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1、1药 物 化 学Medicinal Chemistry南华大学药学系曹轩2第第 十十 二二 章章维维 生生 素素（ Vitamin ）3第一节第一节 脂溶性维生素脂溶性维生素（Fat Soluble Vitamins）第二节第二节 水溶性维生素水溶性维生素（Water Soluble Vitamins）本章内容4概概 述述 维生素是维持人类机体正常代谢功能所必需的微量营维生素是维持人类机体正常代谢功能所必需的微量营养物质，主要作用于机体的能量转移和代谢调节。养物质，主要作用于机体的能量转移和代谢调节。 有机化合物，与微量元素有机化合物，与微量元素Fe、Mn、Zn、Cu不同。不同。 不供给能量，
2、与蛋白质、脂肪、糖不同。不供给能量，与蛋白质、脂肪、糖不同。 需求量少。需求量少。 机体内不能自行合成，必须由食物获取。机体内不能自行合成，必须由食物获取。 机体中酶的组成部分，参与机体各种代谢。机体中酶的组成部分，参与机体各种代谢。 人体自己不能合成或合成量很少，必须从食物中摄取。人体自己不能合成或合成量很少，必须从食物中摄取。 根据溶解性质分：脂溶性和水溶性维生素。根据溶解性质分：脂溶性和水溶性维生素。 5第一节第一节 脂溶性维生素脂溶性维生素（Fat Soluble Vitamins） 维生素维生素A Vitamin A 维生素维生素 D3 Vitamin D3 维生素维生素E Vita
3、min E6主要内容主要内容维生素维生素A醋酸酯醋酸酯维生素维生素D3维生素维生素E醋酸酯醋酸酯7维生素维生素A醋酸酯醋酸酯Vitamin A AcetageOO8结构与命名结构与命名（全（全-E型）型）-3，7-二甲基二甲基-9-（2，6，6-三甲基三甲基-1-环己环己-1-烯基）烯基）-2，4，6，8-壬四烯壬四烯-1-醇醇醋酸酯醋酸酯OO2468169性状性状易溶于乙醇、氯仿、乙醚、脂肪易溶于乙醇、氯仿、乙醚、脂肪和油中，不溶于水和油中，不溶于水本品为脂类化合物本品为脂类化合物Vitamin A Acetate的化学稳定性的化学稳定性比比Vitamin A好好中国药典收载的中国药典收载的
4、Vitamin A即为即为Vitamin A Acetate10发现发现 1913年年Mccllum等两组美国学者同时等两组美国学者同时提出在脂溶性食物如鱼肝油、蛋黄和提出在脂溶性食物如鱼肝油、蛋黄和黄油中，存在一种营养必需品黄油中，存在一种营养必需品 命名为脂溶性命名为脂溶性Vitamin A Karrer于于1931年从鱼肝油中分离出视年从鱼肝油中分离出视黄醇（黄醇（Retinol），并确定了它的结构），并确定了它的结构 维生素中结构式阐明得最早的一个化维生素中结构式阐明得最早的一个化合物合物11Vitamin A1和和Vitamin A2以前以前Vitamin A即指即指Retinol，
5、现命，现命名为维生素名为维生素A1 主要存在于哺乳动物和海水鱼中主要存在于哺乳动物和海水鱼中3-脱氢脱氢Retinol，称为维生素，称为维生素A2 主要存在于淡水鱼中主要存在于淡水鱼中 生物活性为生物活性为Retinol的的3040%12OHOH13理化性质理化性质1，还原性，还原性2, 脱水反应脱水反应3，鉴别反应，鉴别反应OO24681614还原性还原性紫外线不稳定紫外线不稳定易被空气氧化易被空气氧化 在加热或有金属离子存在时，可在加热或有金属离子存在时，可促进这种氧化反应促进这种氧化反应 在无氧情况下，可耐热至在无氧情况下，可耐热至12015储存储存Vitamin A应贮存于铝制容器，充
