Что такое хелатные комплексы с металлами

Обновлено: 16.05.2024

хелаты Термин хелаты Термин на английском chelate Синонимы хелатные соединения, клешневидные соединения Аббревиатуры Связанные термины супрамолекулярная химия, хлорофилл Определение Кооординационные соединения, образуемые при взаимодействии ионов металлов с полидентантными лигандами.
Описание

Название происходит от лат. chelate — клешня. Для образования хелата необходим лиганд, в котором число донорных центров, образующих связь с центральным атомом, не меньше двух. Число таких центров называют дентатностью лиганда. Лиганды, образующие хелатные циклы, называются хелатирующими (хелатообразующими) реагентами. Примеры полидентантных лигандов: этилендиамин H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 , глицерин HOCH 2 CH(OH)CH 2 OH, этилендиаминотетрауксусная кислота (рис. 1). Образование химических связей между полидентатным лигандом и центральным атомом называется хелатированием или хелатообразованием. Хелатообразование - один из путей образования супрамолекулярных комплексов "гость-хозяин".

Наиболее обширный и важный класс хелатов - хелатные комплексы металлов (металлохелаты). Способность координировать лиганды присуща металлам всех степеней окисления.

Хелаты значительно устойчивее, чем близкие по природе комплексы, образованные монодентатными лигандами. Это явление называют хелатным эффектом. Во многом благодаря наличию хелатного цикла хелаты обладают уникальными физическими, химическими и биологическими свойствами. Они широко применяются в аналитической химии для определения металлов. Наночастицы, покрытые хелатообразующими соединениями, способны образовывать хелатные комплексы с гадолинием (Gd), что позволяет их использовать в качестве контрастирующего агента в ядерно-магнитной томографии. Большую роль хелаты играют в процессах жизнедеятельности: хелатами являются гемоглобин, хлорофилл, витамин B 12 .

ЭДТА - гексадентатный лиганд

Хелат, образованный анионом ЭДТА

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "хелаты" в других словарях:

хелаты — сущ., кол во синонимов: 1 • микроудобрения (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Хелаты — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

хелаты — хел аты, ов … Русский орфографический словарь

ХЕЛАТЫ — (от греч. chele клешня) . внутрикомплексные соединения органич. в в с металлами, в к рых атом металла (железа, цинка, меди или др.) связан с 2 или большим числом атомов органич. соединения (комплексообразователя, хелатного агента); используются… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

ХЕЛАТЫ — вещества, образующие с металлом комплексную соль, в которой металл закреплен по всем валентностям и пространственно находится внутри молекулы, так что его возможности вступления в реакцию снижаются. X. являются многие биополимеры, сложные… … Словарь ботанических терминов

Хелаты — (син.: комплексоны) соединения органических веществ с металлами, в которых атом металла связан с двумя или с большим числом атомов органического соединения (комплексообразователя) … Толковый словарь по почвоведению

ХЕЛАТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ — (хелаты, внутрикомплексные соединения, клешневидные соединения) (от греч. chele клешня), комплексные соединения, в к рых лиганд присоединён к центр. атому металла посредством двух или большего числа связей. Характерная особенность X. с. наличие… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Внутрикомплексные соединения — Хелат иона металла и этилендиаминтетрауксусной кислоты Хелат, Хелаты, Хелатные соединения (от лат. chelate клешня) или внутрикомплексные соединения клешневидные комплексные соединения, образуются при взаимодействии ионов металлов с полидентатными … Википедия

Хелатные соединения — Хелат иона металла и этилендиаминтетрауксусной кислоты Хелат, Хелаты, Хелатные соединения (от лат. chelate клешня) или внутрикомплексные соединения клешневидные комплексные соединения, образуются при взаимодействии ионов металлов с полидентатными … Википедия

Микроудобрения — удобрения, содержащие Микроэлементы (В, Cu, Mn, Zn, Со и др.), т. е. вещества, потребляемые растениями в небольших количествах. Подразделяются на борные, медные, марганцевые, цинковые и др., а также полимикроудобрения, в составе которых 2 … Большая советская энциклопедия

Хелатные формы минералов - что это и есть ли у них преимущества?

Все больше людей понимают, что правильнее не лечить болезни, а предупреждать. Важная роль при этом принадлежит здоровому питанию и обеспечению организма нужными минералами и витаминами. Вкладывая деньги в своё здоровье, нам хочется получить все самое лучшее и полезное.

