- Хелатирование — Chelation
- СОДЕРЖАНИЕ
- Хелатный эффект
- В природе
- В биохимии и микробиологии
- В геологии
- Медицинские приложения
- Пищевые добавки
- Стоматологическое и оральное применение
- Детоксикация от тяжелых металлов
- Фармацевтические препараты
- Другие медицинские приложения
- Промышленное и сельскохозяйственное применение
- Катализ
- Умягчение воды
- Удобрения
- Этимология
- Хелатирование
- СОДЕРЖАНИЕ
- Хелатный эффект [ править ]
- В природе [ править ]
- В биохимии и микробиологии [ править ]
- В геологии [ править ]
- Медицинские приложения [ править ]
- Пищевые добавки [ править ]
- Стоматологическое и оральное применение [ править ]
- Детоксикация от тяжелых металлов [ править ]
- Фармацевтика [ править ]
- Другие медицинские приложения [ править ]
- Промышленное и сельскохозяйственное применение [ править ]
- Катализ [ править ]
- Умягчение воды [ править ]
- Удобрения [ править ]
- Этимология [ править ]
Хелатирование — Chelation
Хелаты / к я ˌ л eɪ ʃ ə н / представляет собой тип связывания ионов и молекул на ионы металлов. Он включает образование или наличие двух или более отдельных координационных связей между полидентатным (многосвязным) лигандом и одним центральным атомом. Эти лиганды называются хелатирующими агентами, хелатирующими агентами, хелатирующими агентами или связывающими агентами. Обычно это органические соединения , но в этом нет необходимости, как в случае цинка и его использования в качестве поддерживающей терапии для предотвращения абсорбции меди у людей с болезнью Вильсона .
Хелатирование полезно в таких приложениях, как обеспечение пищевых добавок, хелатная терапия для удаления токсичных металлов из организма, в качестве контрастных агентов при сканировании МРТ , в производстве с использованием гомогенных катализаторов , в химической очистке воды для удаления металлов и в удобрениях. .
СОДЕРЖАНИЕ
Хелатный эффект
Хелатный эффект заключается в большем сродстве хелатирующих лигандов к иону металла, чем у аналогичных нехелатирующих (монодентатных) лигандов к тому же металлу.
Термодинамические принципы, лежащие в основе хелатного эффекта, иллюстрируются контрастирующим сродством меди (II) к этилендиамину (en) по сравнению с метиламином .
В ( 1 ) этилендиамин образует хелатный комплекс с ионом меди. Хелатирование приводит к образованию пятичленного кольца CuC 2 N 2 . В ( 2 ) бидентатный лиганд заменен двумя монодентатными метиламиновыми лигандами примерно с одинаковой донорной способностью, что указывает на то, что связи Cu – N примерно одинаковы в двух реакциях.
Термодинамический подход к описанию хелатного эффекта считает , что константа равновесия для реакции: чем больше константа равновесия, тем выше концентрация комплекса.
Электрические заряды опущены для простоты обозначений. Квадратные скобки указывают концентрацию, а нижние индексы констант стабильности β указывают стехиометрию комплекса. Когда аналитическая концентрация метиламина в два раза больше, чем у этилендиамина и концентрация меди одинакова в обеих реакциях, концентрация [Cu (en)] намного выше, чем концентрация [Cu (MeNH 2 ) 2 ], поскольку β 11 ≫ β 12 .