6、氮应贮存于铝制容器，充氮气密封置阴凉干燥处保存气密封置阴凉干燥处保存 也常将也常将Vitamin A溶于溶于Vitamin E的油中，的油中， 加入稳定剂加入稳定剂 如对羟基叔丁基茴香醚（如对羟基叔丁基茴香醚（BHA）和叔丁）和叔丁基对苯甲酸（基对苯甲酸（BHT）等）等 若长期贮存也可发生异构化，使活性下降若长期贮存也可发生异构化，使活性下降16脱水反应脱水反应对酸不稳定，生成脱水对酸不稳定，生成脱水Vitamin A 遇遇Lewis酸或无水氯化氢乙醇酸或无水氯化氢乙醇液，可发生脱水反应液，可发生脱水反应 活性仅为活性仅为Vitamin A的的0.4%17鉴别鉴别1，与三氯化锑反应，呈现深蓝，
7、与三氯化锑反应，呈现深蓝色色2，此外，此外Retinol可发生强黄绿可发生强黄绿色荧光，可作为色荧光，可作为Vitamin A定量、定量、定性分析的依据定性分析的依据18药理及作用药理及作用1，视觉，视觉2，对上皮组织，对上皮组织3，其它，其它19药理及作用药理及作用-视觉视觉Vitamin A在视网膜转变为在视网膜转变为Retinal，后者与视蛋白结合成，后者与视蛋白结合成视紫红质，以维持弱光中人视视紫红质，以维持弱光中人视觉觉Vitamin A缺乏时，视紫红质合缺乏时，视紫红质合成受阻，出现成受阻，出现夜盲症夜盲症20药理及作用药理及作用-对上皮组织对上皮组织Vitamin A具有诱导控制
8、上皮组具有诱导控制上皮组织的分化和生长的作用，为维织的分化和生长的作用，为维持其正常功能和结构必需持其正常功能和结构必需缺乏时上皮组织表面干燥、变缺乏时上皮组织表面干燥、变厚、屏障性能降低，出现厚、屏障性能降低，出现干眼干眼症、牙周溢脓症、牙周溢脓等等21药理及作用药理及作用-其它其它Vitamin A为骨骼生长、维持为骨骼生长、维持睾丸和卵巢的功能、胚胎的发睾丸和卵巢的功能、胚胎的发育所必需育所必需此外还具有抗氧化作用此外还具有抗氧化作用22维生素维生素A过多症过多症脂溶性维生素，可储存于皮下脂溶性维生素，可储存于皮下脂肪脂肪长期过量使用，可造成长期过量使用，可造成Vitamin A过多症过
9、多症 表现为疲劳、烦躁、精神抑制、表现为疲劳、烦躁、精神抑制、呕吐、低热、高血钙、骨和关呕吐、低热、高血钙、骨和关节痛等节痛等23维生素维生素D3Vitamin D3胆骨化醇胆骨化醇HHO24发现发现1800年就知道儿童佝偻病与日年就知道儿童佝偻病与日光照射有关光照射有关1922年，年，Mccollum发现在热鱼发现在热鱼肝油中通入氧气仍有抗佝偻病作肝油中通入氧气仍有抗佝偻病作用，并进一步发现了在鱼肝油中用，并进一步发现了在鱼肝油中存在对热稳定的而不能被皂化的存在对热稳定的而不能被皂化的甾体部分甾体部分这种物质后来被命名为这种物质后来被命名为Vitamin D25发现发现1930年年Askew