А с этим все не так просто. Фармацевтика постоянно совершенствуется и выдаёт на прилавок необычные формы привычных макро- и микроэлементов. Элитарное место заняли хелатные формы минералов, обещающие почти полное усвоение. Попробуем разобраться что это такое и в чем преимущество этих дорогостоящих новинок фармацевтического рынка.

В какой форме минерал?

Минералы — это неорганические вещества, нужные организму для поддержания здоровья и энергии. Из школьного курса химии нам известно, что соли минералов образуют:

неорганические соединения — сульфаты, карбонаты, фосфаты, ацетаты и прочее;
органические соединения — лактаты, цитраты, аспаргинаты, малаты, пиколинаты, глюконаты и прочее.

Наука не стоит на месте, не так давно был разработан процесс хелирования минералов. Что значит хелатные минералы? Это химические соединения, где минерал прочно связан с аминокислотой, служащей в качестве транспортирующего вещества. Таким образом происходит успешная доставка минерала в нужное место организма и его усвоение.

Как помочь организму усвоить минерал

Неорганические формы минералов имеют низкую биодоступность, не более 20 %. Их усвоение напрямую зависит от кислотности желудочного сока и совместно принимаемых лекарств. У людей с пониженной кислотностью всасывания почти не происходит, а неусвоенные остатки откладываются суставах, сосудах, почках. Длительный приём чреват развитием мочекаменной болезни. Пищеварительная система реагирует на поступление неорганического минерала диареей, вздутием и запором.Такая же проблема возникает у людей, вынужденных принимать ранитидин или омепразол, снижающие выработку соляной кислоты.

Заряженные ионы металла, в частности магний и железо, вызывают раздражение желудка. Они способны разрушать некоторые лекарства и витамины. Например, приём кальция в форме карбоната и глюконата не восполняет дефицита кальция даже при употреблении повышенных доз.

Важно. Согласно статистике ВОЗ, 1,5 млрд населения планеты испытывают нехватку йода, 3 млрд человек страдают от дефицита железа, почти половина всех живущих на Земле не получают достаточное количество кальция.

Недостаток хотя бы одного минерала или витамина приводит к нарушению усвоения других и развитию множества болезней.

Человек лучше усваивает органические соединения, поскольку представляет собой органическую форму жизни. Белки-переносчики, посредством которых происходит всасывание минералов в тонком кишечнике, распознают только органику. Минералы в органической форме получаются при их вступлении в реакцию с органическими кислотами, например лимонной (цитрат) или яблочной (малат). Такие соединения хорошо усваиваются, негативные эффекты от употребления гораздо слабее.

А что такое хелатная форма витаминов и минералов? Минерал в хелатной форме входит в организм под маской аминокислоты, которая определяется как своя и усваивается на 80–90 %.

Хелатные минералы что это

В переводе с греческого халат означает «клешня». Именно так визуально выглядит эта химическая связь — ион минерала, со всех сторон захваченный клешней аминокислоты.

Хелатная форма минерала получается в результате взаимодействия положительно заряженного иона металла с комплексообразующими органическими лигандами. В их качестве могут выступать пептиды, аминокислоты, пурины, макролиды, белки, порфирины.

Для получения минеральных хелатов используются аминокислоты метионин, лизин, аспарагиновая кислота, монометионин. Минеральный комплекс с хелатным кольцом — это устойчивое и стабильное соединение. Хелатные формы минералов используются не только в минерально-витаминных комплексах, но и при производстве минеральных удобрений, косметических продуктов, противоопухолевых лекарств, для обогащения продуктов питания, в животноводстве.

Интересно. Хелатные соединения родственны человеческому организму. Например компонент крови гемоглобин по химической структуре является халатом железа. Природное соединение хлорофилл — хелат магния. С помощью современных технологий стало возможным получение любых форм таких веществ.

Все вышесказанное не означает, что неорганические формы минералов должны уйти в прошлое. Они хорошо подойдут молодым, не имеющим проблем с пищеварением. Непременным условием их усвоения является сбалансированное питание с достаточным потреблением аминокислот. Тогда организм сам произведёт хелирование. Плюсом будет невысокая стоимость минеральных добавок в неорганической форме.

Людям старшего возраста, имеющим хронические заболевания и принимающим лекарственные препараты, стоит обратить внимание на органические и хелатные минералы.