Константа равновесия, К , относится к стандартной свободной энергии Гиббса , путем Δ грамм ⊖ <\ Displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>>
Δ грамм ⊖ знак равно — р Т пер K знак равно Δ ЧАС ⊖ — Т Δ S ⊖ <\ displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>= — RT \ ln K = \ Delta H ^ <\ ominus>-T \ Delta S ^ <\ ominus>>
где R — газовая постоянная, а T — температура в градусах Кельвина . — стандартное изменение энтальпии реакции и — стандартное изменение энтропии . Δ ЧАС ⊖ <\ displaystyle \ Delta H ^ <\ ominus>> Δ S ⊖ <\ Displaystyle \ Delta S ^ <\ ominus>>
Поскольку энтальпия должна быть примерно одинаковой для двух реакций, разница между двумя константами стабильности обусловлена эффектами энтропии. В уравнении ( 1 ) две частицы слева и одна справа, тогда как в уравнении ( 2 ) три частицы слева и одна справа. Это различие означает, что при образовании хелатного комплекса с бидентатным лигандом теряется меньшая энтропия беспорядка, чем при образовании комплекса с монодентатными лигандами. Это один из факторов, влияющих на разницу энтропии. Другие факторы включают изменения сольватации и образование кольца. Некоторые экспериментальные данные, иллюстрирующие эффект, показаны в следующей таблице.
Равновесие | журнал β | Δ грамм ⊖ <\ Displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>> | Δ ЧАС ⊖ / k J м о л — 1 <\ displaystyle \ Delta H ^ <\ ominus>\ mathrmкДж> >> | — Т Δ S ⊖ / k J м о л — 1 <\ Displaystyle -T \ Delta S ^ <\ ominus>\ mathrmкДж> >> |
---|---|---|---|---|
Cu 2+ + 2 MeNH 2 ⇌ Cu (MeNH 2 ) 2 2+ | 6.55 | −37,4 | -57,3 | 19,9 |
Cu 2+ + en ⇌ Cu (en) 2+ | 10,62 | -60,67 | -56,48 | -4,19 |
Эти данные подтверждают, что изменения энтальпии примерно одинаковы для двух реакций и что основной причиной большей стабильности хелатного комплекса является энтропийный член, который гораздо менее неблагоприятен. В общем, трудно точно учесть термодинамические значения с точки зрения изменений в растворе на молекулярном уровне, но ясно, что хелатный эффект является преимущественно эффектом энтропии.
Другие объяснения, в том числе объяснения Шварценбаха , обсуждаются в Greenwood and Earnshaw ( loc.cit ).
В природе
Многие биомолекулы обладают способностью растворять катионы определенных металлов . Таким образом, белки , полисахариды и полинуклеиновые кислоты являются отличными полидентатными лигандами для многих ионов металлов. Органические соединения, такие как аминокислоты глутаминовая кислота и гистидин , органические двухосновные кислоты , такие как малат , и полипептиды, такие как фитохелатин , также являются типичными хелаторами. В дополнение к этим дополнительным хелаторам, несколько биомолекул специально продуцируются для связывания определенных металлов (см. Следующий раздел).
В биохимии и микробиологии
Практически все металлоферменты содержат металлы, которые хелатированы, обычно с пептидами или кофакторами и простетическими группами. Такие хелатирующие агенты включают порфириновые кольца в гемоглобине и хлорофилле . Многие виды микробов производят водорастворимые пигменты, которые служат хелатирующими агентами, называемыми сидерофорами . Например, известно, что виды Pseudomonas секретируют пиохелин и пиовердин , связывающие железо. Энтеробактин , продуцируемый E. coli , является сильнейшим известным хелатирующим агентом. Морские мидии используют хелатирующие металлы, особенно. Хелатирование Fe 3+ с остатками Dopa в белке-1 мидийной стопы для повышения прочности нитей, которые они используют для прикрепления к поверхностям.
В геологии
В науках о Земле химическое выветривание приписывают органическим хелатирующим агентам (например, пептидам и сахарам ), которые извлекают ионы металлов из минералов и горных пород. Большинство комплексов металлов в окружающей среде и в природе связаны в той или иной форме хелатного кольца (например, с гуминовой кислотой или белком). Таким образом, хелаты металлов имеют отношение к мобилизации металлов в почве , поглощение и накопление металлов в растения и микроорганизмы . Селективное хелатирование тяжелых металлов имеет отношение к биоремедиации (например, удалению 137 Cs из радиоактивных отходов).
