Gıda işlemede kullanılan kimyasallar için tecrit edici madde. (Bir kenetleyici, gıdaların kalitesini ve stabilitesini geliştiren bir gıda katkı maddesidir.
Bir sekestran, gıdadaki yağların oksidasyonunu önleyebilen çok değerli metal iyonları, özellikle bakır, demir ve nikel içeren şelat kompleksleri oluşturur.
Tutucular bir tür koruyucudur.)
Şelasyon, iyonların ve moleküllerin metal iyonlarına bağlanması türüdür.
Bir polidentat (çoklu bağlı) ligand ile tek bir merkezi atom arasında iki veya daha fazla ayrı koordinat bağının oluşumunu veya varlığını içerir.
Bu ligandlara şelat maddeleri, şelatörler, kenetleme ya da kenetleme maddeleri denir. Bunlar genellikle organik bileşiklerdir .
Şelasyon, besin takviyeleri sağlama gibi uygulamalar, MRI taramasında kontrast maddeleri olarak toksik metallerin vücuttan uzaklaştırılması için şelasyon tedavisinde, homojen katalizörler kullanılarak üretimde, metallerin çıkarılmasına yardımcı olmak için kimyasal su arıtımında ve gübrelerde faydalıdır.

Şelat efekti

İki bağı olan bir metale kenetlenen etilendiamin ligandı

Güncel haberlerimizi tiktok hesabımızdan takip edebilirsiniz

Şelatlayıcı olmayan metilamin (solda) ve şelatlayıcı etilendiamin (sağda) ligandları olan Cu2 + kompleksleri
Şelat etkisi, aynı metal için benzer şelatsız (monodentat) ligandların bir koleksiyonunun afinitesine kıyasla, bir metal iyonu için kenetleme ligandlarının artmış afinitesidir.
Şelat etkisini destekleyen termodinamik prensipler , etilendiamin (en) ve metilamine karşı bakırın (II) zıt afiniteleri ile gösterilmiştir.
(1) Cu 2+ + en ⇌ [Cu (en)] 2+
(2) Cu + 2 + 2 MeNH 2 ⇌ [Cu (MeNH 2 ) 2 ] 2+
(1) 'de etilendiamin, bakır iyonu ile bir şelat kompleksi oluşturur. Beş üyeli CUC oluşumuna şelasyon sonuçları 2 K 2 halka.
(2) 'de, bidentat ligandı, yaklaşık olarak aynı donör gücüne sahip iki monodentat metilamin ligandı ile değiştirilir, bu da Cu-N bağlarının iki reaksiyonda yaklaşık olarak aynı olduğunu gösterir.
Termodinamik şelat etkisi tarif yaklaşım dikkate denge sabitini büyük denge sabiti, kompleksin daha yüksek konsantrasyonda: reaksiyon için.
(3) [Cu (en)] = β 11 [Cu] [en]
(4) [Cu (MeNH 2 ) 2 ] = β 12 [Cu] [MeNH 2 ] 2

Gösterimin basitliği için elektrik yükleri atlanmıştır.
Köşeli parantezler konsantrasyonu gösterir ve stabilite sabitleri β alt yapıları kompleksin stokiyometrisini gösterir.
Tüm analitik konsantrasyonu metilamin iki katı etilendiamin ve bakır konsantrasyonu her iki tepkimesinde aynıdır, konsantrasyon [Cu] daha yüksek konsantrasyondan daha
[Cu (MeNH olan 2 ) 2 ] β için 11 »β 12

Entalpi iki reaksiyon için yaklaşık olarak aynı olması gerektiğinden, iki stabilite sabiti arasındaki fark entropinin etkilerinden kaynaklanmaktadır.
( 1 ) denkleminde solda iki, sağda bir tane bulunurken, denklem
( 2 ) 'de solda ve sağda bir tane olmak üzere üç parçacık vardır.
Bu fark, şelat kompleksi bidentat ligandı ile oluşturulduğunda monodentat ligandları ile kompleks oluştuğundan daha az entropi kaybının olduğu anlamına gelir.
Bu entropi farkına katkıda bulunan faktörlerden biridir.
Diğer faktörler arasında solvasyon değişiklikleri ve halka oluşumu bulunur.
Etkiyi gösteren bazı deneysel veriler aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Denge	log β	{\ displaystyle \ Delta G ^ {\ ominus}}	{\ displaystyle \ Delta H ^ {\ ominus} \ mathrm {/ kJ \ mol ^ {- 1}}}	{\ displaystyle -T \ Delta S ^ {\ ominus} \ mathrm {/ kJ \ mol ^ {- 1}}}
Cu + 2 + 2 MeNH 2 ⇌ Cu (MeNH 2 ) 2 + 2	6,55	-37,4	-57,3	19.9
Cu 2+ + en ⇌ Cu (en) 2+	10.62	-60,67	-56,48	-4,19

Bu veriler, entalpi değişikliklerinin iki reaksiyon için yaklaşık olarak eşit olduğunu ve şelat kompleksinin daha fazla stabilitesinin ana nedeninin, daha az elverişsiz olan entropi terimi olduğunu doğrulamaktadır.
Genel olarak, termodinamik değerleri, çözeltideki moleküler düzeyde değişiklikler açısından kesin olarak açıklamak zordur, ancak şelat etkisinin ağırlıklı olarak entropinin bir etkisi olduğu açıktır.