10、d等成功分离得等成功分离得到到Vitamin D2，确定结构，确定结构1932年年Windaus等分离得到等分离得到Vitamin D3并确定结构并确定结构1948年确定立体化学结构年确定立体化学结构1960年全合成成功年全合成成功26维生素维生素D的立体构型的立体构型27来源来源D3主要含于肝、奶、蛋黄中主要含于肝、奶、蛋黄中 以鱼肝油含量最丰富以鱼肝油含量最丰富人体内可由胆甾醇转变成人体内可由胆甾醇转变成7-脱氢胆脱氢胆甾醇，并储存于皮下，在日光或紫甾醇，并储存于皮下，在日光或紫外线的照射下，后者外线的照射下，后者B环裂开可转环裂开可转变为变为D3，故称，故称7-脱氢胆固醇为脱氢胆固醇为D
11、3原原 多晒太阳是预防多晒太阳是预防Vitamin D缺乏的主要缺乏的主要方法之一方法之一287-脱氢胆甾醇在体内的转脱氢胆甾醇在体内的转化化29作用作用Vitamin D促进小肠粘膜对钙促进小肠粘膜对钙磷的吸收，促进肾小管对钙磷磷的吸收，促进肾小管对钙磷的吸收，促进骨代谢，维持血的吸收，促进骨代谢，维持血钙、血磷的平衡钙、血磷的平衡临床上常用临床上常用Vitamin D防治佝防治佝偻病、骨软化症及老年性骨质偻病、骨软化症及老年性骨质疏松症等疏松症等30维生素维生素E醋酸酯醋酸酯Vitamin E Acetate中国药典称中国药典称Vitamin E OOO31结构及命名结构及命名（）2，5，
12、7，8-四甲基四甲基-2-（4，8，12-三甲基十三烷基）三甲基十三烷基） -6- 苯并二氢吡喃苯并二氢吡喃醇醋酸酯醇醋酸酯OOO2785481232发现发现1922年年Evans和和Bishop发现发现一种脂溶物质有抗不育作用一种脂溶物质有抗不育作用故将故将Vitamin E又名为生育酚又名为生育酚（Tocopherol）1936 分离出分离出Vitamin E1938年合成成功年合成成功33简介简介Vitamin E是一种生理活性相似、是一种生理活性相似、具有生育酚基本结构的天然化合具有生育酚基本结构的天然化合物的统称物的统称结构为生育酚和生育三烯酚两类结构为生育酚和生育三烯酚两类 在苯并
13、二氢吡喃衍生物的在苯并二氢吡喃衍生物的2位有一位有一个个16碳的侧链碳的侧链 侧链饱和的即为生育酚侧链饱和的即为生育酚 侧链上有三个双键的侧链上有三个双键的为生育三烯酚为生育三烯酚34简介简介由于苯并二氢吡喃环上甲基的数目由于苯并二氢吡喃环上甲基的数目和位置的不同，生育酚和生育三烯和位置的不同，生育酚和生育三烯酚又各有四个同类物即酚又各有四个同类物即、大多存在于植物中大多存在于植物中 以麦胚油、花生油、玉米油中含以麦胚油、花生油、玉米油中含量最为丰富量最为丰富常以常以-生育酚代表生育酚代表Vitamin E3536理化性质理化性质1，水解性，水解性2，氧化性，氧化性OOO2785481237水
14、解性水解性酯类化合物酯类化合物与氢氧化鉀醇溶液共热时，水与氢氧化鉀醇溶液共热时，水解得到解得到-Tocopherol 38氧化性氧化性乙醇溶液与硝酸共热，生成生乙醇溶液与硝酸共热，生成生育红，显橙红色育红，显橙红色39氧化性氧化性-Tocopherol易被氧化易被氧化与三价铁离子作用，则被氧化与三价铁离子作用，则被氧化成对成对-生育醌和亚铁离子，生育醌和亚铁离子， 后者与后者与2，2-联吡啶作用生成血联吡啶作用生成血红色的络离子，以此进行鉴别红色的络离子，以此进行鉴别40氧化性氧化性Vitamin E在无氧条件下对热稳在无氧条件下对热稳定定 加热至加热至200也不被破坏也不被破坏但对氧十分敏感
