第四章氧载体

1、第四章第四章 氧载体氧载体 第一节第一节 天然氧载体天然氧载体生物体内的天然氧载体具有可逆载氧能力，能把从外界吸收入的氧运送到身体的各种组织，供细胞内进行维持生命所必需的各种氧化作用。按照蛋白质载氧的活性部位的不同，可把天然氧载体分为三类：含血红素辅基的蛋白（heme） 血红蛋白(hemoglobin) 肌红蛋白(myoglobin)不含血红素的铁蛋白 蚯蚓血红蛋白(hemerythrin)含铜的蛋白 血蓝蛋白 (hemocyanin)表表41天然氧载体的若干性质天然氧载体的若干性质天然氧载天然氧载体体血红蛋白血红蛋白 肌红蛋肌红蛋 白白 蚯蚓血红蚯蚓血红蛋白蛋白血蓝蛋白血蓝蛋白金属金属fef

2、efecu金属：金属：o2fe: o2fe: o22 fe: o22 cu: o2脱氧金属脱氧金属氧化态氧化态fe()fe()fe()cu()载氧金属载氧金属氧化态氧化态fe()fe()fe()cu ()金属键合金属键合部位部位卟啉卟啉卟啉卟啉蛋白质侧蛋白质侧链链蛋白质侧蛋白质侧链链亚基数亚基数418可变可变相对分子相对分子量量6500017500108000（4-90）*105载氧颜色载氧颜色红红红红紫红紫红蓝蓝脱氧颜色脱氧颜色紫红紫红紫红紫红无色无色无色无色主要功能主要功能输送氧输送氧贮存氧贮存氧输送氧输送氧输送氧输送氧天然氧载天然氧载体体血红蛋白血红蛋白 肌红蛋白肌红蛋白 蚯蚓血红蚯蚓血

3、红蛋白蛋白血蓝蛋白血蓝蛋白一 、 卟啉卟啉血红蛋白和肌红蛋白的载氧活性部位是血红素辅血红蛋白和肌红蛋白的载氧活性部位是血红素辅基基铁卟啉。即血红蛋白载氧靠铁卟啉。铁卟啉。即血红蛋白载氧靠铁卟啉。卟啉的骨架是卟吩。卟吩由四个吡咯环以次甲基卟啉的骨架是卟吩。卟吩由四个吡咯环以次甲基相连而成，是具有多个双键的共轭大相连而成，是具有多个双键的共轭大键体系。键体系。卟吩的衍生物统称为卟啉，它的金属配合物称为卟吩的衍生物统称为卟啉，它的金属配合物称为金属卟啉。金属卟啉。卟啉化合物的命名原则是卟啉化合物的命名原则是1926年由年由h.fisher提出的提出的，他把卟吩的四个吡咯环编为，他把卟吩的四个吡咯环编

4、为、，环的八个顶点一次为环的八个顶点一次为1，28；四个；四个次甲基分别为次甲基分别为、和和。hh408 pm卟啉是卟吩的衍生物，在命名卟啉时需标出取代卟啉是卟吩的衍生物，在命名卟啉时需标出取代基的位置。某些天然形成的卟啉见表基的位置。某些天然形成的卟啉见表4-2。为存在。为存在于血红蛋白于血红蛋白 ，肌红蛋白和多种细胞色素中的原卟，肌红蛋白和多种细胞色素中的原卟啉啉，它为，它为1，3，5，8四甲基四甲基2，4二乙烯基二乙烯基6，7二丙酸基卟吩。还有一些天然卟啉见表二丙酸基卟吩。还有一些天然卟啉见表4-2（组（组成）。成）。卟啉是重要的生物配体，它与卟啉是重要的生物配体，它与fe() 形成铁形

5、成铁()卟啉，血红素是铁卟啉一类配合物的总称。血红卟啉，血红素是铁卟啉一类配合物的总称。血红素与相应的蛋白结合为血红素蛋白（血红蛋白）素与相应的蛋白结合为血红素蛋白（血红蛋白）。卟啉的四个氮原子均能与金属离子配位形成金属卟啉的四个氮原子均能与金属离子配位形成金属卟啉。金属离子的半径如合适，可与卟啉形成平卟啉。金属离子的半径如合适，可与卟啉形成平面型配合物，否则为变形配合物。面型配合物，否则为变形配合物。在金属卟啉里，如果轴向配体不同，它的性质可在金属卟啉里，如果轴向配体不同，它的性质可能不同。血红蛋白中，能不同。血红蛋白中，fe() 与四个氮原子配位与四个氮原子配位（平面配位），在轴向第五位是