Медицинские приложения
Пищевые добавки
В 1960-х годах ученые разработали концепцию хелатирования иона металла перед тем, как скармливать этот элемент животному. Они полагали, что это создаст нейтральное соединение, защищающее минерал от образования комплексов с нерастворимыми солями в желудке, что сделало бы металл недоступным для абсорбции. Аминокислоты, являющиеся эффективными связующими с металлами, были выбраны в качестве предполагаемых лигандов, и были проведены исследования комбинаций металл-аминокислота. Исследования подтвердили, что хелаты металл-аминокислота способны увеличивать усвоение минералов.
В этот период разрабатывались синтетические хелаты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). Они применили ту же концепцию хелатирования и создали хелатные соединения; но эти синтетические материалы были слишком стабильны и не питательны. Если бы минерал был взят из лиганда EDTA, лиганд не мог бы использоваться организмом и был бы изгнан. Во время процесса изгнания лиганд EDTA произвольно хелатировал и лишал организм другого минерала.
По данным Ассоциации американских чиновников по контролю кормов (AAFCO), хелат металл-аминокислота определяется как продукт, образующийся в результате реакции ионов металла из растворимой соли металла с аминокислотами с мольным соотношением в диапазоне 1– 3 (предпочтительно 2) моля аминокислот на один моль металла. Средняя масса гидролизованных аминокислот должна составлять приблизительно 150, а результирующая молекулярная масса хелата не должна превышать 800 Да .
С самого начала разработки этих соединений было проведено гораздо больше исследований, и они были применены к продуктам питания человека аналогично экспериментам по питанию животных, в которых впервые появилась эта технология. Бис-глицинат железа является примером одного из этих соединений, разработанных для питания человека.
Стоматологическое и оральное применение
Дентиновые адгезивы были впервые разработаны и произведены в 1950-х годах на основе хелата сомономера с кальцием на поверхности зуба и образовали очень слабую водостойкую химическую связь (2–3 МПа).
Детоксикация от тяжелых металлов
Хелатотерапия — это противоядие от отравлений ртутью , мышьяком и свинцом . Хелатирующие агенты превращают ионы этих металлов в химически и биохимически инертную форму, которая может выводиться из организма. Хелатирование с использованием динатрия кальция EDTA было одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для серьезных случаев отравления свинцом. Он не одобрен для лечения «отравления тяжелыми металлами».
Хотя это полезно в случаях серьезного отравления свинцом, использование динатрия ЭДТА (динатрия эдетата) вместо ЭДТА динатрия кальция привело к летальному исходу из-за гипокальциемии . Динатрий ЭДТА не одобрен FDA для любого использования, и все продукты хелатной терапии, одобренные FDA, требуют рецепта.
Фармацевтические препараты
Хелатные комплексы гадолиния часто используются в качестве контрастных агентов при МРТ-сканировании , хотя также изучались хелатные комплексы частиц железа и марганца . Бифункциональные хелатные комплексы циркония , галлия , фтора , меди , иттрия , брома или йода часто используются для конъюгации с моноклональными антителами для использования в визуализации ПЭТ на основе антител . В этих хелатных комплексах часто используются гексадентатные лиганды, такие как десфериоксамин B (DFO), согласно Meijs et al. , а комплексы гадолиния часто используют октадентатные лиганды, такие как DTPA, согласно Desreux et al . Ауранофин , хелатный комплекс золота , используется при лечении ревматоидного артрита, а пеницилламин , образующий хелатные комплексы меди , используется при лечении болезни Вильсона и цистинурии , а также рефрактерного ревматоидного артрита.
Другие медицинские приложения
Хелатирование в кишечном тракте является причиной многочисленных взаимодействий между лекарствами и ионами металлов (также известными как « минералы » в питании). В качестве примеров, антибиотические препараты этих тетрациклина и хинолонов семей Хелаторы Fe 2+ , Са 2+ и Mg 2+ ионов.
