中国药科大学-药物化学课件尤启东版本-23

第二十三章维生素Vitamins维生素是维持生命正常代谢过程的必需的一类微量的有机物质。维生素不提供人体所需的能量，也不是机体细胞的组成部分，但不能缺少，否则会导致疾病。许多维生素是体内酶的辅酶或辅酶的一部分，是各种不同的代谢反应中必需的化学因子。如维生素B1在体内转变为硫胺焦磷酸酯，作为脱羧酶的辅酶参与体内代谢。维生素的分类多为依据溶解性质分为脂溶性和水溶性。脂溶性维生素有维生素A、D、E、K等；水溶性维生素有维生素B1、B2、B6、B12和维生素C等。维生素名称主要作用脂溶性维生素VitaminA抗干眼病、VitaminA缺乏症VitaminD2预防VitaminD缺乏症、佝偻病、骨软化症VitaminD3VitaminEVitaminE缺乏症、间隙性跛行VitaminK1抗出血维生素，用于新生儿出血、吸收不良或口服抗凝剂所致的低凝血酶原症，长期应用广谱抗生素所致的VitaminK体内缺乏症VitaminK2VitaminK3维生素名称主要作用水溶性维生素VitaminB1VitaminB缺乏症、周围神经炎VitaminB2核黄素缺乏症VitaminB6VitaminB6依赖综合症、缺乏症、先天性代谢障碍病VitaminB12恶性贫血、巨幼红细胞性贫血、抗叶酸药引起的贫血、神经系统疾病（坐骨神经痛、三叉神经痛、视神经炎）VitaminH用于生物素酶缺乏的儿童VitaminCVitaminC缺乏症、酸化尿、特发性高铁血红蛋白症第一节脂溶性维生素FatSolubleVitamins一、维生素A类（VitaminsA）主要有VA1和VA2及其有关的维生素A元，如β-胡萝卜素等。一般把VA1作为VA的代表，因为VA1活性最强，效价最高。一般以VA1醋酸酯的形式使用。维生素A醋酸酯（VitaminAAcetate）OO维生素A的结构可分为两部分：环己烯和共轭壬四烯侧链，理论上可有16个顺反异构体。维生素A的共轭壬四烯侧链的构型为全反式。自然界还存在一些维生素A的顺式异构体，如6Z型，2Z型及2Z,6Z型。这些异构体的活性均不及全反式。CH2OH2Z-型CH2OHCH2OH6Z-型2Z，6Z-型维生素A参与体内许多氧化还原反应，维持上皮组织的正常功能。缺乏维生素A时，可发生干眼症、角膜软化症和皮肤粗糙等。维生素A是人眼视网的膜杆状细胞感光物质----视紫质的生物合成前体，如果维生素A缺乏，会因视网膜内视紫质的不足而患夜盲症。维生素A临床用于治疗夜盲症、干眼症、角膜软化症和皮肤粗糙等，也有抗癌和抗氧化作用。维生素A可蓄集在人体脂肪里，如长期过量使用，可造成维生素A过多症。表现为疲劳、烦燥、精神抑制、呕吐、低热。高血钙、骨和关节痛等副作用。H3CCH3COOHCH3CH3CH3维生素A酸（Tretinoin）为维生素A的活性代谢产物，与维生素A的药理作用相似。在癌症的预防和治疗方面有较好的疗效。二、维生素D类（VitaminsD）是一类抗佝偻病维生素的总称。包括维生素D2和D3，分别可从麦角甾醇和7-去氢胆固醇经紫外光照射后转化得到，故又分别叫做麦角骨化醇和胆骨化醇。维生素D2维生素D3CH2HOCH3H3CCH3CH3CH32228CH2HOCH3H3CCH3CH3维生素D2和D3都具有B环开环的甾醇结构。两者在结构上的差别很小：维生素D2比维生素D3多一个C22烯键和C28甲基。两者在人体内的作用强度相似。维生素D缺乏时，儿童得佝偻症，出现骨骼畸形，骨质疏松等；成人骨骼疼痛、软弱乏力等症状。临床上用于防治佝偻病，骨软化症及老年性骨质疏松症等。常与钙制合用。维生素D本身无生理活性，需在肝脏及肾脏代谢为骨化三醇（即1α，25-二羟基维生素D）才具有调整钙磷代谢的活性。因此，维生素D可视为前体激素。CH2HOCH3H3CCH3CH3CH2HOH3COHCH3H3CCH2HOCH3H3COHCH3H3COH肝脏代谢肾代谢1α，25-二羟基维生素D325-羟基维生素D3三、维生素E类(VitaminsE)又名生育酚，是一类生理活性相似、具有生育酚基本结构的天然化合物的统称。共有8种，其中α-生育酚活性最强，通常代表VitaminsE。临床使用α-生育酚的醋酸酯，简称维生素E。维生素E（VitaminE）结构由苯并二氢吡喃及2位上的碳十三侧链两部分组成。H3COOOCH3H3CCH3CH3CH3CH3CH3HCH3H维生素E用于习惯性流产、肌肉营养不良，以及动脉粥样硬化的防治。长期过量使用可产生眩晕、视力模糊等毒副作用。四、维生素K类（VitaminsK）是一类含萘醌结构的、具凝血作用的化合物的总称。广泛存在于绿色植物界。有医疗价值的仅为K1，K2，K3和K4，其中K3活性最强。CH3OOSO3Na3H2O.维生素K3（VitaminK3）又称亚硫酸氢钠甲萘醌，可肌肉注射。临床用于治疗凝血酶原过低等所致的出血症，亦用于预防长期口服抗生素所致的维生素K缺乏症。在水溶液中，亚硫酸氢钠甲萘醌与甲萘醌和亚硫酸氢钠存在平衡。当与空气中的氧气、酸或碱作用时，亚硫酸氢钠甲萘醌分解，甲萘醌从溶液中析出。加入氯化钠或焦亚硫酸钠可增加稳定性。CH3OOSO3NaCH3OONaHSO3+第二节水溶性维生素（Water-SolubleVitamins）维生素B1（VitaminB1）又称盐酸硫胺。广泛存在于各种食物中，如谷物、蔬菜、牛乳、鸡蛋等。现以合成法制取。NNNNH2SH3CCH3OHClHCl+_..维生素B1被机体吸收后，转变为有生物活性的硫胺焦磷酸酯，是脱羧酶的辅酶的组成部份，参与维持正常的糖代谢及神经、心脏系统的功能。缺乏维生素B1时可导致神经系统及心血管系统的生理紊乱。维生素B1主要用于维生素B1缺乏症，如神经炎、中枢神经系统损伤、食欲不振、消化功能不良、营养不良、心脏功能障碍等。维生素B1在固体状态时性质稳定。在酸性水溶液中较稳定，在碱溶液中极易分解。维生素B1的噻唑环不稳定，易开环，在体内也易被硫胺酶分解。现已研究开发出一些维生素B1的开环衍生物，如丙舒硫胺和呋喃硫胺等，避免了不稳定噻唑环的存在。在体内可转化成硫胺而发挥作用，吸收效果较好，作用较维生素迅速B1而持久。NNH3COS-S-RCH2CH2OHCH3NH2丙舒硫胺R=-C3H7R=O呋喃硫胺NNNHNOHCH3OHOHHOHOHHOH3C维生素B2（VitaminB2）又称核黄素。广泛存在于动植物中，米糠、动物肝脏、蛋黄中含量丰富。分子结构由异咯嗪与核糖醇两部分组成。维生素B2在体内以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式存在，是一些氧化还原酶的辅基，能广泛参与体内各种氧化还原反应。能促进糖、脂肪和蛋白质的代谢，对维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能均有一定的作用。维生素B2用于治疗因核黄素缺乏引起的唇炎、舌炎、脸部溢脂性皮炎等。维生素B6（VitaminB6）又名吡多辛、吡多醇。