]. ЭДТА образует со свинцом хелатные комплексы, которые выводятся из организма с мочой.

Комплексон ЭДТА способен растворять почечные камни и выводить из организма ядовитые тяжёлые металлы, в особенности свинец, плутоний и др. ЭДТА является одним из немногих средств борьбы с отравлением плутонием. При этом плутоний взаимодействует с этой кислотой «раньше», чем соли кальция, поэтому последний не будет извлекаться из крови и костей. Наоборот, в тех случаях, когда нужно удалить кальций из крови для предотвращения её свёртывания, ЭДТА оказывается незаменимым комплексообразователем.

Разработаны комплексонометрические методы определения более 80 химических    элементов.    Широкое    распространение    получила комплексонометрия в медико-биологических исследованиях. Этот метод необходим для определения в живых организмах кальция, магния и микроэлементов. Комплексонометрия применяется также при анализе лекарственного сырья и воды.

В биологии и медицине комплексоны применяются не только в аналитических целях. Они используются как стабилизаторы при хранении крови, т. к. связывают ионы металлов, катализирующие реакции окисления. Комплексоны способствуют выведению из организма ионов токсичных металлов, радиоактивных изотопов и продуктов их распада.