Doğada

Çok sayıda biyomolekül, belirli metal katyonlarını çözme kabiliyeti sergiler.
Dolayısıyla, proteinler, polisakkaritler ve polinükleik asitler
birçok metal iyonu için mükemmel polidentat ligandlarıdır.
Amino asitler gibi organik bileşikler, glutamik asit ve histidin gibi bir organik diasitler malat, ve bu şekilde polipeptitler fıtokelatın da tipik kenetleme maddeleri bulunmaktadır.
Bu maceracı şelatörlere ek olarak, belirli metalleri bağlamak için özel olarak birkaç biyomolekül üretilir.

Biyokimya ve mikrobiyolojide

Neredeyse tüm metaloenzimler, genellikle peptitlere veya kofaktörlere ve protez gruplarına şelatlanmış metaller içerir.
Bu çelatlama maddeleri arasında porfirin halkaları hemoglobin ve klorofil.
Birçok mikrobiyal tür, yanroforlar olarak adlandırılan şelatlayıcı ajanlar olarak işlev gören suda çözünür pigmentler üretir.
Örneğin, Pseudomonas türlerinin demiri bağlayan piyokelin ve pyoverdin salgıladığı bilinmektedir.
E. coli tarafından üretilen Enterobactin bilinen en güçlü kenetleme maddesidir.
Deniz midyeleri metal şelasyon esp kullanır.
Fe 3+kendilerini yüzeylere sabitlemek için kullandıkları dişlerin mukavemetini arttırmak için midye ayak proteini-1'deki Dopa kalıntıları ile şelasyon

Jeolojide

Yer biliminde kimyasal ayrışma , mineral ve kayalardan metal iyonları çıkaran organik kenetleme maddelerine (örn., Peptitler ve şekerler ) atfedilir.
Çevrede ve doğada birçok metal kompleksi bir çeşit şelat halkası (örn., Bir hümik asit veya bir protein ile) ile bağlanır.
Bu durumda, metal şelatlar harekete alakalı metaller de toprak, alım ve birikimi metallerin içine bitkiler ve mikro organizmalar.
Seçici şelasyon ağır metallerin alakalı biyogiderim(örneğin radyoaktif atıklardan 137 C'nin uzaklaştırılması ).

Tıbbi uygulamalar

Besin takviyeleri
1960'larda bilim adamları, elementi hayvana beslemeden önce bir metal iyonu şelatlama kavramını geliştirdiler.
Bunun nötral bir bileşik oluşturacağına ve mineralin midede çözünmeyen tuzlarla kompleksleşmesine karşı korunduğuna ve metali emilim için kullanılamayacağına inanıyorlardı.
Etkili metal bağlayıcılar olan amino asitler prospektif ligandlar olarak seçildi ve metal-amino asit kombinasyonları üzerinde araştırma yapıldı.
Araştırma, metal-amino asit şelatlarının mineral emilimini arttırabildiğini destekledi.
Bu dönemde, etilendiamintetraasetik asit (EDTA) gibi sentetik şelatlar geliştirildi.
Bunlar aynı şelasyon kavramını uyguladılar ve şelatlanmış bileşikler yarattılar; ancak bu sentetikler çok kararlıydı ve besinsel olarak uygun değildi.
Mineral EDTA ligandından alınırsa, ligand vücut tarafından kullanılamaz ve kovulur.
Çıkarma işlemi sırasında EDTA ligandı rastgele şelatlanır ve vücuttan başka bir mineral çıkarır.
American Feed Derneği kontrol yetkilileri (AAFCO) göre, bir metal-amino asit şelat a, amino asitler ile çözülebilir bir metal tuzu, metal iyonlarının reaksiyonundan sonuçlanan ürün olarak tanımlanır mol oranı 1- aralığında Bir mol metal için 3 (tercihen 2) mol amino asit. Hidrolize amino asitlerin ortalama ağırlığı yaklaşık 150 olmalı ve şelat elde edilen molekül ağırlığı 800 aşmamalıdır.
Bu bileşiklerin erken gelişiminden bu yana, çok daha fazla araştırma yapılmış ve teknolojiye öncülük eden hayvan beslenme deneylerine benzer şekilde insan beslenme ürünlerine uygulanmıştır. Demirli bis-glisinat, insan beslenmesi için geliştirilmiş bu bileşiklerden birine bir örnektir.

Dental ve oral uygulama

Birinci nesil dentin yapıştırıcıları ilk olarak 1950'lerde tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu sistemler, diş yüzeyinde kalsiyum içeren bir ko-monomer şelatına dayanıyordu ve suya çok zayıf kimyasal dirençli bağ oluşturdu (2-3 MPa).

