Gecheleerde vorme van anorganiese minerale is baie soortgelyk aan biologies aktiewe stowwe. Hierdie eiendom word in die landbou gebruik vir die vervaardiging van kunsmis en waardevolle voedselaanvullings vir troeteldiere. In medisyne word sulke verbindings as teenmiddels en dieetaanvullings gebruik.
Wat beteken "gecheleerde vorm"?
Chelate is 'n kompleks wat voorkom as gevolg van die interaksie van positief gelaaide metaalione (die sentrale atoom van die kompleksvormende middel) met ligande wat chemiese verbindings met verskeie tipes biomolekules vorm. Eenvoudig gestel, chelate is 'n kombinasie van 'n mineraal en 'n komplekse organiese verbinding. Ligande sluit aminosure, peptiede, proteïene, puriene, porfiriene, makroliede in, sowel as hul sintetiese analoë (kroon-eters, kriptande).
Chelerende ligande moet meer as 2 funksionele groepe hê wat in staat is om kovalente bindings en 'n ringstruktuur met die metaal te skep. Die woord "chelaat" kom van die Latynse chela ("klou"). Uiterlik is die vorm van hierdie chemiese verbindings soortgelyk aan die kloue van 'n krap wat 'n mineraal vashou.
In die natuur, die heldersteverteenwoordigers van hierdie tipe porfirien-gebaseerde verbindings is menslike hemoglobien, waar Fe (ysterchelaat) en chlorofil (magnesiumchelaat) as die middelpunt van die komplekserende middel optree. Moderne biochemiese tegnologieë maak dit moontlik om verskeie vorme van sulke stowwe te verkry.
Voorbeelde
Daar is 3 groepe chelaatvorme (afhangende van die verhouding van die lading van die ligand en die metaalioon).
- Kationies. Die mees algemene verteenwoordigers is verbindings van poliamiene met metaalione. Die liganderingsmiddel in hierdie geval is neutraal, dus word die totale lading van die verbinding deur die sentrale ioon bepaal.
- Anionies. Tipiese anioniese chelate is komplekse gebaseer op etileendiaminotetraasynsuur (EDTA).
- Neutraal (intra-komplekse verbindings). Die sentrale positiewe lading word geneutraliseer deur 'n gelyke aantal negatief gelaaide ligande by te voeg, en vorm dus 'n "binne sout".
Baie metale vorm stabiele chelate wat in staat is om in makromolekulêre stowwe te kombineer. Hierdie effek word toegepas op die sintese van multikomponent hoogs verspreide oksiedmateriale wat gebruik word vir die vervaardiging van diëlektrika, hoë-temperatuur supergeleiers en bedekkings.
Biologiese eienskappe
Gecheleerde minerale is stowwe wat 'n aantal waardevolle eienskappe het, soos:
- Hoë weerstand teen verskeie suurheid van die omgewing en onder die invloed van mikroörganismes.
- Goeie adsorpsie en oplosbaarheid in water.
- Biologiese aktiwiteit van metale, ongewoon vir hulle in die vrye staat.
- Minder toksisiteit in vergelyking met ander vorme van verbindings.
- Hoë biobeskikbaarheid, d.w.s. goeie verteerbaarheid vir beide plante en diere.
- Geen onoplosbare sediment nie.
Minerale word meestal in die dunderm geabsorbeer, en die meer stabiele chelaatvorm beskerm hulle teen vernietiging deur soutsuur in die maag. Hierdie eiendom word in medisyne en veeteelt gebruik om te vergoed vir mikrovoedingstoftekorte.
Production
Gecheleerde vorme van verbindings word verkry deur chelering (of chelering). Hierdie term word nie algemeen erken in die chemiese wetenskap nie. Die eenvoudigste metode is om oplossings van metaalsoute met chelaatvormende middels te meng. As laasgenoemde, organiese stowwe soos:
- nitrilotriasyn, etileendiamientetraasyn en etileenglikoltetraasynsuur;
- tris (karboksimetiel) etileendiamien;
- hidroksiedifosfonsuur;
- lysine;
- metionien en ander.
