Получение витаминов

1. Получение витаминов

2.

Витамины
–
это
органические
вещества,
являющиеся
биологическими
катализаторами
химических реакций, протекающих в живой клетке и
участвующие в обмене веществ, преимущественно в
составе ферментных структур. Витамины –
низкомолекулярные соединения, синтезируемые
растениями и микроорганизмами, а также в
животных тканях в результате химических
превращений провитаминов.

3. Витамины алифатического ряда Производные полиокси--лактонов ненасыщенных карбоновых кислот

Витамины алифатического ряда
Производные полиокси- -лактонов ненасыщенных
карбоновых кислот
Аскорбиновая кислота широко распространена в природе. Особенно ею богат
растительный мир: свежие овощи, фрукты, хвоя и др. В промышленности аскорбиновую
кислоту получают из D-глюкозы. L-сорбозу подвергают ацетонированию (чтобы не
допустить окисления четырех гидроксилов), и полученную диацетон L-сорбозу окисляют
до диацетокетогулоновой кислоты. Затем осуществляют процесс омыления и
лактонизацию до аскорбиновой кислоты.
OH
HO
2
3
H
HO
H
1
4
*
5
6
OH
O
O
*
H
H

4.

D-глюкоза
диацетон L-сорбоза
D-сорбит
L-сорбоза
диацетонкетогулоновая 2-кето-L-гулоновая
кислота
кислота

5.

N,N-диметиламино
уксусная кислота
глюкоза
D-глюконовая
кислота
Пангамовая кислота

6. Производные β-аминокислот Кальция пантотенат

7.

8. ВИТАМИНЫ АЛИЦИКЛИЧЕСКОГО РЯДА Циклогексенилизопреноидные витамины, или ретинолы

цитраль
псевдоионон
β-ионон

9.

β-ионон

10.

метилвинилкетон
Ацетиленовый
карбинол

11.

12.

ВИТАМИНЫ АЛИЦИКЛИЧЕСКОГО РЯДА
Циклогексанолэтиленгидриндановые витамины,
или кальциферолы
эргостерин
тахистерин
люмистерин
Эргокальциферол
Витамин Д2

13.

14. ВИТАМИНЫ АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА витамин К

β-метилнафталин
2-метил-1,4-нафтохинон
викасол

15. Витамины, производные хромана Витамин Е

фитол
триметилгидрохинон
α-токоферол
α-токоферола ацетат

16. Водорастворимые витамины

17. Тиамин (витамин В1)

Витамин B1 был первым витамином,
выделенным в кристаллическом виде К.Функом
в 1912г. Свое название - тиамин - получил из-за
наличия в составе его молекулы атома серы и
аминогруппы. Структура его была определена
в 1934 - 1935 годах Основу химической
структуры
тиамина
составляют
два
гетероцикла- пиримидин и тиазол, связанных в
молекуле метильным радикалом:

18. Тиамин (витамин В1)

СH2
N
N
пиримидил
N
S
тиазол
В медицинской практике применяют тиамин в виде двух
препаратов: тиамина бромид и тиамина хлорид. Они
включены в ГФ X.

19. Тиамин (витамин В1)

Тиамина бромид представляет собой: 4-метил-5- оксиэтил-N-(2-метил-4-амино-5-метилпиримидил)тиазолий бромида гидробромид.
НBr добавляют для получения устойчивой соли
СH2
N
CH3
N
Br
H3C
N
NH2
S
HBr
CH2 CH2 OH
Химическая структура тиамина хлорида отличается только
наличием двух хлорид-ионов вместо бромид-ионов.

20. Тиамин (витамин В1)

Тиамин улучшает циркуляцию крови и
участвует
в
кроветворении;
оптимизирует
познавательную
активность
и
функции
мозга;
выступает как антиоксидант, защищая
организм
от
разрушительного
воздействия старения, алкоголя и
табака.