Ağır metal detoksifikasyonu

Ana madde: Şelasyon tedavisi
Şelasyon tedavisi civa, arsenik ve kurşun ile zehirlenme için bir panzehirdir. Şelatlayıcı maddeler bu metal iyonlarını, atılabilecek kimyasal ve biyokimyasal olarak inert bir forma dönüştürür.
Kalsiyum disodyum EDTA kullanan şelasyon, ciddi kurşun zehirlenmesi vakaları için ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylanmıştır. "Ağır metal toksisitesinin" tedavisi için onaylanmamıştır.
Ciddi kurşun zehirlenmesi vakalarında faydalı olmasına rağmen, kalsiyum disodyum EDTA yerine disodyum EDTA (edetat disodyum) kullanımı hipokalsemiye bağlı ölümlere neden olmuştur.
Disodyum EDTA, FDA tarafından herhangi bir kullanım için onaylanmamıştır ve tüm FDA onaylı şelasyon tedavisi ürünleri için bir reçete gereklidir.

İlaç

Çelatı kompleksleri gadolinyum genellikle kullanılan kontrast maddeleri olarak MRI taramaları da, demir parçacık ve mangan şelat kompleksleri de araştırılmıştır.
Zirkonyum, galyum, flor, bakır, itriyum, brom veya iyotun iki fonksiyonlu şelat kompleksleri sıklıkla antikor bazlı PET görüntülemede kullanım için monoklonal antikorlara konjügasyon için kullanılır.
Bu şelat komplekslerinde sıklıkla Meijs ve ark.'ya göre desferrioksamin B (DFO) gibi heksadentat ligandları . gadolinyum kompleksleri, Desreux ve ark.'na göre, DTPA gibi oktadentat ligandlarının kullanımını sıklıkla kullanırlar. Auranofin, kompleks bir şelat altın, romatoid artrit tedavisinde ve kullanılan penisilamin çelatı kompleksler oluşturan bakır, tedavisinde kullanılan Wilson hastalığı ve Sistinürili, hem de ateşe dayanıklı romatoid artrit.

Diğer tıbbi uygulamalar

Bağırsak sistemindeki şelasyon, ilaçlar ve metal iyonları ( beslenmede " mineraller " olarak da bilinir) arasındaki sayısız etkileşimin bir nedenidir.
Örnek olarak, tetrasiklin ve kinolon familyalarının antibiyotik ilaçları Fe2 + , Ca2 + ve Mg2 + iyonlarının şelatlayıcılarıdır.
Kalsiyuma bağlanan EDTA, sıklıkla bant keratopatisinden kaynaklanan hiperkalsemiyi hafifletmek için kullanılır.
Daha sonra kalsiyum korneadan çıkarılabilir ve hasta için görüş netliğinde bir miktar artışa izin verilir.

Endüstriyel ve tarımsal uygulamalar

Kataliz
Homojen katalizörler genellikle şelatlı komplekslerdir. Temsili bir örnek, Noyori asimetrik hidrojenasyon ve asimetrik izomerizasyonda BINAP (bidentat fosfin ) kullanılmasıdır.
İkincisi, sentetik (-) - mentol imalatının pratik kullanımına sahiptir.

Su yumuşatma

Sitrik asit için kullanılan yumuşatmak su içinde sabun ve çamaşır deterjanları. Ortak bir sentetik şelatör EDTA'dır . Fosfonatlar ayrıca iyi bilinen kenetleme maddeleridir. Şelatörler su arıtma programlarında ve özellikle buhar mühendisliğinde, örn . Kazan suyu arıtma sistemi: Şelat Su Arıtma sistemi kullanılır. Tedaviye sıklıkla "yumuşama" denilse de, şelasyonun, suyun mineral içeriği üzerinde çözünebilir olmaktan çok az etkisi vardır. Değişen, suyun pH seviyesinin düşürülmesidir.

Gübreler

Metal şelat bileşikleri mikro besin sağlamak için gübrelerin ortak bileşenleridir.
Bu mikro besinler (manganez, demir, çinko, bakır) bitkilerin sağlığı için gereklidir.
Çoğu gübre, kenetleme maddelerinin yokluğunda, tipik olarak bu metal iyonlarını bitkiler için besin değeri olmayan çözünmez katılara dönüştüren fosfat tuzları içerir.
EDTA, bu metal iyonlarını çözünür bir biçimde tutan tipik şelatlama maddesidir.

Etimoloji

Şelasyon kelimesi , "pençe" anlamına gelen Yunanca ēηλή, chēlē'dan türetilmiştir ; ligandlar, bir ıstakozun pençeleri gibi merkezi atomun etrafında uzanır.
Terimi şelat ilk belirtti Sir Gilbert T. Morgan ve HDK Drew tarafından 1920 yılında uygulandı: "sıfat şelat, büyük pençe veya türetilmiş chele ( Yunanca ait) ıstakoz veya diğer kabuklular, caliperlike grupları için önerilen hangi iki birleştirici birim olarak işlev görür ve heterosiklik halkalar üretmek için merkezi atoma tutturulur. "