Ванадата

Координационный комплекс ванадия

В химии ванадат — это анионный координационный комплекс ванадия . Часто ванадатом называют оксоанионы ванадия , большинство из которых находятся в наивысшей степени окисления +5. Комплексы [V(CN) ₆ ] ³⁻ и [V ₂ Cl ₉ ] ³⁻ называются гексацианованадатом(III) и нонахлордиванадатом(III) соответственно .

Простой ион ванадата — это тетраэдрический ортованадат-анион, VO3−4(который также называется ванадат(V)), который присутствует, например, в ортованадате натрия и в растворах V2O5 в сильном основании ( pH  >13 ^[1] ). Традиционно этот ион представлен одинарной двойной связью, однако это резонансная форма , поскольку ион представляет собой правильный тетраэдр с четырьмя эквивалентными атомами кислорода.

_{Кроме того ,} существует ряд ионов полиоксованадата, которые включают дискретные ионы и «бесконечные» полимерные ионы. ^[2] Существуют также ванадаты, такие как ванадат родия, RhVO4 , который имеет статистическую структуру рутила , где ионы Rh3 ⁺ и V5 ⁺ случайным образом занимают позиции Ti4 ⁺ в решетке рутила, ^[3] которые не содержат решетку катионов и уравновешивающих анионов ванадата, а являются смешанными оксидами .

В химической номенклатуре, когда в названии присутствует слово «ванадат», это указывает на то, что соединение содержит анион с центральным атомом ванадия, например, гексафторованадат аммония — общепринятое название для соединения [NH ₄ ] ₃ [VF ₆ ] , которое по классификации ИЮПАК называется гексафторованадат (III) аммония.

Примеры оксованадат-ионов

Вот некоторые примеры дискретных ионов:

• VO3−4«ортованадат», тетраэдрический. ^[2]
• В ₂ О4−7«пированадат», тетраэдры VO ₄ с общими углами , похожие на дихромат- ион ^[2]
• В ₃ О3−9, циклический с тетраэдрами VO ₄ , объединенными вершинами ^[4]
• В ₄ О4−12, циклический с тетраэдрами VO ₄ , объединенными вершинами ^[5]
• В ₅ О3−14, тетраэдры VO ₄ с общим углом ^[6]
• В ₆ О6−18, кольцо. ^[7]
• В ₁₀ О6−28«декаванадат», октаэдры VO ₆ с общими ребрами и вершинами ^[2]
• В ₁₂ О4−32
• В ₁₃ О3−34, слитые октаэдры VO ₆ ^[8]
• В ₁₈ О12−42^[9]

Вот некоторые примеры полимерных «бесконечных» ионов:

• [ГОЛОС
  ₃]^{н −}
  _ннапример, NaVO ₃ , метаванадат натрия ^[2]
• [В
  ₃О
  ₈]^{н −}
  _нв CaV ₆ O ₁₆ ^[10]

В этих ионах ванадий проявляет тетраэдрическую, квадратно-пирамидальную и октаэдрическую координацию. В этом отношении ванадий проявляет сходство с вольфраматом и молибдатом , тогда как хром, однако, имеет более ограниченный диапазон ионов.

Водные растворы

Растворение пентаоксида ванадия в сильнощелочном водном растворе дает бесцветный VO3−4ion. При подкислении цвет этого раствора постепенно темнеет от оранжевого до красного при pH около 7. Коричневый гидратированный V2O5 осаждается около pH 2, повторно растворяясь с образованием светло-желтого раствора, содержащего ион [VO ₂ (H ₂ O) ₄ ] ⁺ . Количество и идентичность оксианионов, которые существуют между pH 13 и 2, зависят от pH, а также от концентрации. Например, протонирование ванадата инициирует серию конденсаций с образованием ионов полиоксованадата: ^[2]

• pH 9–12: HVO2−4, В ₂ О4−7
• _pH 4–9 : H2VO−4, В ₄ О4−12, HV ₁₀ О5−28
• _pH 2–4 : H3VO4 , _H2V10O​​​_​​4−28

Фармакологические свойства

Ванадат является мощным ингибитором некоторых АТФаз плазматической мембраны , таких как Na ⁺ /K ⁺ -АТФаза и Ca ²⁺ -АТФаза ( PMCA ). Действуя как аналог фосфата в переходном состоянии, ванадат подвергается нуклеофильной атаке водой во время переноса фосфорила, по сути, «захватывая» АТФазы P-типа в их фосфорилированном состоянии E2. ^{[11] [12]} Он также ингибирует активность MgАТФазы скелетных мышц актомиозина ^[13] и генерацию кальций-активируемой силы актомиозином в неповрежденном сократительном аппарате скелетных мышц. ^[14] Однако он не ингибирует другие АТФазы, такие как SERCA (сарко/эндоплазматическая ретикулумная Ca ²⁺ -АТФаза) или митохондриальная АТФаза. ^{[15] [16] [17]}

