बायोऑर्गेनोमेटेलिक रसायन

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जैवकार्बनिक धातु रसायन विज्ञान जैविक रूप से सक्रिय अणुओं का अध्ययन है जिसमें कार्बन सीधे धातुओं या उपधातुओं से जुड़ा होता है। मुख्य-समूह और संक्रमण-धातु केंद्रों के महत्व को लंबे समय से एंजाइमों और अन्य जैव-अणुओं के कार्य के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है। यद्यपि, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले धातु परिसरों और कृत्रिम रूप से तैयार फार्मास्यूटिकल्स(औषधि) का केवल एक छोटा सा उपसमुच्चय ऑर्गोनोमेटिक है; अर्थात्, वे धातु (लॉयड) और एक कार्बन परमाणु के बीच एक सीधा सहसंयोजक बंधन की सुविधा देते हैं। पहला, और लंबे समय तक, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले बायोऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक का एकमात्र उदाहरण इसके विभिन्न रूपों में कोबालामिन कॉफ़ैक्टर्स (विटामिन B12) थे।[1] 21वीं सदी में, जीव विज्ञान में कार्बन-धातु बन्ध वाली नई प्रणालियों की खोज, बायोऑर्गेनोमेटैलिक रसायन तेजी से जैव अकार्बनिक रसायन के एक विशिष्ट उप-अनुशासन के रूप में उभर रही है जो ऑर्गोनोमेटिक रसायन और जीव रसायन को फैलाती है। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जैवकार्बनिक धातु् में एंजाइम और संवेदक प्रोटीन सम्मलित हैं। इसके अलावा इस क्षेत्र में कृत्रिम रूप से तैयार किए गए ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक हैं जो नई दवाओं और छवि अभिकर्ता ( टेक्नेटियम-99m सेस्टामिबी) के साथ-साथ ऑर्गोनोमेटिक यौगिकों (जैसे, मिथाइल मर्करी(पारा)) के विष विज्ञान से संबंधित सिद्धांतों के रूप में काम करते हैं।[2][3] इसके फलस्वरूप, जैवकार्बनिक धातु रसायन चिकित्सा और औषध के लिए तेजी से प्रासंगिक है।[4]

सहकारकों और कृत्रिम समूहों में

विटामिन B12 पूर्वप्रतिष्ठित बायोऑर्गेनोमेटेलिक(जैवकार्बनिक धातु) प्रजातियाँ है। विटामिन B12 वास्तव में संबंधित एंजाइम सहकारकों का एक संग्रह है, जिनमें से कई में कोबाल्ट-एल्किल बन्ध होते हैं, और यह जैविक मेथिलिकरण और 1,2-कार्बन पुनर्व्यवस्था अभिक्रियाओं में सम्मलित होता है। 1955 में हॉजकिन द्वारा इसकी संरचना को स्पष्ट किए जाने के बाद लंबे समय तक, यह स्वाभाविक रूप से होने वाली जैवकार्बनिक धातु प्रणाली का एकमात्र उदाहरण माना जाता था।

कई जैवकार्बनिक धातु एंजाइम कार्बन मोनोआक्साइड से जुड़ी अभिक्रियाएं करते हैं। कार्बन मोनोऑक्साइड डिहाइड्रोजनेज (CODH) जल-गैस शिफ्ट(पारी) अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, जो एसिटाइलकोएंजाइम A के जैव संश्लेषण के लिए CO (एक निकेलकार्बोक्सिलेट मध्यवर्ती के माध्यम से) प्रदान करता है। बाद वाला चरण Ni-Fe एंजाइम CO-मिथाइलेटिंग एसिटाइल-CAo सिंथेज़ (ACS) द्वारा प्रभावित होता है। CODH और ACS प्रायः टेट्रामेरिक परिसर में एक साथ होते हैं, CO को एक सुरंग के माध्यम से ले जाया जाता है और मिथाइल समूह मिथाइल कोबालिन द्वारा प्रदान किया जाता है।