6、蛋白质的氨基酸（平面配位），在轴向第五位是蛋白质的氨基酸残基（组氨酸残基残基（组氨酸残基咪唑氮），第六配位位置便咪唑氮），第六配位位置便能可逆吸氧和放氧。能可逆吸氧和放氧。细胞色素细胞色素c c的轴向配体是组的轴向配体是组氨酸残基咪唑氮和蛋氨酸的硫，起传递电子的作氨酸残基咪唑氮和蛋氨酸的硫，起传递电子的作用。用。 金属卟啉轴向配体不同，性质不同，功能不同，金属卟啉轴向配体不同，性质不同，功能不同，中心离子不同，功能也不同。中心离子不同，功能也不同。二、二、 血红蛋白和肌红蛋白血红蛋白和肌红蛋白血红蛋白的功能是输送氧，肌红蛋白的功能是血红蛋白的功能是输送氧，肌红蛋白的功能是储存氧。储存氧。1.1

7、.血红蛋白和肌红蛋白的结构血红蛋白和肌红蛋白的结构血液中含有红细胞，红细胞中含有血红蛋白，血液中含有红细胞，红细胞中含有血红蛋白，它它是载氧的生物化学单元。结构测试表明，哺乳是载氧的生物化学单元。结构测试表明，哺乳动物的血红蛋白是由四个亚单位组成的四聚体，动物的血红蛋白是由四个亚单位组成的四聚体，相对分子量是相对分子量是65000。 正常人的红细胞里含有两种血红蛋白分子。一种正常人的红细胞里含有两种血红蛋白分子。一种为两个为两个亚单位和两个亚单位和两个亚单位（亚单位（22），占血红），占血红蛋白总量的蛋白总量的95%，另一种为，另一种为22，占血红蛋白总，占血红蛋白总量的量的5%。亚单位有亚单

8、位有141个氨基酸残基，个氨基酸残基，和和含含146个氨基酸残基。个氨基酸残基。，亚单位的氨基酸的顺亚单位的氨基酸的顺序见表序见表4 43 3。这些亚单位有。这些亚单位有75%75%左右的部位形成左右的部位形成螺旋结构，主要分成八个螺旋区，用螺旋结构，主要分成八个螺旋区，用a b c a b c d e f gd e f g和和h h标记。两个螺旋区之间存在长短不一标记。两个螺旋区之间存在长短不一的非螺旋区，以的非螺旋区，以ab,bc,cd,de,ef,fg,ab,bc,cd,de,ef,fg,和和ghgh标记。标记。每个亚基单位都键合着一个亚铁卟啉辅基（血红每个亚基单位都键合着一个亚铁卟啉辅

9、基（血红素辅基）。素辅基）。 亚单位是通过氨基酸链的第亚单位是通过氨基酸链的第87位组氨酸残基的位组氨酸残基的侧链的咪唑氮原子与侧链的咪唑氮原子与fe()配位键合，而配位键合，而链则链则通过第通过第92位组氨酸残基侧链的咪唑氮原子相连于位组氨酸残基侧链的咪唑氮原子相连于fe()。整个。整个fe()卟啉辅基被包围在卟啉辅基被包围在或或亚单亚单位形成的口袋状空腔中。位形成的口袋状空腔中。 肌红蛋白是由一条有肌红蛋白是由一条有153153个氨基酸残基形成个氨基酸残基形成的多肽链构成，相对分子量的多肽链构成，相对分子量1750017500。多肽链第。多肽链第9393位组氨酸残基的侧链的咪唑氮原子与位组

