1、胆红素的配位化学1、前言（目的、意义）胆红素(简称BR)是胆色素的一种，它是人胆汁中的主要色素，呈橙黄色。它是体内铁卟啉化合物的主要代谢产物，有毒性，可对大脑和神经系统引起不可逆的损害，但也有抗氧化剂功能，可以抑制亚油酸和磷脂的氧化。胆红素是临床上判定黄疸的重要依据，也是肝功能的重要指标。3胆红素是生物体内一种重要的物质,它和金属离子的配位对生物体内结石的形成起着至关重要的作用。它的许多生化功能与药理作用与金属离子有关，即胆红素金属离子的相互作用对人体及动物的生理有着直接或间接的影响,如胆红素钙配合物是人体结石的主要成分,也可利用胆红素与金属离子的相互作用治疗黄疸病等。胆红素还是人工牛黄的主要
2、成份,具有较高的药用价值。2.立题依据（国内外的进展、成果、突破、发展趋势）目前胆红素的研究制取和应用等方面均已经取得了较大的成果。在提取方面，已有约30 多种方法，如：从人的胆汁中提取胆红素的直快法、胆红素常温制取工艺方法、高分子树脂型胆红素吸附剂的制备方法、活猪体外引流胆汁的装置及胆红素的提取工艺方法以及碱化游离-氯仿萃取制胆红素技术等。2胆红素分子的配位点有( NH, C =O , -COOH) ,它们通过这些位点容易和金属离子产生配位,自身也易于形成分子内和分子间氢键,所以胆红素分子很容易异构化。BR 分子中有多个配位原子和配位基团,在不同的溶液体系中，BR 对金属离子的配位位置不同,
3、它们可以形成11 ，12 ,21 或非计量配合物。其结构有平面型，有立体型，这与配比及金属离子的性质有关.当配比为11 时，某些金属离子的BR 配合物为平面正方型结构,而有的则为四面体或八面体。金属离子与BR 配位后，会影响BR 的稳定性，促使BR 氧化为BV，破坏BR 的分子内氢键，从而引起BR 光谱的变化。2关于BR 与金属离子的研究，许多文献均有报道，由于BR 分子中含有多个配位基团和配位原子，容易发生异构化作用，因此，BR 与金属离子的作用非常复杂. 本文主要综述了胆红素在溶液中及在膜/ 水界面下与金属离子的配位。溶液中胆红素与金属离子的配位化学：由于BR 在强碱条件下易被氧氧化，在中
4、性成或偏酸性溶液的溶解性差以及BR 的配位能力较弱等因素，BR 与金属离子的配位一般都在弱碱介质中进行，如选择偏碱性磷酸钠缓冲溶液(pH = 9. 5)，并对溶液进行通氮除氧。在以上条件下，考察了BR 与Fe3 +，Cu2 +，Cd2 +，Hg2 +，Ni2 +，Co2 +，Ti +，Ag + 和Mn2 + 等离子的配位情况，前几种离子可与BR 形成配合物，采用等摩尔系列图法测试了这些配合物的组成，结果表明，BR 与这些金属离子均以11 配合，即BR + Mn + e MBRn + 。1配合物的研究方法：对BR 配合物的研究手段主要为紫外可见光谱，FT - IR，ESR 谱和电化学方法等；拉曼
5、光谱对分子骨架的振动敏感，被广泛应用；表面增强拉曼散射（SERS）技术也逐渐成为研究界面化学和低浓度生物分子的有力手段.5研究者用表面增强拉曼光谱研究了银溶胶中BR 与过渡金属Fe2 + 、Ni2 + 、Co2 + 的配合物. 发现在游离BR 中加入过渡金属离子，会立即形成平面正方形配合物，BR 与金属离子的配比为1：1：1。研究者在pH= 6.0 6.2 的情况下通过表面增强拉曼光谱发现ZnBR，CdBR 的峰位移动很小，推断BR 中连接吡咯环的-CH2 - 不可能发生氧化，而提高碱的浓度则可被氧化。研究者联用近红外激发傅立叶变换拉曼光谱（NIRFT Raman）与表面增强拉曼光谱技术在银溶