हाइड्रोजनीज जैवकार्बनिक धातु हैं इस अर्थ में कि उनकी सक्रिय स्थलों में Fe-CO कार्यात्मकताएं हैं, यद्यपि CO लिगेंड केवल दर्शक हैं।[5] द्विनाभिक [FeFe]-हाइड्रोजनेज में एक Fe2(μ-SR)2(μ-CO)(CO)2(CN)2 सक्रिय स्थल है जो एक ब्रिजिंग(पुल) थियोलेट के माध्यम से 4Fe4S क्लस्टर(झुंड) से जुड़ा है। [NiFe]-हाइड्रोजनेज की सक्रिय स्थल को (NC)2(OC)Fe(μ-SR)2Ni(SR)2 (जहां SR सिस्टीनिल है) के रूप में वर्णित किया गया है।[6] मोनोन्यूक्लियर [Fe]-हाइड्रोजनेज में एक Fe(CO)2(SR)(LX) सक्रिय स्थल होती है, जहां LX एक 6-एसिलमिथाइल-2-पाइरिडिनोल लिगैंड है, जो पाइरिडाइल नाइट्रोजन (L) और एसाइल कार्बन(X) के माध्यम से Fe केंद्र से जुड़ा होता है। हाइड्रोजन गैसों का यह वर्ग इस प्रकार प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले आयरन एसाइल परिसरों के उदाहरण प्रदान करता है।

मेथनोजेनेसिस, मीथेन का जैव संश्लेषण, इसके अंतिम चरण के रूप में होता है, कॉफ़ेक्टर F430 में निकेल-मिथाइल बन्ध का विखंडन होता है।

नाइट्रोजनेस के आयरन-मोलिब्डेनम कॉफ़ेक्टर (FeMoCo) में एक Fe6C इकाई होती है और जीव विज्ञान में पाए जाने वाले अंतरालीय कार्बाइड का एक उदाहरण है।[7][8]

प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एरिलमेटल(एरील धातु) प्रजाति का पहला उदाहरण, एक निकेल-एरिल बन्ध युक्त एक पिनसर परिसर, लैक्टेट रेसमास की सक्रिय स्थल बनाने के लिए सूचित किया गया है।[9]

संवेदक प्रोटीन में

कुछ [NiFe] युक्त प्रोटीन H2 को समझने के लिए जाने जाते हैं और इस प्रकार प्रतिलेखन को नियंत्रित करते हैं।

ताँबा युक्त प्रोटीन एथिलीन को महसूस करने के लिए जाना जाता है, जो फल के पकने के लिए प्रासंगिक हार्मोन के रूप में जाना जाता है। यह उदाहरण प्रकृति में ऑर्गोनोमेटिक रसायन विज्ञान की आवश्यक भूमिका को दिखाता है, क्योंकि कम-वैलेंट संक्रमण धातु परिसरों के बाहर कुछ अणु विपरीत रूप से एल्केन्स को बांधते हैं। साइक्लोप्रोपीन कॉपर (I) केंद्र से बंध कर पकने को रोकता है। तांबे से बंधने को भी ओलेफिन के स्तनधारी की गंध में फंसाया जाता है।[10]

कार्बन मोनोऑक्साइड स्वाभाविक रूप से होता है और फेरस पोर्फिरीन पर आधारित संवेदक प्रोटीन के साथ इसके परिसर के माध्यम से एक प्रतिलेखन कारक होता है।

चिकित्सा में

पारा (जैसे, थियोमर्सल) और आर्सेनिक (जैसे साल्वरसन) युक्त ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक का आधुनिक एंटीबायोटिक(प्रतिजीव) दवाओं के आगमन से पहले गैर-चयनात्मक रोगाणुरोधकों के रूप में दवा में उपयोग का एक लंबा इतिहास था।

टाइटेनोसिन डाइक्लोराइड कैंसर-रोधी गतिविधि प्रदर्शित करता है, और डाइक्लोरीडोबिस[(पी-मेथॉक्सीबेंज़िल)साइक्लोपेंटैडिएनल]टाइटेनियम एक मौजूदा कैंसर-रोधी दवा उम्मीदवार है। नए रेडियोफार्मास्यूटिकल्स(औषधि)(रेडियोभेषज) के डिजाइन के लिए एरीन- और साइक्लोपेंटैडिएनिल परिसरों के लिए गतिज रूप से निष्क्रिय मंच हैं।

और भी, बहिर्जात अर्ध-कृत्रिम लिगेंड का उपयोग करते हुए अध्ययन किए गए हैं; विशेष रूप से डोपामाइन परिवाहक के लिए, फेनिलट्रोपेन यौगिक [η6-(2β-कार्बोमेथॉक्सी-3β-फेनिल) ट्रोपेन] ट्राइकार्बोनिलक्रोमियम के साथ व्यवहार (प्रोत्साहन लवणता) और निवास स्थान के संबंध में बढ़ी हुई परिणामी प्रभावकारिता को देखते हुए।