ЭДТА, которая связывается с кальцием, используется для облегчения гиперкальциемии, которая часто возникает в результате ленточной кератопатии . Затем кальций может быть удален из роговицы , что позволяет улучшить четкость зрения пациента.
Промышленное и сельскохозяйственное применение
Катализ
Гомогенные катализаторы часто представляют собой хелатные комплексы. Типичным примером является использование BINAP (бидентатного фосфина ) в асимметричном гидрировании Нойори и асимметричной изомеризации. Последний имеет практическое применение в производстве синтетического (-) — ментола .
Умягчение воды
Лимонная кислота используется для смягчения воды в мыле и средствах для стирки . Обычным синтетическим хелатором является ЭДТА . Фосфонаты также являются хорошо известными хелатирующими агентами. Хелаторы используются в программах очистки воды и, в частности, в паровой технике , например , в системе очистки котловой воды : Система очистки воды Chelant. Хотя лечение часто называют «умягчением», хелатирование мало влияет на содержание минералов в воде, кроме как делает ее растворимой и снижает уровень pH воды .
Удобрения
Хелатные соединения металлов являются обычными компонентами удобрений и обеспечивают их питательными микроэлементами. Эти микроэлементы (марганец, железо, цинк, медь) необходимы для здоровья растений. Большинство удобрений содержат фосфатные соли, которые в отсутствие хелатирующих агентов обычно превращают ионы этих металлов в нерастворимые твердые вещества, не имеющие питательной ценности для растений. ЭДТА является типичным хелатирующим агентом, который удерживает эти ионы металлов в растворимой форме.
Этимология
Слово «хелат» происходит от греческого χηλή, chēlē , что означает «коготь»; лиганды лежат вокруг центрального атома, как клешни омара . Термин хелат впервые был применен в 1920 году сэр Гилберт Т. Моргана и HDK Дрю, который заявил: «Прилагательное хелат, полученных от большого когтя или челе ( греческий ) из лобстера или других ракообразных, предлагается для caliperlike групп, функционируют как две связывающие единицы и прикрепляются к центральному атому с образованием гетероциклических колец ».
Источник
Хелатирование
Хелаты / к я ˌ л eɪ ʃ ə н / представляет собой тип связывания ионов и молекул на ионы металлов. Он включает образование или наличие двух или более отдельных координационных связей между полидентатным (многосвязным) лигандом и одним центральным атомом. [1] [2] Эти лиганды называются хелатирующими агентами, хелатирующими агентами, хелатирующими агентами или связывающими агентами. Обычно это органические соединения , но в этом нет необходимости, как в случае цинка и его использования в качестве поддерживающей терапии.для предотвращения всасывания меди у людей с болезнью Вильсона . [3]
Хелатирование полезно в таких приложениях, как обеспечение пищевых добавок, хелатная терапия для удаления токсичных металлов из организма, в качестве контрастных агентов при сканировании МРТ , в производстве с использованием гомогенных катализаторов , в химической обработке воды для удаления металлов и в удобрениях. .
СОДЕРЖАНИЕ
Хелатный эффект [ править ]
Хелатный эффект — это повышенное сродство хелатирующих лигандов к иону металла по сравнению с аффинностью набора аналогичных нехелатирующих (монодентатных) лигандов к тому же металлу.
Термодинамические принципы, лежащие в основе хелатного эффекта, иллюстрируются контрастирующим сродством меди (II) к этилендиамину (en) по сравнению с метиламином .
В ( 1 ) этилендиамин образует хелатный комплекс с ионом меди. Хелатирование приводит к образованию пятичленного кольца CuC 2 N 2 . В ( 2 ) бидентатный лиганд заменен двумя монодентатными метиламиновыми лигандами примерно с одинаковой донорной способностью, что указывает на то, что связи Cu – N примерно одинаковы в двух реакциях.