Aminosure en klein peptiede word onder die invloed van ensieme in die laboratorium voorberei. Wanneer die chelasieproses geïmplementeer word, word die volgende parameters in ag geneem:
- suurheid van die omgewing (indien nodig, voeg alkali by);
- temperatuur;
- stofverhouding;
- aminosuuroplosbaarheid.
Die gepresipiteerde chelaatkompleks word in gedistilleerde water gewas en dan gedroog.
Agronomiese toepassings
Chelated kunsmisstowwe het die volgende voordele:
- Nuwe affiniteit met biologiese strukture, waardeur stowwe maklik plantselmembrane binnedring.
- Verbeterde oplosbaarheid.
- Minder verbruik van gecheleerde kunsmisstowwe in vergelyking met konvensionele soute.
- Moontlikheid van beide wortel- en blaarvoeding.
- Verhoog saadontkieming.
- Lae fitotoksisiteit.
- Stabiliteit op verskillende vlakke van grondsuurheid.
- Goeie verenigbaarheid met ander chemikalieë, plaagdoders.
Gecheleerde yster is van die grootste belang, aangesien hierdie element in plantweefsels in groter hoeveelhede as ander metale aangetref word. Die tekort daarvan lei tot die ontwikkeling van baie siektes, insluitend chlorose. Ander chelate word ook gebruik - koper, sink, boor, wat plantgroei en die vorming van eierstokke stimuleer. In die vroeë stadiums van die groeiseisoen is dit raadsaam om met gecheleerde kalsium te voed, wat die ontwikkeling van die wortelstelsel bevorder.
Dieregebruik
Gecheleerde vorme van mikro-elemente word gebruik om die voeding van alle soorte plaasdiere en voëls te versterk. Hierdie stowwe in klein konsentrasies kan tot 40% van anorganiese minerale vervang en het die volgende effek:
- versterk immuunkrag tydens siekte, swangerskap van vroue of in ongunstige toestande;
- verbetering van voortplantingsfunksie;
- afname in die aantal somatiese selle in melk, wat die kwaliteit daarvan verbeter (termiese stabiliteit en ander tegnologiese eienskappe);
- versnelling van groei van jong diere.
Gecheleerde yster, anders as sy sulfaat, kan maklik die plasentale versperring oorsteek. Studies het getoon dat die toevoeging van hierdie vitamien by die dieet van sôe latere geboorte van varkies met 'n groot gewig bevorder en verhoed dat hulle 'n ystertekort ontwikkel.
As gevolg van die gebruik van magnesiumchelaat is daar 'n verbetering in die kwaliteit van dierekarkasse, 'n afname in liggaamsvet. Koper- en mangaanverbindings help om beenchondromatose en kardiovaskulêre siekte by pluimvee te voorkom.
Dwelms
In medisyne word chelaatvorme van verbindings vir die volgende doeleindes gebruik:
- Teenmiddels vir akute en chroniese vergiftiging met swaar metale en ander gifstowwe ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Wanneer dit geneem word, word skadelike stowwe in geslote chelaat-tipe komplekse gebind.
- Antineoplastiese middels ("Cisplatin" en ander). Dwelms dring die kerne van aangetaste selle binne, vorm 'n stabiele verbinding met DNA, wat verhoed dat hulle self voortplant.
- Vitamienpreparate (meestal gecheleerde kalsium en yster).
Anders as vry metaalione, vorm hierdie stowwe nieverbindings met ander chemiese elemente in die maag en ingewande, sodat hulle beter in die menslike liggaam geabsorbeer word. In hierdie verband, gebaseer op chelate, is dit moontlik om medisyne en dieetaanvullings van 'n nuwe generasie te skep.
