Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej Wiązania chemiczne Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej

Wiązania chemiczne Wiązanie atomowe, czyli kowalencyjne, powstaje w wyniku uwspólnienia dwóch elektronów o spinie przeciwnym, po jednym od każdego atomu Wiązanie jonowe powstaje w wyniku przyciągania elektrostatycznego odmiennych ładunków Siły Van der Waalsa - mają one głównie charakter elektrostatyczny

Budowa cząsteczki wody Nieregularny tetraedr Hybrydyzaja 2sp3 Kąt między atomami wodoru a tlenem = 105o Jest dipolem

Właściwości cząsteczki wody Charakter polarny Duże napięcie powierzchniowe Silne wzajemne powinowactwo między cząsteczkami

Atom wodoru staje się wspólny dla dwóch innych atomów Wiązanie wodorowe Atom wodoru staje się wspólny dla dwóch innych atomów Donor wodoru – atom, z którym wodór jest ściśle związany Akceptor wodoru – drugi atom biorący udział w tworzeniu wiązania

Wiązanie wodorowe – O – H …… N – – N – H …… O – tlen – donor wodoru azot – donor wodoru azot – akceptor wodoru tlen – akceptor wodoru W wiązaniach wodorowych, w organizmach żywych: donorem wodoru jest atom tlenu lub atom azotu kowalencyjnie związany z atomem wodoru akceptorem wodoru jest tlen lub azot

Wiązanie wodorowe woda tlen i grupa amidowa grupa karbonylowa i amidowa

Wiązanie wodorowe Słabe wiązania wodorowe - tworzące je atomy nie są ułożone w linii prostej O O – H - między cząsteczkami wody

Wiązanie wodorowe Silne wiązania wodorowe - tworzące je atomy ułożone są w linii prostej H O – H ….... O CH3 – CH2 – O – H ……..O R R” N – H …....O = C C = O ……. H – N R` R```

Wiązanie wodorowe

Wiązanie wodorowe – wpływ wody W środowisku niepolarnym N – H …….. O = C W środowisku polarnym (w wodzie) H N – H ……. O O – H ……… O = C H H

Wiązanie koordynacyjne Tworząca je para elektronów pochodzi od jednego atomu – donoru Akceptor uzupełnia ostatnią powłokę elektronową do konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego Donor uzyskuje ładunek dodatni, akceptor uzyskuje ładunek ujemny

Wiązanie koordynacyjne Donorami elektronów są atomy lub jony z przynajmniej jedną wolną parą elektronów, np. azot, tlen siarka, jon chlorkowy. Akceptorami zazwyczaj są jony wodoru oraz atomy mające lukę oktetową.

Związki kompleksowe sfera zewnętrzna wewnętrzna K4 [Fe(CN)6] jon centralny ligandy

Związki kompleksowe Jon centralny: sfera zewnętrzna wewnętrzna K4 [Fe(CN)6] jon centralny ligandy Jon centralny: kationy metali: żelaza, kobaltu, niklu, manganu oraz platynowce, miedziowce i cynkowce niemetale, które tworzą jony kompleksowe będące resztami kwasów tlenowych

Związki kompleksowe - ligandy sfera zewnętrzna wewnętrzna K4 [Fe(CN)6] jon centralny ligandy Ligandy - skoordynowane z atomem centralnym podstawniki: atomy, grupy atomów lub jony ujemne. Otaczają one atomy centralne i dostarczają przynajmniej jedną wolną parę elektronów. Ligandy są połączone z jonem centralnym za pomocą wiązania koordynacyjnego. W ligandach dawcami elektronów najczęściej są atomy azotu, tlenu, siarki i węgla.

Związki kompleksowe sfera zewnętrzna wewnętrzna K4 [Fe(CN)6] jon centralny ligandy Jon kompleksowy może być kationem, anionem lub cząsteczką obojętną. Jeżeli część związku kompleksowego złożonego z jonu centralnego i ligandu jest obdarzona ładunkiem, czyli jest jonem, to sferę zewnętrzną tworzą proste jony o przeciwnym znaku.

Związki kompleksowe – liczba koordynacyjna Liczbę przyłączonych par elektronowych, która najczęściej odpowiada liczbie podstawników przypadających na jon centralny nazywamy liczbą koordynacyjną.