Чем отличаются минералы в виде хелатов

Хелатная форма признана самой биодоступной, так как имеет сходство с биологически активными веществами. К преимуществам хелатных форм минералов относятся их следующие ценные качества:

Металлы приобретают биологическую активность, которой не имеют в свободном состоянии.

Устойчивы при любой кислотности среды и воздействии микроорганизмов.
Проникают через плацентарный барьер и питают растущий плод.
Имеют меньшую токсичность по сравнению с другими формами химических соединений.
Не дают нерастворимого осадка.
Имеют нейтральный вкус.
Не вызывают дискомфорта в желудке.
Полностью подготовлены к усвоению организмом без предварительных биохимических превращений.

Из недостатков можно отметить только завышенную цену.

Для создания хелатных комплексов часто используется аминокислота глицин. При хелатировании минерала двумя глицинатами получается бисглицинат. Хелатные бисглицинаты отличаются прочностью, хорошей пищеварительной переносимостью и высокой биодоступностью. Исследования показали, что бисглицинат железа, в отличие аскорбата и сульфата, быстрее повышает показатели ферритина и гемоглобина. При этом требуется гораздо меньшая дозировка, что снижает число побочных эффектов.

Стоит ли использовать хелатные минералы

Если человек не принимает много лекарств, имеет нормальное пищеварение, его организм в процессе биохимических превращений самостоятельно хелатирует минерал. Хотя внутреннее хелатирование значительно замедляет и ограничивает процесс всасывания.

Приём хелатных форм минералов целесообразен в следующих случаях:

Слабое пищеварение и недостаточная выработка соляной кислоты. Хелаты усваиваются вне зависимости от концентрации соляной кислоты в желудочном соке.
Пожилой возраст. У пожилых ухудшается усвоение минералов из-за снижения выработки пищеварительных соков в желудке.
Приём лекарств. Отдельные медикаменты нарушают усвоение минералов. К ним относятся мочегонные средства, антациды и аспирин. В свою очередь минералы способны разрушать некоторые лекарства. Минералы в хелатной форме не взаимодействуют с пищей и медикаментами.

Побочные эффекты от приема хелатных форм минералов связаны с индивидуальной непереносимостью, аллергией или передозировкой.

Биологически активные добавки прочно вошли в жизнь людей, заботливо относящихся к собственному здоровью. Но иногда польза от приема не соответствует ожиданиям. Мы выяснили что такое хелатная форма витаминов и минералов. Клинические испытания подтвердили преимущества хелатных форм минералов перед неорганическими. Они в достаточной мере восполняют дефицит минералов и не откладываются в сосудах, почках и суставах.

Хелатные формы: определение, примеры, применение

Хелатные формы неорганических минералов обладают большим сходством с биологически активными веществами. Это свойство используется в сельском хозяйстве для производства удобрений и ценных пищевых добавок для домашних животных. В медицине такие соединения находят применение в качестве противоядий и БАД.

Что значит «хелатная форма»?

Хелаты представляют собой комплекс, который появляется в результате взаимодействия положительно заряженных ионов металла (центральный атом комплексообразователя) с лигандами, формирующими химические соединения с различными видами биомолекул. Проще говоря, хелаты – это сочетание минерала и сложного органического соединения. К лигандам относятся аминокислоты, пептиды, белки, пурины, порфирины, макролиды, а также их синтетические аналоги (краун-эфиры, криптанды).

У хелатообразующих лигандов должно быть более 2 функциональных групп, способных создавать ковалентные связи и кольцевую структуру с металлом. Слово «хелат» происходит от латинского chela («клешня»). Внешне форма этих химических соединений похожа на клешни краба, удерживающего минерал.

В природе наиболее яркими представителями этого типа соединений на порфириновой основе являются человеческий гемоглобин, где в качестве центра комплексообразователя выступает Fe (хелат железа), и хлорофилл (хелат магния). Современные биохимические технологии позволяют получить различные формы таких веществ.

Примеры

Выделяют 3 группы хелатных форм (в зависимости от соотношения заряда лиганда и иона металла).

Катионные. Наиболее распространенные представители – соединения полиаминов с ионами металлов. Лигандирующий агент в этом случае является нейтральным, поэтому общий заряд соединения определяется центральным ионом.
Анионные. Типичные анионные хелаты – комплексы на основе этилендиаминотетрауксусной кислоты (ЭДТА).
Нейтральные (внутрикомплексные соединения). Центральный положительный заряд нейтрализуется присоединением равного количества отрицательно заряженных лигандов, при этом образуется «внутренняя соль».