15、但对氧十分敏感 遇光、空气可被氧化遇光、空气可被氧化部分氧化产物为部分氧化产物为-生育醌及生育醌及-生生育酚二聚体育酚二聚体41构效关系构效关系42药理作用药理作用Vitamin E与动物的生殖功能与动物的生殖功能有关，具有抗不育作用有关，具有抗不育作用Vitamin E的氧化作用、对生的氧化作用、对生物膜的保护与稳定作用及调控物膜的保护与稳定作用及调控作用作用综合为抗衰老作用综合为抗衰老作用43临床应用临床应用临床用于习惯性流产，不孕症临床用于习惯性流产，不孕症及更年期障碍，进行性肌营养及更年期障碍，进行性肌营养不良，间歇性跛行及动脉粥样不良，间歇性跛行及动脉粥样硬化等的防治硬化等的防治此外
16、，可用于延缓衰老此外，可用于延缓衰老44副作用副作用长期过量服用长期过量服用Vitamin E可产生可产生眩晕、视力模糊眩晕、视力模糊并可导致血小板聚集及血栓形成并可导致血小板聚集及血栓形成45第二节第二节 水溶性维生素水溶性维生素Water Soluble Vitamins 46维生素维生素C抗坏血酸抗坏血酸Vitamin COHOOHOHOHOH47结构与命名结构与命名L（+）-苏糖型苏糖型-2，3，4，5，6-五羟基五羟基-2-己烯酸己烯酸-4-内酯内酯48发现发现1932年年King 和和Wangh分离出分离出纯结晶纯结晶 mp.190192 具有烯二醇结构，显酸性具有烯二醇结构，显酸
17、性1933年确定其结构并合成年确定其结构并合成49结构特点结构特点含六个碳原子的多羟基化合物含六个碳原子的多羟基化合物两个手性碳，两个手性碳，22 个光学异构体个光学异构体L-（+）抗坏血酸的活性最高）抗坏血酸的活性最高 D-（-）-异抗坏血酸的活性仅异抗坏血酸的活性仅为为1/20 D-（-）-抗坏血酸和抗坏血酸和L-（+）-异异抗坏血酸几乎无效抗坏血酸几乎无效50立体异构立体异构51光学活性光学活性Vitamin C 的立体结构与的立体结构与L系的系的己糖相似，故称己糖相似，故称L-抗坏血酸抗坏血酸52天然来源天然来源Vitamin C 广泛存在于新鲜水广泛存在于新鲜水果及绿叶蔬菜中果及绿叶
18、蔬菜中 番茄、橘子、鲜枣、山楂、刺番茄、橘子、鲜枣、山楂、刺梨及辣椒等含量丰富梨及辣椒等含量丰富53理化性质理化性质1，互变异构，互变异构2，酸性，酸性3，水解性，水解性4，还原性，还原性5，定量测定，定量测定6，鉴别反应，鉴别反应7，去氢抗坏血酸的降解，去氢抗坏血酸的降解OHOOHOHOHOH54稳定性稳定性本品干燥固体较稳定本品干燥固体较稳定但遇光及湿气，色渐变黄但遇光及湿气，色渐变黄故应避光、密闭保存故应避光、密闭保存55互变异构互变异构在水溶液中可发生互变异构在水溶液中可发生互变异构主要以烯醇式存在主要以烯醇式存在 两种酮式异构体中，两种酮式异构体中，2-氧代物较氧代物较3-氧代氧代物
19、稳定，能分离出来物稳定，能分离出来 3-氧代物极不稳定，易变成烯醇式结构氧代物极不稳定，易变成烯醇式结构56酸性酸性有连二烯醇的结构有连二烯醇的结构由于两个烯醇羟基极易游离，由于两个烯醇羟基极易游离，释放出释放出H+水溶液显酸性水溶液显酸性pKa = 4.2, 11.6 OHOOHOHOHOH57酸性比较酸性比较C-2上的羟基酸性较上的羟基酸性较C-3上的羟基弱上的羟基弱 可与可与C-1的羰基形成分子内氢键的羰基形成分子内氢键C-3上的羟基可与碳酸氢钠或稀氢上的羟基可与碳酸氢钠或稀氢氧化钠溶液反应，生成氧化钠溶液反应，生成C-3烯醇烯醇钠钠盐盐58水解性水解性在在浓氢氧化钠溶液中，内酯环浓氢氧