10、氨酸残基的侧链的咪唑氮原子与fe(fe() )卟啉卟啉辅基的辅基的fe(fe() )配位。第配位。第6 6个配位位置一般由水分个配位位置一般由水分子占据，氧合时则由氧分子取代水分子。子占据，氧合时则由氧分子取代水分子。 血红素被肽链包围，形成疏水环境，使血红素被肽链包围，形成疏水环境，使fe()（在血红蛋白和肌红蛋白中）保持（在血红蛋白和肌红蛋白中）保持fe()氧化态氧化态存在，这对可逆载氧或贮存氧具有重要意义。如存在，这对可逆载氧或贮存氧具有重要意义。如血红素中血红素中fe()被氧化为被氧化为fe()（在血红蛋白中（在血红蛋白中称为高铁血红蛋白），则失去载氧或贮存氧功能。称为高铁血红蛋白），

11、则失去载氧或贮存氧功能。但在细胞里，存在大量还原物质，如但在细胞里，存在大量还原物质，如nadph2（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、抗坏血酸等，（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、抗坏血酸等，可将可将fe()还原为还原为fe()。2 血红蛋白的主要功能血红蛋白的主要功能主要功能为运送主要功能为运送o2和和co2 hb + o2 hbo2 k= hbo2/ hb o2 血红蛋白中，多肽单链（珠蛋白）的自由氨基能血红蛋白中，多肽单链（珠蛋白）的自由氨基能与与co2结合成氨基甲酰血红蛋白，将组织中结合成氨基甲酰血红蛋白，将组织中co2的运送到肺部呼出。的运送到肺部呼出。 hbnh2 + co2 hbnhco

12、oh (氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白)血液循环依靠血红蛋白这一特性，把氧从肺部运血液循环依靠血红蛋白这一特性，把氧从肺部运送到组织，再把送到组织，再把co2运送到肺部排出。运送到肺部排出。v脱氧血红蛋白的脱氧血红蛋白的fe()fe()离子配位数为离子配位数为5 5，四个，四个吡咯氮原子（卟啉环）和一个组氨酸侧链的吡咯氮原子（卟啉环）和一个组氨酸侧链的咪唑氮原子，形成高自旋咪唑氮原子，形成高自旋t t4 42g2ge e2 2g g配合物。当配合物。当结合氧时，氧占居第结合氧时，氧占居第6 6配位位置，此时配位位置，此时fe()fe()为低自旋为低自旋t t6 62g2ge e0 0g gv

13、亚基组氨酸（亚基组氨酸（-87-87，-92-92位）侧链的咪唑位）侧链的咪唑氮与血红素氮与血红素fe()fe()配位，使二者结合牢固。配位，使二者结合牢固。v研究发现，当研究发现，当亚基与亚基与o o2 2结合后，增加了结合后，增加了-亚基与亚基与o o2 2结合力，当一对结合力，当一对亚基单位与亚基单位与o2o2结合后，又提高另一对结合后，又提高另一对和和亚基单位与亚基单位与o2o2结合力，这种现象称为协同效应。有人认为结合力，这种现象称为协同效应。有人认为是结构发生改变。是结构发生改变。 3 血红素的铁与氧键合的几种理论血红素的铁与氧键合的几种理论模型模型 v血红蛋白的结构复杂，现还不能

14、准确测定出血红蛋白的结构复杂，现还不能准确测定出血红蛋白中的血红蛋白中的fe()与氧如何结合。很多科与氧如何结合。很多科学家提出了多个理论模型，其中有学家提出了多个理论模型，其中有l.pauling,j.j.weiss和和j.s.griffith提出的三种理论模型提出的三种理论模型最重要。最重要。v pauling模型：o2提供端基电子对与fe2+配位 fe()（o2）或 vfe()电子为3d6，偶数，反磁性，o2也为偶数电子，呈反磁性，o2提供端基电子与fe()成配位键后，fe()的d电子对反馈给氧的空的*轨道，使fe o键具有双键性质，故称为超氧化物构型。feoov weiss模型：o2在