Многие металлы формируют устойчивые хелаты, которые способны к соединению в высокомолекулярные вещества. Этот эффект применяется для синтеза многокомпонентных высокодисперсных оксидных материалов, используемых для производства диэлектриков, высокотемпературных сверхпроводников и покрытий.

Биологические свойства

Минералы в хелатной форме – это вещества, обладающие рядом ценных характеристик, таких как:

Высокая устойчивость при различной кислотности среды и под воздействием микроорганизмов.
Хорошая адсорбция и растворимость в воде.
Биологическая активность металлов, несвойственная им в свободном состоянии.
Меньшая токсичность по сравнению с другими формами соединений.
Высокая биодоступность, то есть хорошая усвояемость как для растений, так и для животных.
Отсутствие нерастворимого осадка.

Усваивание минералов в основном происходит в тонком кишечнике, а более устойчивая форма хелатных соединений защищает их от разрушения соляной кислотой в желудке. Данное свойство используется в медицине и животноводстве для восполнения дефицита микроэлементов.

Производство

Хелатные формы соединений получают при помощи хелации (или хелатирования). Этот термин не является общепризнанным в химической науке. Наиболее простым способом служит перемешивание растворов солей металлов с хелирующими агентами. В качестве последних чаще всего используются такие органические вещества, как:

нитрилотриуксусная, этилендиаминтетрауксусная и этиленгликольтетрауксусная кислота;
трис (карбоксиметил) этилендиамин;
оксиэтилидендифосфоновая кислота;
лизин;
метионин и другие.

Аминокислоты и мелкие пептиды приготавливают под воздействием ферментов в лабораторных условиях. При осуществлении процесса хелирования учитывают следующие параметры:

температура;
соотношение веществ;
растворимость аминокислоты.

Хелатный комплекс в виде осадка промывают в дистиллированной воде, а затем высушивают.

Применение в агрономии

Хелатные удобрения обладают следующими преимуществами:

Близкое сродство с биологическими структурами, благодаря чему вещества легко проникают через клеточные мембраны растений.
Улучшенная растворимость.
Меньший расход хелатных удобрений по сравнению с обычными солями.
Возможность как корневой, так и внекорневой подкормки.
Повышение всхожести семян.
Низкая фитотоксичность.
Устойчивость при различных уровнях кислотности почвы.
Хорошая совместимость с другими химикатами, пестицидами.

Наибольшее значение имеет хелатное железо, так как этот элемент содержится в тканях растений в более значительном количестве, чем другие металлы. Его дефицит приводит к развитию многих заболеваний, в том числе хлороза. Применяются и другие хелаты – меди, цинка, бора, стимулирующие рост растений и образование завязей. На ранних сроках вегетации целесообразно проводить подкормку хелатным кальцием, который способствует развитию корневой системы.

Использование в животноводстве

Хелатные формы микроэлементов применяют для витаминизации питания всех видов сельскохозяйственных животных и птиц. Эти вещества в малых концентрациях способны замещать до 40 % неорганических минералов и оказывают следующее влияние:

повышение иммунных сил во время болезни, беременности самок или в неблагоприятных условиях;
улучшение репродуктивной функции;
уменьшение количества соматических клеток в молоке, что повышает его качество (термоустойчивость и другие технологические свойства);
ускорение роста молодняка.

Хелатное железо, в отличие от его сульфата, способно легко проникать через плацентарный барьер. Согласно проведенным исследованиям, добавление этого витамина в рацион свиноматок способствует в дальнейшем рождению поросят с большим весом и предотвращают у них развитие дефицита железа.

В результате применения хелата магния отмечается улучшение качества туши животных, снижение жировых отложений. Соединения меди и марганца помогают в профилактике хондроматоза костей и поражения сердечно-сосудистой системы у домашних птиц.

Лекарственные препараты

В медицине хелатные формы соединений используют в следующих целях:

Антидоты при острых и хронических отравлениях тяжелыми металлами и другими ядами ("Унитиол", "Тетацин-кальций"). При их приеме происходит связывание вредных веществ в замкнутые комплексы хелатного типа.
Противоопухолевые средства ("Цисплатин" и другие). Лекарства проникают в ядра пораженных клеток, образуют устойчивое соединение с ДНК, что препятствует их самовоспроизведению.
Витаминные препараты (чаще всего хелатный кальций и железо).

