Kompleks birikmalar. Koordinatsion nazariya asoslari Darsning maqsadi: Talabalarga Kompleks birikmalar. Koordinatsion nazariya asoslari haqida tushuncha berish Tabiiy suv tarkibida har doim turli moddalar mavjud. Ular suvning ta’miga, hidiga, elektr oʻtkazuvchanligi va boshqa xususiyatlariga ta’sir qiladi. Siz boshqa joyga koʻchib borganingizda yoki dala hovlingizda kir yuvganingizda odatda ishlatadigan sovuningiz ba’zan yaxshi koʻpirmay qolgan holatlarga duch kelgan boʻlsangiz kerak. Sovun yaxshi emasmi? Yoʻq, gap sovunda emas, suvda! Siz duch kelgan suv kir yuvish uchun yaroqli emas, buning sababi uning xususiyatlaridan biri qattiqlikdir. Uning qiymati suv tarkibidagi Ca2+ va Mg2+ ionlarining miqdoriga bogʻliq. Qattiqlik 4–7 mg·ekv/l ga teng boʻlsa, uni iste’molga yaroqli deb hisoblanadi va u nafaqat xoʻjalikda, balki, odam organizmi uchun maqbul holatda boʻladi. Suv muhim biologik jarayonlarda ishtirok etadi: u hujayra tarkibidagi tuzulmalarni bogʻlovchi asosdir, DNK ni turli jarohatlardan himoyalaydi, ularni qayta tiklanishi samaradorligini oshiradi hamda anomaliyalar sonini kamaytiradi. Suv ovqatdagi hayotiy zarur moddalarni hazim qilishda ishtirok etadi va hosil boʻlgan moddalarni butun organizm boʻylab tashiydi, oʻpkada eritrotsitlarning kislorod bilan toʻyinishini ta’minlanadi. Qattiqlik qiymati 4–7 mg·ekv/l dan baland boʻlsa oshqozon – ichak sistemasiga zarar yetkazadi. Ushbu qiymatni aniqlab, suvni tekshirishda kompleksonometrik titrlash usulidan foydalaniladi. Odam va hayvon organizmida hamda oʻsimliklar tarkibidagi koʻplab moddalar kompleks birikmalardir. Ular biometallar va ligandlardan tashkil topgan yuqori darajali birikmalardir. Biomuhitlarda metall ionlarining taqsimlanishi ularning ligandlar bilan hosil qilgan kompleksining barqarorligiga va ligandlarning konsentratsiyasiga bogʻliq boʻladi. Metall kationlarining organizmga kiritilishi metabolizm, kationlarning chiqarilishi elementoz gomeostaz jarayoni bilan boshqariladi. Ba’zan odam organizmida metalloligand gomeostaz sistemasining buzilishi kuzatiladi. Ushbu oʻzgarish noorganogen metall kationlarning koʻpayishi, biogen metall kationlarining ortib yoki kamayib ketishi oqibatida yuzaga keladi. Bunda noorganogen metal kationlarni odam organizmidan chiqarib yuborish, biogen metall kationlari miqdorini me’yorlashtirishga qaratilgan davolash choralari olib boriladi. Noorganogen metall kationlarni odam organizmidan chiqarib yuborish uchun tibbiyotda maxsus yoʻnalish xelatoterapiya yuzaga kelgan. Bunda kompleksonlar yordamida metalloligand balansi tiklanadi. Masalan, organizmga Cd2+ ionlari kirib kelishi natijasida karboangidraza fermentlari bilan mustahkam kompleks hosil qiladi. Ferment tarkibidagi Zn2+ ionlarini siqib chiqarib ferment oʻz faolligini yoʻqotishiga olib keladi. Toksik elementlar odam organizmidagi bioligandlar bilan bogʻlanib, zaharli ta’sir koʻrsatadi. Ularni chiqarib yuborish uchun organizmdagidan barqarorroq kompleks (toksik element bilan) hosil qiluvchi ligandlar (kompleksonlar) kiritiladi. Xelatoterapiyada qoʻllanadigan ligandlar antidotlar (zaharga qarshi moddalar) deb ataladi. Ular oʻz tarkibida bir nechta funksional guruhlar tutadi, bu guruhlar noorganogen element bilan 5 yoki 6 a’zoli halqa (xelatlar) hosil qilib eruvchan kompleks birikmalarga aylanadi va odam organizmidan chiqib ketadi. Antidotlar bu xususiyati bilan barqaror kompleks hosil qila oladi va ligand ligand raqobatida qatnasha oladi. Ichki kompleks birikmalar Turli kationlar bilan organik reagentlardan hosil boʻladigan ichki kompleks birikmalar analitik kimyoda alohida ahamiyatga ega. Kimyoviy analizda birinchi boʻlib 1884yilda M.A.Ilinskiy kobaltni ochishda organik reaktivlardan αnitrozo Pnaftoldan foydalangan. 