Термодинамический подход к описанию хелатного эффекта считает , что константа равновесия для реакции: чем больше константа равновесия, тем выше концентрация комплекса.
Электрические заряды опущены для простоты обозначений. Квадратные скобки указывают концентрацию, а нижние индексы констант стабильности β указывают стехиометрию комплекса. Когда аналитическая концентрация метиламина в два раза больше, чем у этилендиамина и концентрация меди одинакова в обеих реакциях, концентрация [Cu (en)] намного выше, чем концентрация [Cu (MeNH 2 ) 2 ], потому что β 11 ≫ β 12 .
Константа равновесия, К , относится к стандартной свободной энергии Гиббса , путем Δ грамм ⊖ <\ Displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>>
Δ грамм ⊖ знак равно — р Т пер K знак равно Δ ЧАС ⊖ — Т Δ S ⊖ <\ displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>= — RT \ ln K = \ Delta H ^ <\ ominus>-T \ Delta S ^ <\ ominus>>
где R — газовая постоянная, а T — температура в градусах Кельвина . — стандартное изменение энтальпии реакции и — стандартное изменение энтропии . Δ ЧАС ⊖ <\ displaystyle \ Delta H ^ <\ ominus>> Δ S ⊖ <\ Displaystyle \ Delta S ^ <\ ominus>>
Поскольку энтальпия должна быть примерно одинаковой для двух реакций, разница между двумя константами устойчивости обусловлена эффектами энтропии. В уравнении ( 1 ) две частицы слева и одна справа, тогда как в уравнении ( 2 ) три частицы слева и одна справа. Это различие означает, что при образовании хелатного комплекса с бидентатным лигандом теряется меньшая энтропия беспорядка, чем при образовании комплекса с монодентатными лигандами. Это один из факторов, влияющих на разницу энтропии. Другие факторы включают изменения сольватации и образование кольца. Некоторые экспериментальные данные, иллюстрирующие эффект, показаны в следующей таблице. [4]
Равновесие | журнал β | Δ грамм ⊖ <\ Displaystyle \ Delta G ^ <\ ominus>> | Δ ЧАС ⊖ / k J м о л — 1 <\ displaystyle \ Delta H ^ <\ ominus>\ mathrmкДж> >> | — Т Δ S ⊖ / k J м о л — 1 <\ Displaystyle -T \ Delta S ^ <\ ominus>\ mathrmкДж> >> |
---|---|---|---|---|
Cu 2+ + 2 MeNH 2 ⇌ Cu (MeNH 2 ) 2 2+ | 6.55 | −37,4 | -57,3 | 19,9 |
Cu 2+ + en ⇌ Cu (en) 2+ | 10,62 | -60,67 | -56,48 | -4,19 |
Эти данные подтверждают, что изменения энтальпии примерно одинаковы для двух реакций и что основной причиной большей стабильности хелатного комплекса является энтропийный член, который гораздо менее неблагоприятен. В общем, трудно точно учесть термодинамические значения с точки зрения изменений в растворе на молекулярном уровне, но ясно, что хелатный эффект является преимущественно эффектом энтропии.
Другие объяснения, что и в том числе Шварценбах , [5] , обсуждаются в Гринвуд и Эрншоу ( loc.cit ).