В отличие от свободных ионов металлов, данные вещества не образуют соединения с другими химическими элементами в желудке и кишечнике, поэтому они лучше усваиваются в организме человека. В связи с этим на основе хелатов возможно создание лекарственных средств и БАД нового поколения.

Хелатные соединения

Хелат, Хелаты, Хелатные соединения (от лат. chelate — клешня) или внутрикомплексные соединения — клешневидные комплексные соединения, образуются при взаимодействии ионов металлов с полидентатными (то есть имеющими несколько донорных центров) лигандами. Хелаты содержат центральный ион (частицу) — комплексообразователь и координированные вокруг него лиганды. Хелаты используют в химии для разделения, концентрирования и аналитического определения различных элементов.

См. также

Хелаты, или циклические комплексные соединения. Хелатами называют комплексные соединения, внутрення сфера которых состоит из циклических группировок, включающих комплексообразователь. Например, a-аминоуксусная кислота (глицин) может реагировать с гидроксидом меди с образованием сине-фиолетового прочного комплекса, растворимого в воде:

Cu(OH)2 + 2 NH2CH2COOH = [Cu(NH2CH2COO)2] + 2 H2O

Лиганд NH2CH2COO- (глицинат-ион) относят к категории бидентатных лигандов, образующих две химические связи с комплексообразователем – через атом кислорода карбоксильной группы и через атом азота аминогруппы. Внутренняя сфера комплекса содержит два замкнутых пятичленных цикла, в связи с чем полученный комплекс отличается высокой устойчивостью. Константа образования диглицинатомеди(II) b2 равна 1,8 . 1015. Важное значение в химико-аналитической практике имеет открытая Л. А. Чугаевым реакция взаимодействия диметилглиоксима с катионами никеля(II) в аммиачной среде, приводящая к образованию малорастворимого ярко-красного комплексного соединения - бис(диметилглиоксимато)никеля(II)

Функции лиганда в этом комплексном соединении выполняет диметилглиоксимат-анион

образующий две химические связи с комплексообразователем, вследствие чего получаются два пятичленных циклических фрагмента, упрочняющих комплекс.

Строение получаемого хелата плоское; благодаря внутримолекулярным водородным связям (между лигандами) образуются еще две шестичленные циклические группировки, включающие атомы никеля и стабилизирующие частицу комплекса.

Реакция Чугаева очень чувствительна и селективна по отношению к катионам никеля(II) и позволяют уверенно определить его присутствие в любых химических объектах, а получаемый хелатный комплекс используется как пигмент.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Хелатные соединения" в других словарях:

ХЕЛАТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ — (хелаты внутрикомплексные соединения, клешневидные соединения) (от греч. chele клешня), комплексные соединения, в которых лиганд присоединен к центральному атому металла посредством двух или большего числа связей. Характерная особенность хелатных … Большой Энциклопедический словарь

хелатные соединения — (хелаты, внутрикомплексные соединения, клешневидные соединения) (от греч. chēlē клешня), комплексные соединения, в которых лиганд присоединён к центральному атому металла посредством двух или большего числа связей. Характерная особенность… … Энциклопедический словарь

Хелатные соединения — (от греч. chele клешня) клешневидные соединения, один из классов химических комплексных соединений; то же, что Внутрикомплексные соединения … Большая советская энциклопедия

Клешневидные соединения — хелатные соединения, один из классов химических комплексных соединений; то же, что Внутрикомплексные соединения … Большая советская энциклопедия

Соединения внутрикомплексные — комплексные циклические (хелатные, клешневидные) соединения, содержащие внутрисферные поликоординационные заместители, присоединенные к центральному атому металла как за счет главной валентности (замещение водорода), так и за счет побочной (через … Толковый словарь по почвоведению

внутрикомплексные соединения — то же, что хелатные соединения. * * * ВНУТРИКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ВНУТРИКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, то же, что хелатные соединения (см. ХЕЛАТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) … Энциклопедический словарь

Внутрикомплексные соединения — клешневидные соединения, хелатные соединения, один из классов комплексных соединений (См. Комплексные соединения). Классический пример В. с. гликоколят меди Адденд (радикал гликокола строения NH2CH2COO ) присоединяется к … Большая советская энциклопедия

ВНУТРИКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ — то же, что хелатные соединения … Большой Энциклопедический словарь

Читайте также: