जैव-ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान
जैव-ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान (Bioorganometallic chemistry) उन जैविक रूप से सक्रिय अणुओं का अध्ययन है जिनमें कार्बन सीधे धातुओं या उपधातुओं (metalloids) से बंधा होता है। मुख्य-समूह (main-group) और संक्रमण-धातु केंद्रों के महत्व को लंबे समय से एंजाइमों और अन्य जैव-अणुओं के कार्य के लिए महत्वपूर्ण माना गया है। हालाँकि, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले धातु परिसरों और कृत्रिम रूप से तैयार की गई दवाओं का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही ऑर्गनोमेटालिक है; यानी, उनमें धातु (या उपधातु) और कार्बन परमाणु के बीच एक सीधा सहसंयोजक बंध होता है। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जैव-ऑर्गनोमेटालिक यौगिकों के पहले, और लंबे समय तक एकमात्र उदाहरण, कोबालामिन कोफ़ैक्टर्स (विटामिन B12) थे, जो अपने विभिन्न रूपों में मौजूद होते हैं।[1] 21वीं सदी में, जीव विज्ञान में कार्बन-धातु बंध वाले नए प्रणालियों की खोज के परिणामस्वरूप, जैव-ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान तेजी से जैव-अकार्बनिक रसायन विज्ञान (bioinorganic chemistry) की एक विशिष्ट उप-अनुशासन के रूप में उभर रहा है, जो ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान और जैव रसायन (biochemistry) के बीच स्थित है। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जैव-ऑर्गनोमेटालिक्स में एंजाइम और सेंसर प्रोटीन शामिल हैं। इस क्षेत्र के अंतर्गत कृत्रिम रूप से तैयार किए गए ऑर्गनोमेटालिक यौगिक भी आते हैं जो नई दवाओं और इमेजिंग एजेंटों (टेक्नेटियम-99m सेस्टामिबी) के रूप में कार्य करते हैं, साथ ही ऑर्गनोमेटालिक यौगिकों (जैसे, मिथाइलमर्करी) के विष विज्ञान (toxicology) से संबंधित सिद्धांत भी इसमें शामिल हैं। परिणामस्वरूप, जैव-ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान चिकित्सा और औषध विज्ञान (pharmacology) के लिए तेजी से प्रासंगिक होता जा रहा है।
कोफ़ैक्टर्स और प्रोस्थेटिक समूहों में
विटामिन B12 सबसे प्रमुख जैव-ऑर्गनोमेटालिक प्रजाति है। विटामिन B12 वास्तव में संबंधित एंजाइम कोफ़ैक्टर का एक संग्रह है, जिनमें से कई में कोबाल्ट-अल्काइल बंध होते हैं, और यह जैविक मिथाइलेशन और 1,2-कार्बन पुनर्व्यवस्था प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है। 1955 में हॉजकिन द्वारा इसकी संरचना स्पष्ट किए जाने के बाद लंबे समय तक, इसे प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एकमात्र जैव-ऑर्गनोमेटालिक सिस्टम का उदाहरण माना जाता था।
कई जैव-ऑर्गनोमेटालिक एंजाइम कार्बन मोनोऑक्साइड से जुड़ी प्रतिक्रियाएं करते हैं। कार्बन मोनोऑक्साइड डिहाइड्रोजनेज (CODH) वॉटर-गैस शिफ्ट रिएक्शन को उत्प्रेरित करता है, जो एसिटाइलकोएंजाइम A के जैव-संश्लेषण के लिए (एक निकेलकार्बोक्सिलेट मध्यवर्ती के माध्यम से) CO प्रदान करता है। बाद वाला चरण Ni-Fe एंजाइम CO-मिथाइलेटिंग एसिटाइल-CoA सिंथेज़ (ACS) द्वारा किया जाता है। CODH और ACS अक्सर एक टेट्रामेरिक कॉम्प्लेक्स में एक साथ होते हैं, जिसमें CO को एक सुरंग के माध्यम से ले जाया जाता है और मिथाइल समूह मिथाइल कोबालामिन द्वारा प्रदान किया जाता है।
हाइड्रोजनेज (Hydrogenases) इस अर्थ में जैव-ऑर्गनोमेटालिक हैं कि उनके सक्रिय स्थलों में Fe-CO कार्यक्षमताएं होती हैं, हालांकि CO लिगेंड केवल दर्शक होते हैं।[2] द्विनाभिकीय [FeFe]-हाइड्रोजनेज में एक Fe2(μ-SR)2(μ-CO)(CO)2(CN)2 सक्रिय स्थल होता है जो एक ब्रिजिंग थियोलेट के माध्यम से 4Fe4S क्लस्टर से जुड़ा होता है। [NiFe]-हाइड्रोजनेज के सक्रिय स्थल को (NC)2(OC)Fe(μ-SR)2Ni(SR)2 (जहाँ SR सिस्टीनिल है) के रूप में वर्णित किया गया है। एकनाभिकीय [Fe]-हाइड्रोजनेज में एक Fe(CO)2(SR)(LX) सक्रिय स्थल होता है, जहाँ LX एक 6-एसाइलमिथाइल-2-पिरिडिनोल लिगेंड है, जो पिरिडिल नाइट्रोजन (L) और एसाइल कार्बन (X) के माध्यम से Fe केंद्र से बंधा होता है। इस प्रकार हाइड्रोजनेज का यह वर्ग प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले आयरन एसाइल परिसरों के उदाहरण प्रदान करता है।
मेथेनोजेनेसिस (Methanogenesis), मीथेन का जैव-संश्लेषण, अपने अंतिम चरण में कोफ़ैक्टर F430 में एक निकेल-मिथाइल बंध के विखंडन को शामिल करता है।
नाइट्रोजनेज (nitrogenases) का आयरन-मोलिब्डेनम कोफ़ैक्टर (FeMoco) एक Fe6C इकाई युक्त होता है और यह जीव विज्ञान में पाए जाने वाले अंतरालीय कार्बाइड का एक उदाहरण है।[3]
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एरीलमेटल प्रजातियों का पहला उदाहरण, एक पिंसर कॉम्प्लेक्स जिसमें निकेल-एरील बंध होता है, लैक्टेट रेसमेज के सक्रिय स्थल के रूप में बनने की सूचना मिली है।[4]
सेंसर प्रोटीन में
कुछ [NiFe]-युक्त प्रोटीन H2 को महसूस करने और इस प्रकार प्रतिलेखन (transcription) को विनियमित करने के लिए जाने जाते हैं।
कॉपर-युक्त प्रोटीन एथिलीन को महसूस करने के लिए जाने जाते हैं, जो फलों के पकने के लिए प्रासंगिक हार्मोन के रूप में जाना जाता है। यह उदाहरण प्रकृति में ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान की आवश्यक भूमिका को दर्शाता है, क्योंकि निम्न-संयोजक संक्रमण धातु परिसरों के अलावा बहुत कम अणु प्रतिवर्ती रूप से एल्केन्स (alkenes) को बांधते हैं। साइक्लोप्रोपीन कॉपर(I) केंद्र से जुड़कर पकने की प्रक्रिया को रोकते हैं। ओलेफिन की स्तनधारी घ्राण शक्ति (olfaction) में भी कॉपर से जुड़ना शामिल है।[5]
कार्बन मोनोऑक्साइड प्राकृतिक रूप से होता है और फेरस पोर्फिरिन पर आधारित सेंसर प्रोटीन के साथ अपने कॉम्प्लेक्स के माध्यम से एक प्रतिलेखन कारक है।
चिकित्सा में
पारा (जैसे, थियोमर्सल) और आर्सेनिक (जैसे, सल्वार्सन) युक्त ऑर्गनोमेटालिक यौगिकों का आधुनिक एंटीबायोटिक दवाओं के आगमन से पहले चिकित्सा में गैर-चयनात्मक रोगाणुरोधी के रूप में उपयोग का एक लंबा इतिहास रहा है।
टाइटनोसीन डाइक्लोराइड कैंसर-रोधी गतिविधि प्रदर्शित करता है, और डाइक्लोराइडोबिस[(p-मेथॉक्सीबेंज़िल)साइक्लोपेंटाडिएनिल]टाइटेनियम एक वर्तमान कैंसर-रोधी दवा उम्मीदवार है। एरीन- और साइक्लोपेंटाडिएनिल परिसर नई रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के डिजाइन के लिए गतिज रूप से निष्क्रिय प्लेटफॉर्म हैं।
इसके अलावा, बहिर्जात अर्ध-कृत्रिम लिगेंड का उपयोग करके अध्ययन किए गए हैं; विशेष रूप से डोपामाइन ट्रांसपोर्टर के लिए, जो इनाम की सुविधा देने वाले व्यवहार (प्रोत्साहन प्रमुखता) और आदत के संबंध में बढ़ी हुई प्रभावकारिता का अवलोकन करते हैं, अर्थात् फेनिलट्रोपेन यौगिक [η6-(2β-कार्बोमेथॉक्सी-3β-फेनिल)ट्रोपेन]ट्राइकार्बोनिलक्रोमियम के साथ।
कार्बन मोनोऑक्साइड रिलीजिंग ऑर्गनोमेटालिक यौगिकों की भी सक्रिय रूप से जांच की जाती है, क्योंकि कार्बन मोनोऑक्साइड एक गैसोट्रांसमीटर के रूप में महत्वपूर्ण है।
विष विज्ञान
जैव-ऑर्गनोमेटालिक रसायन विज्ञान के दायरे में कृत्रिम ऑर्गनोमेटालिक यौगिकों के भाग्य का अध्ययन है। टेट्राएथिललेड ने इस संबंध में काफी ध्यान आकर्षित किया है, जैसा कि इसके उत्तराधिकारियों जैसे मिथाइलसाइक्लोपेंटाडिएनिल मैंगनीज ट्राइकार्बोनिल ने किया है। मिथाइलमर्करी एक विशेष रूप से कुख्यात मामला है; यह धनायन पारे पर विटामिन B12-संबंधित एंजाइमों की क्रिया द्वारा निर्मित होता है।
संदर्भ
- ↑ (August 1955). "The crystal structure of the hexacarboxylic acid derived from B12 and the molecular structure of the vitamin". Nature. 176 (4477) 325–328. doi:10.1038/176325a0.
- ↑ (2001). "Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature". Taylor & Francis. ISBN 978-0-415-24242-4.
- ↑ (November 2011). "Evidence for interstitial carbon in nitrogenase FeMo cofactor". Science. 334 (6058) 940. doi:10.1126/science.1214025.
- ↑ (June 2018). "Lactate Racemase Nickel-Pincer Cofactor Operates by a Proton-Coupled Hydride Transfer Mechanism". Biochemistry. 57 (23) 3244–3251. doi:10.1021/acs.biochem.8b00100.
- ↑ (February 2012). "Crucial role of copper in detection of metal-coordinating odorants". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (9) 3492–3497. doi:10.1073/pnas.1111297109.
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Bioorganometallic chemistry” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Bioorganometallic_chemistry यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