15、配位时接受fe()一个电子，双氧以o2与fe()配位，形成fe()的超氧化物 fe() （o2） 或 双氧和铁都有一个成单电子，形成配合物不具磁性。 feoov griffith模型：o2采取侧基配位，即 反磁性。由电子光谱数据显示，hbo和hbco相似，hbco的结构已经确定，为低自旋fe()和线型结构fec-o。因此pauling端基配位模型获得支持。数据见表。数据见表。fe( )oo4 影响血红蛋白和肌红蛋白与影响血红蛋白和肌红蛋白与o2键键合的因素合的因素v o2分压的影响分压的影响v血红蛋白和肌红蛋白与氧结合的程度，常用血红蛋白和肌红蛋白与氧结合的程度，常用氧饱和度氧饱和度表示表示v

16、=氧合血红蛋白氧合血红蛋白hbo2/血红蛋白血红蛋白hbo2+hb po2升高，升高，增加增加v 人体肺部氧分压人体肺部氧分压po2约为约为13kpa，较高，有，较高，有利于血红蛋白与氧结合。当静脉血（利于血红蛋白与氧结合。当静脉血（po26.5kpa)流经肺部时，血红蛋白大量氧合，氧流经肺部时，血红蛋白大量氧合，氧的饱和度显著增加。当血液离开肺部，流经的饱和度显著增加。当血液离开肺部，流经氧分压较低的肌肉（氧分压较低的肌肉（po24.7 kpa）组织时，）组织时，血红蛋白便释出氧（供给肌红蛋白）。当静血红蛋白便释出氧（供给肌红蛋白）。当静脉的氧分压低到脉的氧分压低到550650pa时，肌红蛋

17、白供时，肌红蛋白供氧。氧。vphph值的影响值的影响vphph或或coco2 2分压可改变血红蛋白氧合能力的现象分压可改变血红蛋白氧合能力的现象称为称为bohrbohr效应。效应。vphph氧合能力见图氧合能力见图4-124-12。随。随phph升高，升高，升高。升高。脊椎动物脊椎动物coco2 2增加增加phph下降，血红蛋白氧合能力下降，血红蛋白氧合能力下降。下降。v在人体内，人血液正常生理在人体内，人血液正常生理phph为为7.357.457.357.45，但它会受到但它会受到coco2 2与与h h2 2o o反应的影响，在肌肉组反应的影响，在肌肉组织里由于织里由于coco2 2分压较

18、高，分压较高，coco2 2就扩散到血浆和就扩散到血浆和红细胞里，使红细胞里，使phph变小，血红蛋白释出变小，血红蛋白释出o o2 2，同，同时结合时结合h h+ +，以维持正常生理，以维持正常生理phph值。相反，值。相反，coco2 2从肺部排出，从肺部排出，coco2 2分压降低，分压降低，hcohco3 3- -结合结合h h+ +，phph增大增大hhbhhb+ +释出释出h h+ +，结合氧。，结合氧。 肺ph=7.6 hhb+ + o2 hbo2 + h+ 肌肉ph=7.2 肌肉ph=7.2 co2 + h2o hco3 - + h+肌红蛋白无以上效应（bohr效应）v某些小分

19、子配体的作用某些小分子配体的作用v 血红蛋白（血红素-fe()卟啉）除与o2结合外，还能与co，no等结合。其结合能力nonococoo o2 2，这些小分子同样可与血红素中的fe()配位。co与 fe()配位能力为o2的200倍，no更高。如人吸收co，co便与血红蛋白结合，失去输氧功能。吸收no也有同样结果，即使空气中co和no甚微，由于积累，也会使人出现贫血症状。v肌红蛋白的血红素辅基的fe()也能与co和no配位。三三 、 蚯蚓血红蛋白蚯蚓血红蛋白 v存在于无脊椎动物中。蚯蚓血红蛋白是一种非非血红素铁蛋白。含铁，但不含铁卟啉（血红素辅基）。含8个亚基个亚基（血红蛋白4个，肌红蛋白1个）

20、，每个亚基含113个个氨基酸残基和两个两个铁离子，相对分子量是108000。 v 主要生理功能是在低等动物体内输送氧。每主要生理功能是在低等动物体内输送氧。每两个铁离子结合一个氧分子，氧合过程中，两个铁离子结合一个氧分子，氧合过程中，两个两个fe()fe()被氧化为二个被氧化为二个fe()fe()，o o2 2还原为还原为o o2 22-2-，载氧方式与血红蛋白及肌红蛋白均不同。，载氧方式与血红蛋白及肌红蛋白均不同。实验测试表明：脱氧蚯蚓血红蛋白的实验测试表明：脱氧蚯蚓血红蛋白的fe()fe()和氧合蚯蚓血红蛋白和氧合蚯蚓血红蛋白fe()fe()均属于高自旋态均属于高自旋态(t(t4 42g2