6、胶中测得BR 及其配合物Na2BR，CaBR 的SERS 光谱，结果表明：H2BR，Na2BR 与CaBR 以内酰胺环的C - O/ NH 及吡咯环上羧基- COOH 为吸附点。BR在溶液中对金属离子的配位情况是非常复杂的，这种复杂性主要来自于BR 分子结构特点及其不稳定性. BR 分子有多个配位点，BR 分子在不同介质中可形成不同程度的分子内氢键，可以发生异构化作用，发生氧化降解等，这些变化均影响了BR 对金属离子的配位作用. 而反之，金属离子通过对BR 的配位，对BR 的性质及上述变化作用产生了显著的影响。BR 对稀土离子的配位：近年来随着稀土农用、药用在我国的发展，稀土离子已通过很多途径
7、进入人体，稀土离子还有类似于钙离子的生物化学性质，可作为生物无机化学中钙离子的探针，因此，研究BR 与稀土离子的相互作用有助于研究胆结石。BR在分析化学和胆结石的研究中均有应用，胆红素配位化学的应用研究主要集中在胆结石的研究上。63、结论（心得、体会）人们对胆红素及其配合物进行了深入的研究,以期能找出胆红素与金属离子的作用机理及其与胆结石形成的关系,遏制人体胆结石的形成,但由于胆红素与金属离子相互作用的多样性和复杂性,人们对胆结石的形成机理还没有得出一个很好的理论,只是近几年来,国外有人提出,胆结石的形成和胆红素金属配合物与蛋白质、糖等在它们各自的活性位点发生相互的结合有关,而参与其中的蛋白质
8、、糖种类非常多,有的促进结石生长,有的抑制结石生长,这使得结石形成机制的研究变得异常复杂但却有了将其解释清楚的可能。4游离的BR 在水溶液及有机溶剂中的荧光效率极低，但最近的研究发现，游离BR于室温下，在碱性水溶液中经适当处理后，能产生强的特征荧光，其激发峰与荧光峰位置不受碱浓度、光照、热处理等因素影响，但BR的荧光强度因处理条件不同而产生显著的差异。5那么，也许我们可以将胆红素的发光效应应用于生物等方面的科学研究。通过对胆红素的认识，我了解到了很多之前自己一点也不了解的生物、药物等方面的知识，意识到了药物配位化学和生物配位化学的丰富性和重要性。并且，论文的提交也就意味着本学期配位化学课程已经
9、结束。一个学期的学习，让我对配位化学有了更深入的认识，但是，课程的结束绝不意味着配位化学的学习已经结束。配位化学在生活中的重要性是毋庸置疑的，它涉及到很多的领域，应用更是广泛，本专业其他课程也或多或少都涉及到配位化学的相关知识，可以说没有配位化学其他的化学课程也无法顺利展开。学无止境，希望自己以后能学习更多的与配位化学有关的知识并应用到生活中。参考文献【1】 曾百肇，刘壮，张悟铭等.胆红素、胆绿素与金属离子的作用机制初探 J ;高等学校化学学报；1993,14（10）1370-1373.【2】 朱少迪，郑文杰，黄宁兴.胆红素金属配合物的合成和表征J；广州化工；1996,24（4）：1-10.【3】 黄海萍，谭桂山.人工牛黄中胆红素的研究进展J;中国药事，2005,19（2）114-116【4】雷远江、欧阳健明、郑文杰等.胆红素的配位化学及其应用研究进展.昆明理工大学学报，2002.04【5】郑文杰、杨芳，曾鑫华.胆红素的结构、发光与配位化学(综述).暨南大学学报（自然科学版） ，2000.05【6】张能荣,胆红素的药理作用J.生化药物杂志,1989.13.