В природе [ править ]
Многие биомолекулы обладают способностью растворять катионы определенных металлов . Таким образом, белки , полисахариды и полинуклеиновые кислоты являются отличными полидентатными лигандами для многих ионов металлов. Органические соединения, такие как аминокислоты глутаминовая кислота и гистидин , органические двухосновные кислоты , такие как малат , и полипептиды, такие как фитохелатин , также являются типичными хелаторами. В дополнение к этим дополнительным хелаторам, несколько биомолекул специально продуцируются для связывания определенных металлов (см. Следующий раздел). [6] [7] [8] [9]
В биохимии и микробиологии [ править ]
Практически все металлоферменты содержат металлы, которые хелатированы, обычно с пептидами или кофакторами и простетическими группами. [9] Такие хелатирующие агенты включают порфириновые кольца в гемоглобине и хлорофилле . Многие виды микробов производят водорастворимые пигменты, которые служат хелатирующими агентами, называемыми сидерофорами . Например, известно, что виды Pseudomonas секретируют пиохелин и пиовердин , связывающие железо. Энтеробактин , продуцируемый E. coli , является сильнейшим известным хелатирующим агентом. Морские мидии используют хелатирующие металлы, особенно. Fe 3+ хелатирование с остатками допа в протеине-1 мидий стопы для повышения прочности нитей, которые они используют для прикрепления к поверхностям. [10] [11] [12]
В геологии [ править ]
В науках о Земле химическое выветривание приписывают органическим хелатирующим агентам (например, пептидам и сахарам ), которые извлекают ионы металлов из минералов и горных пород. [13] Большинство комплексов металлов в окружающей среде и в природе связаны в той или иной форме хелатного кольца (например, с гуминовой кислотой или белком). Таким образом, хелаты металлов имеют отношение к мобилизации металлов в почве , поглощение и накопление металлов в растения и микроорганизмы . Селективное хелатирование тяжелых металлов имеет отношение к биоремедиации.(например, удаление 137 Cs из радиоактивных отходов). [14]
Медицинские приложения [ править ]
Пищевые добавки [ править ]
В 1960-х годах ученые разработали концепцию хелатирования иона металла перед тем, как скармливать этот элемент животному. Они полагали, что это создаст нейтральное соединение, защищающее минерал от образования комплексов с нерастворимыми солями в желудке, что сделало бы металл недоступным для абсорбции. Аминокислоты, являющиеся эффективными связующими с металлами, были выбраны в качестве предполагаемых лигандов, и были проведены исследования комбинаций металл-аминокислота. Исследования подтвердили, что хелаты металл-аминокислота способны увеличивать усвоение минералов. [ необходима цитата ]
В этот период разрабатывались синтетические хелаты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). Они применили ту же концепцию хелатирования и создали хелатные соединения; но эти синтетические материалы были слишком стабильны и не питательны. Если бы минерал был взят из лиганда EDTA, лиганд не мог бы использоваться организмом и был бы изгнан. Во время процесса изгнания лиганд EDTA произвольно хелатировал и лишал организм другого минерала. [15]
По данным Ассоциации американских чиновников по контролю кормов (AAFCO), хелат металл-аминокислота определяется как продукт, образующийся в результате реакции ионов металла из растворимой соли металла с аминокислотами с мольным соотношением в диапазоне 1– 3 (предпочтительно 2) моля аминокислот на один моль металла. [ необходима цитата ] Средняя масса гидролизованных аминокислот должна быть приблизительно 150, а результирующая молекулярная масса хелата не должна превышать 800 Да . [ необходима цитата ]
С самого начала разработки этих соединений было проведено гораздо больше исследований, и они были применены к продуктам питания человека аналогично экспериментам по питанию животных, в которых впервые появилась эта технология. Бис-глицинат железа является примером одного из этих соединений, разработанных для питания человека. [16]
Стоматологическое и оральное применение [ править ]
Дентиновые адгезивы первого поколения были впервые разработаны и произведены в 1950-х годах. Эти системы основаны на хелате сомономера с кальцием на поверхности зуба и создают очень слабую водостойкую химическую связь (2–3 МПа). [17]