गैसोट्रांसमीटर अणुओं के रूप में कार्बन मोनोऑक्साइड के महत्व के कारण कार्बन मोनोऑक्साइड-विमोचन करने वाले अणु ऑर्गोनोमेटिक यौगिकों की भी सक्रिय रूप से जांच की जाती है।

विष विज्ञान

जैव-कार्बनिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में कृत्रिम ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक के भाग्य का अध्ययन है। इस संबंध में टेट्राइथाइलैड ने काफी ध्यान आकर्षित किया है, जैसे कि इसके उत्तराधिकारी जैसे कि मिथाइलसाइक्लोपेंटैडिनिल मैंगनीज ट्राइकार्बोनिल। मिथाइल मर्करी एक विशेष रूप से कुख्यात कारक है; यह धनायन पारा पर विटामिन B12 से संबंधित एंजाइमों की क्रिया द्वारा निर्मित होता है।

संदर्भ

  1. ↑ White, John G.; Prosen, Richard J.; Kenneth N. Trueblood; Robertson, John H.; Pickworth, Jenny; Hodgkin, Dorothy Crowfoot (August 1955). "Structure of Vitamin B 12 : The Crystal Structure of the Hexacarboxylic Acid derived from B 12 and the Molecular Structure of the Vitamin". Nature (in English). 176 (4477): 325–328. Bibcode:1955Natur.176..325H. doi:10.1038/176325a0. ISSN 1476-4687. PMID 13253565. S2CID 4220926.
  2. ↑ Sigel A, Sigel H, Sigel RK, eds. (2009). एंजाइम और कॉफ़ेक्टर्स में धातु-कार्बन बांड. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 6. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84755-915-9.
  3. ↑ Linck RC, Rauchfuss TB (2005). "Synthetic Models for Bioorganometallic Reaction Centers". In Jaouen G (ed.). Bioorganometallics: Biomolecules, Labeling, Medicine. Weinheim: Wiley-VCH. pp. 403–435. doi:10.1002/3527607692.ch12. ISBN 978-3-527-30990-0.
  4. ↑ Bioorganometallics : biomolecules, labeling, medicine. Jaouen, Gérard. Weinheim: Wiley-VCH. 2006. ISBN 3527607692. OCLC 85821090.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  5. ↑ Cammack R, Frey M, Robson R (2001). Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature. London: Taylor & Francis. ISBN 978-0-415-24242-4.
  6. ↑ Volbeda A, Fontecilla-Camps JC (2003). "NiFe हाइड्रोजन गैसों की सक्रिय साइट और उत्प्रेरक तंत्र". Dalton Transactions (21): 4030–4038. doi:10.1039/B304316A.
  7. ↑ Spatzal T, Aksoyoglu M, Zhang L, Andrade SL, Schleicher E, Weber S, Rees DC, Einsle O (November 2011). "नाइट्रोजिनेस फेमो कॉफ़ैक्टर में अंतरालीय कार्बन के लिए साक्ष्य". Science. 334 (6058): 940. Bibcode:2011Sci...334..940S. doi:10.1126/science.1214025. PMC 3268367. PMID 22096190.
  8. ↑ Lancaster KM, Roemelt M, Ettenhuber P, Hu Y, Ribbe MW, Neese F, Bergmann U, DeBeer S (November 2011). "X-ray emission spectroscopy evidences a central carbon in the nitrogenase iron–molybdenum cofactor". Science. 334 (6058): 974–7. Bibcode:2011Sci...334..974L. doi:10.1126/science.1206445. PMC 3800678. PMID 22096198.
  9. ↑ Rankin, Joel A.; Mauban, Robert C.; Fellner, Matthias; Desguin, Benoît; McCracken, John; Hu, Jian; Varganov, Sergey A.; Hausinger, Robert P. (2018-06-12). "लैक्टेट रेसमासे निकेल-पिनसर कॉफ़ैक्टर एक प्रोटॉन-युग्मित हाइड्राइड स्थानांतरण तंत्र द्वारा संचालित होता है". Biochemistry. 57 (23): 3244–3251. doi:10.1021/acs.biochem.8b00100. ISSN 0006-2960. OSTI 1502215. PMID 29489337.
  10. ↑ Duan X, Block E, Li Z, Connelly T, Zhang J, Huang Z, et al. (February 2012). "धातु-समन्वय गंधकों का पता लगाने में तांबे की महत्वपूर्ण भूमिका". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (9): 3492–7. Bibcode:2012PNAS..109.3492D. doi:10.1073/pnas.1111297109. PMC 3295281. PMID 22328155.
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