螯合效應

螯合(Chelation)

螯合(Chelation)
國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師

螯合是一種金屬離子與陰離子或分子特定的結合方式,涉及單一中心原子與多牙配位基之間形成至少兩個以上的多重配位共價鍵。這類的配位基多半為有機化合物,稱為螯合基(chelants)或螯合劑(chelating agents)。在1920年Mogan & Drew最早使用”有螯的”(chelate)這個詞,衍生自龍蝦或甲殼類動物的大鉗,此名稱暗示多牙基像螃蟹一樣用兩隻大鉗緊緊夾住獵物般箝住中心原子,如此在結構上可形成一雜環,如圖一所示。

圖一:螯合物(取自http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/chelate.html)

圖一:螯合物(取自http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/chelate.html)

自然界中的金屬螯合作用(Chelation in nature)

自然界中的金屬螯合作用(Chelation in nature)
國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師

就生物化學及微生物領域而言,所有的金屬酶其特徵均為金屬與肽或輔基螯合,像血紅素及葉綠素中的紫質環都屬於這類的螯合劑。細菌與其宿主都需吸收微量元素來維持生長,例如鐵是細菌許多必需酵素的輔酶,細菌須吸收它才能啟動這些酵素催化細菌所需的生化反應,以維持存活生長。細菌為了跟宿主競爭環境中少量的鐵,會合成及釋放一種低分子量、對鐵有高親和力的化合物,稱為螯鐵蛋白(Siderophore)。其中Enterobactin是目前已知最強的水溶性鐵離子螯合基,其結構如圖一所示。

圖一、 鐵螯合蛋白Enterobactin的結構

圖一、 鐵螯合蛋白Enterobactin的結構