20、化钠溶液中，内酯环被水解被水解生成酮酸钠盐生成酮酸钠盐59还原性还原性由于烯醇结构，由于烯醇结构，Vitamin C还还易释放出易释放出H而呈现强还原性而呈现强还原性 在水溶液中易被空气中的氧所氧在水溶液中易被空气中的氧所氧化化 生成去氢抗坏血酸生成去氢抗坏血酸60化学氧化剂化学氧化剂能氧化能氧化Vitamin C成为去氢抗成为去氢抗坏血酸坏血酸 硝酸银、氯化铁、碱性酒石酸铜、硝酸银、氯化铁、碱性酒石酸铜、碘、碘酸盐及碘、碘酸盐及2，6-二氯靛酚二氯靛酚61去氢坏血酸的还原去氢坏血酸的还原在氢碘酸、硫化氢等还原剂的在氢碘酸、硫化氢等还原剂的作用下，又可逆转为作用下，又可逆转为Vitamin C
21、Vitamin C的氧化速度受金属的氧化速度受金属离子的催化离子的催化 催化作用顺序催化作用顺序 Cu2+Cr3+Mn2+Zn2+Fe3+62去氢坏血酸的作用去氢坏血酸的作用二者可以相互转化二者可以相互转化Vitamin C有氧化型和还原型有氧化型和还原型两种形式两种形式二者有同等的生物学活性二者有同等的生物学活性63含量测定含量测定碘量法测含量碘量法测含量 本品在酸性条件下即可被碘氧化本品在酸性条件下即可被碘氧化 以新沸放冷的蒸馏水溶解在醋酸以新沸放冷的蒸馏水溶解在醋酸的环境下，以淀粉为指示剂用碘的环境下，以淀粉为指示剂用碘液滴定终点为蓝色液滴定终点为蓝色64鉴别反应鉴别反应Vitamin
22、C水溶液中加入硝酸水溶液中加入硝酸银试液，即产生银的黑色沉淀银试液，即产生银的黑色沉淀加入加入2，6-二氯靛酚试液少许，二氯靛酚试液少许，溶液的颜色由红色变为无色溶液的颜色由红色变为无色65贮存、使用时注意贮存、使用时注意本品应密闭避光贮存本品应密闭避光贮存 空气、光线、热和金属离子都可加空气、光线、热和金属离子都可加速反应的进行速反应的进行配置注射液时配置注射液时 应使用二氧化碳饱和注射用水应使用二氧化碳饱和注射用水 pH控制在控制在5.06.0之间之间 并加入并加入EDTA和焦亚硫酸钠或半胱和焦亚硫酸钠或半胱氨酸等作为稳定剂氨酸等作为稳定剂66生理作用生理作用Vitamin C为胶原和细胞
23、间质合为胶原和细胞间质合成所必需成所必需 若摄入不足可致坏血病若摄入不足可致坏血病Vitamin C在生物氧化和还原过在生物氧化和还原过程中起重要作用程中起重要作用67生理作用生理作用 参与氨基酸代谢、神经递质的参与氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白和组织细胞间合成、胶原蛋白和组织细胞间质的合成。质的合成。可降低毛细血管通透性，降低可降低毛细血管通透性，降低血脂，增加机体抵御疾病的能血脂，增加机体抵御疾病的能力力并具有一定解毒功能和抗组织并具有一定解毒功能和抗组织胺作用胺作用68应用应用临床用于预防和治疗临床用于预防和治疗Vitamin C缺乏症缺乏症也用于尿的酸化、高铁血红蛋也用于尿的酸化、高铁血红蛋白症和许多其它疾患白症和许多其它疾患用作制药和食品工业的抗氧剂用作制药和食品工业的抗氧剂和添加剂和添加剂