Związki kompleksowe - liczba koordynacyjna Wartość liczby koordynacyjnej zależy od: stosunków przestrzennych możliwości jonu centralnego do przyjęcia par elektronowych na wolne wewnętrzne podpowłoki d Liczba koordynacyjna przyjmuje najczęściej wartości 2, 4 lub 6.

Związki kompleksowe – nomenklatura(1) liczbę ligandów określamy za pomocą przedrostków greckich chlorek heksaakwachromu(III) [Cr(H2O)6]Cl3 nazwy ligandów anionowych mają końcówkę -o, np. tiosiarczan – tiosiarczano heksacyjanożelazian(III) potasu K3[Fe(CN)6] rodniki węglowodorowe mają ogólnie przyjęte skróty Me- metyl, Et – etyl, Ph – fenyl bromek tri(etylenodiamino)platyny(IV) [Pt(NH2EtNH2)3]Br4 tetrafenyloboran(III) potasu K[B(Ph)4]

Związki kompleksowe – nomenklatura(2) stopień utlenienia atomu centralnego zaznacza się cyfrą rzymską, w nawiasie, na końcu nazwy, np. siarczan tetraaminomiedzi(II) [Cu(NH3)4]SO4 kompleksy o ładunku ujemnym (aniony kompleksowe) mają do nazwy anionu centralnego dodaną końcówkę –an np. tetrachloromiedzian(II) potasu K2[CuCl4] w kompleksach kationowych i zawierające obojętne cząstki podajemy nie zmienioną nazwę pierwiastka np. chlorek tetraakwadichlorochromu(III) [Cr(H2O)4Cl2]Cl

Związki kompleksowe – w przyrodzie Do najważniejszych z nich zaliczamy kompleks żelazo – porfirynowy. Jest on obecny w hemie hemoglobiny i mioglobiny łańcuch polipeptydowy hemoglobina kompleks żelazo-porfirynowy

Budowa hemu O reszta histydyny

Związki kompleksowe – w przyrodzie Witamina B12 jon centralny – kobalt, chlorofil – jon centralny magnez białka transportujące metale ceruloplazmina (miedź), syderofilina (żelazo).

Związki kompleksowe w medycynie Cl I H3N – Pt – Cl NH3 cis-platyna cis-[Pt(NH3)2Cl2] (lek przeciwnowotworowy) kardiolit [Tc(CNR)6]+ (lek do badania serca) auranofina [Au(PEt3)(ttag)]+ ttag = tetra-O-acetylotioglukoza (lek przeciwgościowy) CH3 I R=CH2-C-OCH3 CNR I Tc RNC CNR RNC CNR Et I AcO Au P – Et O I Et AcO CH2 S OAc AcO

Związki kompleksowe w medycynie Cl I H3N – Pt – Cl NH3 cis-platyna krew żylna Cl I H3N – Pt – Cl NH3 Cl I H3N – Pt – Cl H3N dyfuzja pasywna przez błonę komórkową cytoplazma H2O Cl- + 2+ + Cl H2O Cl- H2O H+ OH I I I H3N – Pt – H2O H3N – Pt – H2O H3N – Pt – H2O NH3 NH3 NH3 aktywne formy cis-platyny + DNA komórki nowotworowej addukty cis-platyna-DNA

Związki kompleksowe – chelaty Ligandy zawierające więcej niż jedną parę elektronów, występujących w różnych atomach tej samej cząsteczki nazywamy ligandami chelatującymi związki organiczne zawierające tlen, azot lub siarkę ligandy mogą być cząsteczkami obojętnymi lub anionami ligandy tworzą z kationem centralnym związki pierścieniowe najtrwalsze są kompleksy pięcio- lub sześcioczłonowe w chelatach mogą występować wiązania jonowe i kowalencyjne

Związki kompleksowe – chelaty związek chelatowy kationu metalu z ligandem organicznym ma charakter związku organicznego kompleksy chelatowe mogą być cząsteczkami obojętnymi, anionami lub kationami Ligandy – donory dwóch par elektronów: 2- . . 2- H H :O: :O: :O: H I I H ll C – C :N – C – C – N : C :O: :O: H I I H :O: :O: H H .. .. .. .. jon węglanowy jon szczawianowy etylenodiamina

Związki kompleksowe - EDTA kwas etylenodiaminotetraoctowy

Związki kompleksowe - EDTA http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/catalysis/olmethodscat.html

Gd-EDTA Ca-EDTA Co-EDTA