在动植物中分布很广，谷类外皮中含量尤为丰富。NH3CHOOHOHHCl.包括三种结构类似的化合物：吡多辛、吡多醛和吡多胺，在体内可互相转化。由于最初分离出来的是吡多辛，故一般以它作为维生素B6的代表。NH3CHOOHOHNH3CHOOHO-2H+2HHNH3CHOOHNH2NH3CHOOHNH+NH3,-H2O-NH3,+H2O+2H-2H吡多辛吡多醛吡多胺三种化合物在体内均以磷酸酯的形式存在，其中磷酸吡多醛和磷酸吡多胺在体内以辅酶的形式参与氨基酸的转氨基、脱羧和消旋过程。临床上主要用于因放射治疗引起的恶心，妊娠呕吐等疾病的治疗。VitaminsB6的合成用带两个双键的噁唑衍生物与单烯类化合物进行（4+2）的Diels–Alder环加成后，经水解、芳构化即可制得吡多醇。OONOEtOH3C+PrNOOOEtOH3CPrNH3CHOHOOHHCl.4-甲基-5-乙氧基噁唑的制备：用草酸、丙氨酸、乙醇和苯通过共沸带水进行酯化，再加入过量的草酸二乙酯，制备N-乙氧草酰丙氨酸乙酯后，用三氧化磷作为脱水剂进行环合，再水解脱羧即可制得。COOHCOOHEtOH/HClCOOEtCOOEtNa2CO3POCl3/Et3NCH3C6H5NOEtOH3CNOEtOH3CCO2EtH3COHONH2NHEtOH3CCO2EtOO单烯类化合物采用2-正丙基二氢1，3-二噁庚烷，是一缩醛形式，包含了成吡啶后的两个羟甲基部份，在环加成后水解即得维生素B6。OOPr2-正丙基二氢1，3-二噁庚烷维生素C（VitaminC）为酸性多羟基化合物，又称抗坏血酸。有两个手性碳原子，故有四个异构体。其中以L-（+）抗坏血酸的活性最高。OHOOHHOOHHOOOHHOHHOOHOOOHOHOOHHOHL-（+）-抗坏血酸D-（-）-抗坏血酸OHHOOHHOOHO（-）-异抗坏血酸OOHOHOOHHOOHL-（+）异抗坏血酸维生素C在溶液中可产生互变异构，主要以烯醇式存在，酮式的量很少。因含有连二烯醇的结构，水溶液显酸性。C2上的羟基可与C1上的羰基形成分子内氢键，其酸性较弱。OOHOHHOOOOOHHOHHOOHOOOHHOHOOHOH连二烯醇结构呈现较强的还原性，易被空气中的氧或硝酸银等氧化剂氧化，生成去氢抗坏血酸，进一步水解生成2，3-二氧古洛糖酸，再氧化为苏阿糖酸和草酸。COOHCH2OHOOOHHOOOHCH2OHOOHHOOOHCH2OHOOO[O][H]OH-COOHOHHOCH2OH[O]+COOHCOOHH2O维生素C在无氧条件可脱水和水解，进一步脱羧成呋喃甲醛，并聚合呈色，这是其在贮存中颜色加深的主要原因。OOHCH2OHOOHHOOOOOOOHOHOOOCHO-2H2OH2O-CO2-H2O聚合有色物质维生素C参与机体代谢在生物氧化还原作用中和细胞呼吸中起重要作用，可帮助酶将胆固醇转化为胆酸而排泄，以降低毛细血管的脆性，增加机体的抵抗力。临床可用于防治坏血病，预防冠心病。叶酸（FolicAcid）2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶啶对氨基苯甲酸L-谷氨酸。NHNNNHNHNOOOHOHH2NOHO由三部分构成：叶酸经还原反应形成四氢叶酸，以辅酶的形式转移和利用“一碳基团”。许多重要物质如嘌呤、嘧啶、核苷酸等的合成中，必须有四氢叶酸作为“一碳基团”的供体来参与。叶酸是骨髓红细胞成熟和分裂所必需的物质。临床用于治疗巨幼红细胞贫血、血小板减少症等。