1905yilda L.A.Chugayev Ni2+ kationini ochishda dimetilglioksimni qoʻllagan. Shundan soʻng organik reagentlar keng qoʻllanila boshlandi. Agar organik modda molekulasida metall bilan bogʻlana oladigan biror guruh bilan birga, ligand sifatida elektron juft saqlagan boshqa guruhi boʻlsa, kation u bilan koordinatsion bogʻ orqali bogʻlanadi. Natijada hosil boʻladigan tuzlar ichki kompleks tuzlar deb aytiladi. Ni2+ ning dimetilglioksim bilan hosil qilgan birikmasi ham ichki kompleks tuzdir. Uning hosil boʻlish reaksiyasini quyidagi tenglama orqali koʻrsatish mumkin: Ichki kompleks birikma hosil qiluvchi ligandlar tarkibida metalga almashadigan vodoroddan tashqari taqsimlanmagan elektron jufti saqlagan funksional guruhlar saqlovchi organik birikmalar boʻladi. Bunday organik birikmalar metall ionlari bilan reaksiyaga kirishishi natijasida kompleks birikmalar hosil qiladi, ular valent bogʻidan tashqari elektron juft hisobiga koordinatsion (donorakseptor) bogʻ hosil qiladi. Natijada metall ionini kovalent yoki ion bogʻi va koordinatsion bogʻ yordamida mustahkam bogʻlab, metall ionini ligand ichiga tortilishi kuzatiladi. Shuning uchun bu birikmalar ichki kompleks nomi bilan ataladi. Ichki kompleks birikmalarning molekulalari siklik (halqasimon) tuzilishga ega. Ularda odatda 5 va 6 a’zoli mustahkam halqa hosil boʻladi. Suvda yaxshi va oz eriydi, koʻpincha yorqin rangga ega boʻlib, kam ionlanadi. Ular odam organizmida alohida ahamiyat kasb etadi, chunki, koʻpchilik metalloproteidlarning oqsil qismi metall ionlari bilan shu mexanizm boʻyicha bogʻlangan. Ushbu birikmalar tarkibidagi ligandlar polidentant tabiatga ega boʻlib, tarkibida 2 va undan ortiq funsksional guruh saqlaydi: Ichki kompleks birikmalar organizmning hayot faoliyatida katta ahamiyat kasb etadi, chunki kislorodni oʻpkadan toʻqimalarga tashish vazifasini bajaruvchi gemoglobinning murakkab molekulasi (Mr≈67000), oʻzining tarkibida prostetik (nooqsil) guruh yoki gemni saqlaydi va bu birikmani ichki kompleks birikmalar qatoriga kiradi. Oʻsimlik hayotida katta ahamiyat kasb etuvchi xlorofill, ichki kompleks birikmalar jumlasiga kirib, unda kompleks hosil qiluvchi ion vazifasini magniy ioni bajaradi. Koʻpchilik fermentlar molekulalari ham ichki kompleks birikmalar turkumiga kirib, ularda kompleks hosil qiluvchi atom vazifasini temir, rux, kobalt, mis, marganets, magniy va boshqalar bajaradi. Kompleks hosil qiluvchi markaz vazifasini temir ionlari bajarishi hisobiga ular oksidlanish-qaytarilish jarayonlarida ishtirok etib, ma’lum bir E° qiymatga ega bo‘ladi. Ularning faol markazlari tuzilishidagi qator o‘xshashliklar (porfirin xalqasi borligi, temirning apoferment tarkibidagi gistidin aminokislotasi qoldig‘i bilan birikkanligi) bilan bir katorda farqlar ham mavjuddir. Jumladan, gem tarkibidagi temirning koordinatsion nuqtalaridan birini H2O molekulasi egallagan bo‘lib, gemoglobinning kislorod bilan birikishida (oksigemoglobin hosil bo‘lishida) bu molekula ligand raqobatli natijasida kislorod molekulasiga almashinadi. Gemoglobindan farqli ravishda sitoxrom s dagi markaziy atomning oltita koordinatsion nuqtalari barqarorligi katta bo‘lgan funksional guruxlar bilan bog‘langandir. Shu sababli faol markaz substrat bilan bevosita ta’sirlanish imkoniyatiga ega bo‘lmaydi va tirik organizmda oksidlanish-qaytarilish jarayonlarida (terminal oksidlanish) elektron tashuvchi vazifasini bajaradi. Demak fermentlarning metall saqlovchi faol markazlarining substratlar bilan ta’sirlashuvi ligand raqobati asosida sodir bo‘ladi va bu jarayonning yo‘nalishi barqarorlik doimiyligining qiymati bilan belgilanadi.