1 Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii MedycznejWiązania chemiczne Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej

2 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

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

4 Właściwości cząsteczki wodyCharakter polarny Duże napięcie powierzchniowe Silne wzajemne powinowactwo między cząsteczkami

5 Atom wodoru staje się wspólny dla dwóch innych atomówWiązanie 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

6 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

7 Wiązanie wodorowe woda tlen i grupa amidowagrupa karbonylowa i amidowa

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

9 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```

10 Wiązanie wodorowe

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

12 Wiązanie koordynacyjneTworząca 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

13 Wiązanie koordynacyjneDonorami 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.

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

15 Związki kompleksowe Jon centralny:sfera zewnętrzna wewnętrzna K [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

16 Związki kompleksowe - ligandysfera zewnętrzna wewnętrzna K [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.

17 Związki kompleksowe sfera zewnętrzna wewnętrzna K [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.

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

19 Związki kompleksowe - liczba koordynacyjnaWartość 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.

20 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]

21 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

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

23 Budowa hemu O reszta histydyny

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

25

26 Związki kompleksowe w medycynieCl 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

27 Związki kompleksowe w medycynieCl 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 NH NH NH3 aktywne formy cis-platyny + DNA komórki nowotworowej addukty cis-platyna-DNA

28 Związki kompleksowe – chelatyLigandy 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

29 Związki kompleksowe – chelatyzwiązek chelatowy kationu metalu z ligandem organicznym ma charakter związku organicznego kompleksy chelatowe mogą być cząsteczkami obojętnymi, anionami lub kationami Ligandy – donory dwóch par elektronów: 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

30 Związki kompleksowe - EDTAkwas etylenodiaminotetraoctowy

31 Związki kompleksowe - EDTA

32 Gd-EDTA Ca-EDTA Co-EDTA

33

34