21. Тиамин (витамин В1)

Гиповитаминоз
тиамина
выражается
ослабленной деятельностью нервной системы,
понижением внимания, быстрым развитием
сердечной и умственной усталости, головной
болью, утратой аппетита, потливостью,
запором.
При полном авитаминозе B1 развивается
болезнь бери-бери.

22. Тиамин (витамин В1) синтез

Один из путей синтеза пиримидинового цикла основан
на конденсации ацетамидина и цис-формы ацетоксиметилен- -этоксипропионитрила:
O
CH
NH
+
C
H3C
NH2
C
O
CH2
C
CH3
CH2OC2H5
N
OC2H5
CH3
H Br
N
NH2
2-метил-4-амино-5-этоксиметилпиримидин
CN
CH2Br
N
H3C
N
NH2 HBr
2-метил-4-амино-5-бромметилпиримидинагидробромид

23. Тиамин (витамин В1) синтез

Тиазольный
цикл
синтезируют
из
тиоформамида и бромацетопропилацетата
O
NH2
+
C
S
H
CH3
C
CH
Br
O
CH2
CH2
N
NaOH
O
CH2
CH3
CH3
CH3
S
C
O
CH2
O
C
CH3
4-метил-5β-ацетоксиэтилтиазол
N
S
CH2
CH2
OH
4-метил-5β-оксиэтилтиазол

24. Тиамин (витамин В1) синтез

Конденсация пиримидинового и тиазолового
циклов осуществляется либо сплавлением
полученных продуктов при 100-120 С, либо
нагреванием в органическом растворителе,
например в бутиловом спирте

25. Тиамин (витамин В1) синтез

N
H3C
CH3
CH2Br
+
N
N
S
NH2 HBr
СH2
N
CH2
CH2
OH
CH3
N
Br
H3C
N
NH2
S
CH2 CH2 OH
HBr

26. Рибофлавин (витамин В2)

Водорастворимый
изоаллоксазина:
витамин,
пиразин
NH
N
O
NH
N
O
бензол
пиримидин
И З ОАЛ Л О К С АЗ И Н
производное

27. Рибофлавин (витамин В2)

6,7-диметил-9-D-1’-рибитилизоаллоксазин
СH2 (CHOH)3 CH2OH
H3C
H3C
N
N
O
NH
N
O

28. Рибофлавин (витамин В2) синтез

Выделение
рибофлавина
из
природных
источников представляет собой сложный
процесс, при этом получается очень низкий
выход продукта. Поэтому в настоящее время
рибофлавин
получают
исключительно
синтетическим путём. Наиболее распространенным является метод, предложенный
Каррером и усовершенствованный Фишером
(1947).

29. Рибофлавин (витамин В2) синтез

NH2
H3C
OH OH OH
O
C
C
C
C
H
H
H
CH2OH
H
H3C
D-рибоза
о-ксилидин
OH OH OH
H3C
H3C
N
CH
C
C
C
H
H
H
CH2OH
H

30. Рибофлавин (витамин В2) синтез

OH OH OH
H3C
N
CH2
C
C
C
H
H
H
H3C
CH2OH
C 6H 5
N
+
N Cl
OH OH OH
H3C
H3C
N
N
CH2
N
C
C
C
H
C6H5
H
H
CH2OH
H
4,5-диметилфенилрибамин

31. Рибофлавин (витамин В2) синтез

O
H
N
O
NH
O
HO
N
O
аллоксан
CH2
NH
O
O
OH OH OH
O
H3C
N
H3C
N
N
NH
O
C
C
C
OH
H
H
CH2OH

32. Рибофлавин (витамин В2) синтез

В дальнейшем были предложены и другие
методы синтеза рибофлавина, как, например,
путем конденсации виолуровой кислоты с офенилендиамином в присутствии соляной
кислоты (В.М. Березовский, Г.Д. Глебова, 1964).
Но не все из них имеют практическое значение
либо из-за низкого выхода чистого продукта,
либо по ряду других причин.