Ссылки

1. Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
2. Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
3. Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6 
4. Hamilton EE; Fanwick PE; Wilker JJ (2002). «Неуловимый ванадат (V3O9)3−: изоляция, кристаллическая структура и поведение неводных растворов». J. Am. Chem. Soc. 124 (1): 78–82. doi :10.1021/ja010820r. PMID  11772064.
5. G.-Y. Yang, D.-W. Gao, Y. Chen, J.-Q. Xu, Q.-X. Zeng, H.-R. Sun, Z.-W. Pei, Q. Su, Y. Xing, Y.-H. Ling и H.-Q. Jia (1998). "[Ni(C ₁₀ H ₈ N ₂ ) ₃ ]2[V ₄ O ₁₂ ]·11H ₂ O". Acta Crystallographica C . 54 (5): 616–618. Bibcode :1998AcCrC..54..616Y. doi :10.1107/S0108270197018751.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
6. VW Day; Walter G. Klemperer ; OM Yaghi (1989). "Новый структурный тип в химии полиоксоанионов: синтез и структура V
   ₅О³⁻
   ₁₄анион». J. Am. Chem. Soc. 111 (12): 4518. doi :10.1021/ja00194a068.
7. Guang-Chuan Ou.; Long Jiang; Xiao-Long Feng; Tong-Bu Lu (2009). «Макроциклические металлические комплексы с полиоксоанионом ванадия: от одномерных до трехмерных структур». Dalton Transactions . 1 (1): 71–76. doi :10.1039/B810802A. PMID  19081973. S2CID  35209358.
8. Hou D.; Hagen KD; Hill CL (1992). "Тридекаванадат, [V ₁₃ O ₃₄ ] ³⁻ , новый высокопотенциальный изополиванадат". J. Am. Chem. Soc. 114 (14): 5864. doi :10.1021/ja00040a061.
9. Мюллер А.; Сессоли Р.; Крикемейер Э.; Бёгге Х.; Мейер Й.; Гаттески Д.; Парди Л.; Вестфаль Й.; Ховемайер К.; Ролфинг Р.; Дёринг Й; Хелльвег Ф.; Бейгхольт К.; Шмидтманн М. (1997). "Полиоксованадаты: высокоядерные спиновые кластеры с интересными системами хозяин–гость и различными электронными популяциями. Синтез, организация спина, магнетохимия и спектроскопические исследования". Inorg. Chem. 36 (23): 5239. doi :10.1021/ic9703641.
10. Жуанно, С.; Вербер, А.; Гийомар, Д. (2003). «О новом ванадате кальция: синтез, структура и поведение при внедрении Li». Журнал химии твердого тела . 172 (1): 116–122. Bibcode : 2003JSSCh.172..116J. doi : 10.1016/S0022-4596(02)00164-0.
11. Кюльбрандт, Вернер (апрель 2004 г.). «Биология, структура и механизм АТФаз P-типа». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 5 (4): 282–295. doi :10.1038/nrm1354. ISSN  1471-0072. PMID  15071553. S2CID  24927167.
12. Дэвис, Дуглас Р.; Хол, Вим ГДж (2004-11-19). «Сила ванадата в кристаллографических исследованиях ферментов переноса фосфорила». FEBS Letters . 577 (3): 315–321. doi : 10.1016/j.febslet.2004.10.022 . ISSN  0014-5793. PMID  15556602.
13. Goodno, CC; Taylor, EW (1982). «Ингибирование актомиозиновой АТФазы ванадатом». Труды Национальной академии наук США . 79 (1): 21–25. Bibcode : 1982PNAS...79...21G. doi : 10.1073/pnas.79.1.21 . PMC 345653. PMID  6459580 . 
14. Wilson, GJ; Shull, SE; Cooke, R. (1995). «Подавление мышечной силы ванадатом». Biophysical Journal . 68 (1): 216–226. Bibcode : 1995BpJ....68..216W. doi : 10.1016/ S0006-3495 (95)80177-3 . PMC 1281679. PMID  7711244. 
15. Luo D.; Nakazawa M.; Yoshida Y.; Cai J.; Imai S. (2000). «Влияние трех различных ингибиторов АТФазы насоса Ca ²⁺ на вызванные сокращения в аорте кролика и активность АТФаз насоса Ca ²⁺ в аорте свиньи». Общая фармакология: сосудистая система . 34 (3): 211–220. doi :10.1016/S0306-3623(00)00064-1. PMID  11120383.
16. Bowman BJ; Slayman CW (1979). «Влияние ванадата на АТФазу плазматической мембраны Neurospora crassa». Журнал биологической химии . 254 (8): 2928–2934. doi : 10.1016/S0021-9258(17)30163-1 . PMID  155060.
17. Аурелиано, Мануэль; Кранс, Дебби К. (2009). «Декаванадат (V10O6−28) и оксованадаты: оксометаллаты со многими биологическими активностями». Журнал неорганической биохимии . 103 (4): 536–546. doi :10.1016/j.jinorgbio.2008.11.010. ISSN  0162-0134. PMID  19110314.