21、ge e2 2g g，和，和t t2g2ge e2 2g g) )。脱氧蚯蚓血红蛋白在。脱氧蚯蚓血红蛋白在室温下磁化率表明有室温下磁化率表明有4 4个未成对电子，也说明个未成对电子，也说明fe()fe()是高自旋的。是高自旋的。 v脱氧蚯蚓血红蛋白亚单位的两个脱氧蚯蚓血红蛋白亚单位的两个fe()距离距离为为0.3250.5 nm,被多肽链的被多肽链的7个氨基酸残基个氨基酸残基配位。配位。3个组氨酸残基（个组氨酸残基（his-73、77、101）与其中一个铁离子配位，另外与其中一个铁离子配位，另外2个组氨酸残基个组氨酸残基（his-25、54）与另外一个铁离子配位。一）与另外一个铁离子配位。一个

22、谷氨酸残基（个谷氨酸残基（glu-58）和一个天冬氨酸）和一个天冬氨酸（asp-106）作为桥连配体以羧酸的两个氧）作为桥连配体以羧酸的两个氧原子分别与两个铁离子配位。此外，连结两原子分别与两个铁离子配位。此外，连结两个铁离子的还有一个桥联氧原子。个铁离子的还有一个桥联氧原子。 v脱氧蚯蚓血红蛋白中的桥联氧原子是质子化脱氧蚯蚓血红蛋白中的桥联氧原子是质子化的（称为的（称为-羟桥），氧合蚯蚓血红蛋白中的羟桥），氧合蚯蚓血红蛋白中的桥联氧原子是未质子化的（称为桥联氧原子是未质子化的（称为-氧桥）。氧桥）。脱氧蚯蚓血红蛋白中，一个铁离子处于近似脱氧蚯蚓血红蛋白中，一个铁离子处于近似八面体配位场中，配

23、体有八面体配位场中，配体有3 3个组氨酸（个组氨酸（7373、7777、101101），），3 3个桥联配体：一个谷氨酸残基个桥联配体：一个谷氨酸残基（glu-58glu-58）、一个天冬氨酸（）、一个天冬氨酸（asp-106asp-106）和桥）和桥联氧原子（联氧原子（-羟桥）；羟桥）；v另外一个铁离另外一个铁离子处于近似三角双锥配位场中，配体有2个组氨酸（25、54、），3个桥联配体：一个谷氨酸残基（glu-58）、一个天冬氨酸（asp-106）和桥联氧原子（-羟桥）。v氧合时，分子氧是以过氧阴离子形式通过端基方式键合到五配位的铁离子上的，这种成键模式使两个铁离子都为6配位，结构大致都为八

24、面体。 四四 、 血蓝蛋白血蓝蛋白 v存在于软体动物（章鱼 ，乌贼，蜗牛）和节足动物（螃蟹，虾，蜘蛛等）的血液中。血蓝蛋白是以一价铜（cu+）为辅基的蛋白。亚基数可变，每个亚基均含两个cu+，相对分子量是5000074000。血蓝蛋白的生理功能是输氧。氧合血蓝蛋白的铜是cu()，呈蓝色，脱氧血蓝蛋白的铜是cu（），无色。v氧合和释氧可表示为 2 cu（）+ o2 cu2 o2 第二节第二节 氧载体的模型化合物氧载体的模型化合物 一 、 氧载体模型化合物研究概况氧载体模型化合物研究概况 v天然氧载体在生物体内输送氧或贮存氧，主要是通过结合到蛋白质上的铁，铜等过渡金属与氧分子可逆配位来实现的。为了