Детоксикация от тяжелых металлов [ править ]
Хелатотерапия — это противоядие при отравлении ртутью , мышьяком и свинцом . Хелатирующие агенты превращают ионы этих металлов в химически и биохимически инертную форму, которая может выводиться из организма. Хелатирование с использованием динатрия кальция EDTA было одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для серьезных случаев отравления свинцом. Он не одобрен для лечения «отравления тяжелыми металлами». [18]
Хотя это полезно в случаях серьезного отравления свинцом, использование динатрия ЭДТА (динатрия эдетата) вместо ЭДТА динатрия кальция привело к летальному исходу из-за гипокальциемии . [19] Динатрий ЭДТА не одобрен FDA для любого использования, [18] и все продукты хелатной терапии, одобренные FDA, требуют рецепта. [20]
Фармацевтика [ править ]
Хелатные комплексы гадолиния часто используются в качестве контрастных агентов при МРТ-сканировании , хотя также изучались хелатные комплексы частиц железа и марганца . [21] [22] Бифункциональные хелатные комплексы циркония , галлия , фтора , меди , иттрия , брома или йода часто используются для конъюгации с моноклональными антителами для использования в ПЭТ-визуализации на основе антител . [23] Эти хелатные комплексы часто используютгексадентатные лиганды, такие как десфериоксамин B (DFO), согласно Meijs et al. , [24] и комплексы гадолиния часто используют октадентатные лиганды, такие как DTPA, согласно Desreux et al . [25] Ауранофин , хелатный комплекс золота , используется при лечении ревматоидного артрита, а пеницилламин , образующий хелатные комплексы меди , используется при лечении болезни Вильсона и цистинурии , а также рефрактерного ревматоидного артрита. [26] [27]
Другие медицинские приложения [ править ]
Хелатирование в кишечном тракте является причиной многочисленных взаимодействий между лекарствами и ионами металлов (также известными как « минералы » в питании). В качестве примеров, антибиотические препараты этих тетрациклина и хинолонов семей Хелаторы Fe 2+ , Са 2+ и Mg 2+ ионов. [28] [29]
ЭДТА, которая связывается с кальцием, используется для облегчения гиперкальциемии, которая часто возникает в результате ленточной кератопатии . Затем кальций может быть удален из роговицы, что позволяет улучшить четкость зрения пациента.
Промышленное и сельскохозяйственное применение [ править ]
Катализ [ править ]
Гомогенные катализаторы часто представляют собой хелатные комплексы. Типичным примером является использование BINAP (бидентатного фосфина ) в асимметричном гидрировании Нойори и асимметричной изомеризации. Последний имеет практическое применение в производстве синтетического (-) — ментола .
Умягчение воды [ править ]
Лимонная кислота используется для смягчения воды в мыле и средствах для стирки . Обычным синтетическим хелатором является ЭДТА . Фосфонаты также являются хорошо известными хелатирующими агентами. Хелаторы используются в программах очистки воды и, в частности, в паровой технике , например , в системе очистки котловой воды : Система очистки воды Chelant. Хотя лечение часто называют «умягчением», хелатирование мало влияет на содержание минералов в воде, кроме как делает ее растворимой и снижает уровень pH воды .
Удобрения [ править ]
Хелатные соединения металлов являются обычными компонентами удобрений и обеспечивают их питательными микроэлементами. Эти микроэлементы (марганец, железо, цинк, медь) необходимы для здоровья растений. Большинство удобрений содержат фосфатные соли, которые в отсутствие хелатирующих агентов обычно превращают ионы этих металлов в нерастворимые твердые вещества, не имеющие питательной ценности для растений. ЭДТА является типичным хелатирующим агентом, который удерживает эти ионы металлов в растворимой форме. [30]
Этимология [ править ]
Слово «хелат» происходит от греческого χηλή, chēlē , что означает «коготь»; лиганды лежат вокруг центрального атома, как клешни омара . Термин хелат впервые был применен в 1920 году сэр Гилберт Т. Моргана и HDK Дрю, который заявил: «Прилагательное хелат, полученных от большого когтя или челе ( греческий ) из лобстера или других ракообразных, предлагается для caliperlike групп, функционируют как две связывающие единицы и прикрепляются к центральному атому с образованием гетероциклических колец ». [31]
Источник