25、弄清生物体内载氧机理，人们除了研究天然氧载体外，还合成了许多模型化合物。 v现已发现，很多过渡金属配合物具有可逆载现已发现，很多过渡金属配合物具有可逆载氧性能。其中尤以氧性能。其中尤以fefe（）和）和coco（）配合）配合物。物。v早在早在18521852年，人们就发现，年，人们就发现，coco（）盐的氨）盐的氨水溶液在空气中会变成棕色。水溶液在空气中会变成棕色。18981898年年wernerwerner等证实变色是由于生成了氧合钴氨配合物等证实变色是由于生成了氧合钴氨配合物(nh(nh3 3) )5 5co(oco(o2 2)co(nh)co(nh3 3) )5 5 4+4+，(nh(n

26、h3 3) )5 5co-(o-o)-co-(o-o)-co(nhco(nh3 3) )5 5 4 4+。v公认的第一个人工氧载体是日本化学家于1938年报道的co（）与n,n-双水扬醛乙二胺配合物co(salen)，（图图4-18）。）。该配合物可吸收和释放氧气分子（可逆吸收）。随后发现，该配合物可与氧气形成1：1和2：1（-o2）配合物。故在很长一段时间内，人们把研究的重点放在co（）配合物上。主要集中在固体配合物（固态氧载体）；另外ir+,pt+配合物也可逆载氧。v1969年，floriahi和caldenrazzo水扬醛亚胺合钴配合物 co(3-meo salen)py.o2 1：1固

27、体氧载体。v同时，basolo和crumbles 对 co(acacen) （n，n-双乙酰丙酮乙二胺）（图图4-17）进行了研究。v对co（）的配合物载氧，当在有第5位配体配位后才可载氧，故该配合物dmf,dmso中可载氧。二、二、 钴（钴（）氧载体）氧载体1、co（）配合物的载氧反应和结构）配合物的载氧反应和结构vco（）可和很多配体形成配合物，其中一些可载氧vlco（）+ o2 lco（）o2- 1:1超氧化物o2- vlco（）o2- + lco（） lco（）o2 co（）l 2:1过氧离子o22- -o-o- 含co（）氧载体中,配位原子一般为n,o,s原子。以n原子为配位原子的(

28、nh3、 nh2、 氨基酸，肽配体含n配位原子) co（）配合物氧载体， 一般形成过氧桥配合物l co-o-o-co-l；而以西佛碱（胺与醛或酮缩合而成）、卟啉，咕啉为配体的，一般形成超氧化物lcoo2v西佛碱co（）配合物见图4-17，4-18 一些co（）氧载体见表4-6v图4-17为co（acacen）配合物和图4-18co（salen） n，n-双乙酰丙酮乙二胺 n,n-双水扬醛乙二胺v配体均以四齿配位，分子呈平面型。这两分子与o2配位需第5个配体，通常为py，dmf，dmso等。 v71、（109小）页介绍 co（bzacen）（n，n-双（苯乙酰丙酮乙二胺）与o2形成加合物，co（

29、bzacen）py o2结构示意图。可以看出，配体与co（）处于平面，py作为第5配体，o2作为第6配位。近似为超氧化物。但改变条件（为t）可形成2：1过氧配合物。vco（）配合物，因有一成单d电子co（）3d7，故表现为顺磁性。v西佛碱co（）配合物在dmso溶液中吸氧动力学曲线图见p73图图4-22（或p111图4-19）。当体系氧分压较高时，初始阶段吸氧迅速，在很短时间内n0.5，达到最大吸氧时又较快下降，然后接近n=0.5（2：1-过氧配合物l co-o-o-co-l），当po2较小，初始n0.5，渐接近n=0.5。表明po2大时，开始可能形成超氧化物lcoo2，随后lcoo2 + l

30、co l co-o-o-co-l 形成过氧配合物；po2小时，不形成超氧配合物lcoo2。 v无论是超氧还是-过氧配合物，升温或减压均会释出o2，在一定条件下还会载氧。对于人工合成的co（）配合物，放氧或载氧反复多次后，载氧能力下降，表明合成的co（）配合物部分分解。对钴-过氧配合物的研究，为认识2：1型载氧的蚯蚓血红蛋白和血蓝蛋白的载氧机理提供了线索。 2、配体性质对、配体性质对co（）配合物载氧）配合物载氧的影响的影响vco（）配合物能否载氧及其载氧方式（为2：1过氧及1：1超氧配合物）受中心离子，配体，温度，溶剂 ，po2等影响。在此介绍配体l的影响 v 位阻效应的影响位阻效应的影响 v

31、配体的位阻会影响co（）配合物键合 o2分子，不利于-过氧配合物的形成，l co-o-o-co-l。 v若配体为l，位阻较l大，则不利形成-过氧配合物（l co-o-o-co-l 在o-o两端体积太大，拥挤），只能形成超氧配合物。 v平面配体的影响平面配体的影响 平面配体对co（）配合物键合 o2的影响 从以下两方面来看。一是配位原子的电负性，形成反馈键的能力；二是中心离子的电子密度在整个平面上的离域性。当中心离子与平面配体l形成反馈键时，中心离子的电子密度下降，导致载氧能力下降； v中心离子电子密度离域性大，电子密度下降，载氧能力下降。前者为当配体acacen中的氧被 s取代形成sacace

32、n时，由于d-d*,m的电子密度下降，载氧下降；后者金属卟啉电子离域程度比金属西佛碱大，故金属西佛碱载氧能力大。 （ 3）轴向配体的影响）轴向配体的影响 轴向配体可活化co（）配合物。轴向配体共轭酸的pka可作为配位能力强弱的标志。co（）配合物的载氧能力随轴向配体pka的增大而增大。vm的电子密度大，载氧能力大。如m与l能形成键，则m电子密度大，载氧能力强。 vco（）与 比与配合物载氧能力大，后者有cl拉电子。 nnmennmecl三、三、 铁（铁（）氧载体）氧载体v血红蛋白和肌红蛋白载氧为1：1型，蚯蚓血红蛋白为2：1，血蓝蛋白为 cu()蛋白，载氧为2：1； 1：1为超氧配合物lmo2

33、；2：1为过氧配合物lm-o-o-ml。早期人工合成的铁（）氧载体，不能可逆载氧，主要是形成-o二聚体，设l为平面配体， py为吡啶 。 vlfepy +o2 lpyfe-o-o-fepyl lpyfe-o-fepyl 由于生成-o二聚体lpyfe-o-fepyl，不能可逆载氧。lpyfeoofepylv机制：lpyfe() + o2 lpyfe()(o2-) lpyfe()(o2-) + lpyfe( ) lpyfe()-o-o- lpyfe() 过氧配合物 lpyfe()-o-o- lpyfe() lpyfe()-o- lpyfe() -ov如要载氧，关键要控制最后一步：即由-o2 -ov

34、 血红蛋白和肌红蛋白的铁卟啉基处于多肽链的盘绕之中，正是这种空间位阻能阻止两个血红素的fe()离子相互靠近，抑制了 fe()-o- fe()的形成，可以可逆载氧。 v 人们经过大量研究，已找到防止fe()配合物形成-o二聚体的三种途径：v、在fe()配合物内设置空间位阻；空间位阻；v、低温低温使形成-o缓慢；v、把fe()配合物固定在一个刚性载体上固定在一个刚性载体上 。v1973年j.p.collman合成了带围栅的fe()卟啉配合物，可可逆载氧。该配合物第5配位基为1-甲基咪唑（1-meim）。由于卟啉环上带有大的竖起的基团，可有效阻止另一个铁卟啉分子接近，生成-o配合物 。该配合物载氧后晶体为反磁性，一些键参数（键角，长）与热力学参数（生成热h，熵s等）与肌红蛋白相似。载氧也与肌红蛋白相似。v1975年j.e.baldwin合成帽式fe()卟啉配合物 图4-26；吊带fe()卟啉配合物 图4-27；袋式fe()卟啉配合物 图4-28；王冠fe()卟啉配合物 图4-29；拖尾fe()卟啉配合物 图4-30v以上是从配合物的空间位阻来解决由于生成-o二聚体而失去可逆载氧功能这一问题。对于某些人工合成载氧体，降低温度可有效的阻止其形成-o二聚体。但低温体系给应用带来不便。 v解决低氧化态金属配合物可逆载氧的第3种方法是把配合物固定在固体