33. Витамины группы В6

К производным пиридина относится помимо
никотиновой кислоты и ее амида еще и
витамины
группы
В6
или
оксиметилпиридиновые витамины. Вещество,
обладающее В6-витаминной активностью,
получено в нашей стране в 1937 г. из дрожжей.
Затем было установлено, что витамин В6-это
не одно, а несколько сходных по химической
структуре веществ, общая формула которых:

34. Витамины группы В6

Общая формула витаминов, производных пиридина
R
HO
H3C
CH2OH
N

35. Витамины группы В6

Характерное свойство витаминов группы В6их способность
взаимопревращаться друг в друга по схеме:
O
R
HO
CH2OH
O
H3C
CH2NH2
C-H
N
пиридоксин
HO
H3C
CH2OH
N
пиридоксаль
H
HO
CH2OH
NH3
H3C
N
пиридоксамин

36. Пиридоксин (витамин В6)

2-метил-3-окси-4,5-ди(оксиметил)-пиридина
гидрохлорид
C8H11NO3 HCl

37. Пиридоксин (витамин В6) получение

Первоначально пиридоксин получали из
естественных источников(дрожжей, рисовых
отрубей), но метод этот очень длителен и
трудоемок, требует затраты большого
количества
сырья,
а
выход
чистого
пиридоксина очень низок. Поэтому сейчас
пиридоксин получают синтетически:
Наиболее простой из них осуществляется по
схеме:

38. Пиридоксин (витамин В6) получение

O
O
O
O
C-CH2-C-C
CH3
C-NH2
O
CN
CN
NH2-C-CH2
NH
H3C
амид ацетопировиноградной
кислоты
-H2O
H3C
O
4-карбамидо-2-метил-5цианпиридон-6
CN
PCl5
N
O
H 2-метил-4,5-
CH2NH2
CN
O2N
HNO3
дицианпиридон-6
CN
CN
CN
POCl3
цианацетамид
NH2
O2N
CN
H
CH2NH2
H2N
NaNO2
H Cl
H3C
N
H
O
2-метил-3-нитро-4,5дицианпиридон-6
H3C
N
Cl
H3C
N
2-метил-3-амино-4,5диаминометилпиридин
CH2OH
HO
CH2OH
2-метил-3-нитро-4,5дициан-6-хлорпиридин
H3C
N пиридоксин

39. Пиридоксин (витамин В6) получение

Еще один метод синтеза - метод М.А.
Преображенского, где исходным веществом
является монохлорацетатная кислота:
ClCH2COOH
CH3ONa
CH3OCH2COOCH3
CH3COCH3
CH3COCH2COCH2OCH3
Метиловый эфир
метоксиуксусной кислоты
CH2OCH3
NH2COCH2CN
CN
цианацетамид
H3C
N
метоксиацетилацетон
HNO3
O
H
2-метил-4-метоксиметил-5циан-6-пиридон
CH2OCH3
O2N
H3C
CN
N
H
PCl5
O
2-метил-3-нитро-4-метоксиметил-5циан-6-пиридон

40. Пиридоксин (витамин В6) получение

CH2OCH3
CN
O 2N
H 3C
N
CH2OCH3
H
Pd
Cl
2-метил-3-нитро-4-метоксиметил5-циан-6-хлорпиридин
CH2NH2
H2N
H3C
NaNO2
H Cl
CH2OH
CH2OH
HO
H Cl
N
2-метил-3-амино-4-метоксиметил5-метиламинопиридин
H3C
N
Пиридоксин г/х

41. Фолиевая кислота

водорастворимый витамин группы В, в основе
структуры: птеридин - бициклическая
система.
N
N
N
пиримидин
N
пиразин
птеридин

42. Фолиевая кислота строение

птероилглютаминовая к-та (фолиевая)
птероиновая к-та
кисл. OH
ц.
N
H2N
осн. ц.
N
N
CH2 N
N
к.ц.
C
NH
COOH
O
CH2
CH
CH2
ПАБК
COOH
глютаминова
к-та
кислотн.
центр

43. Фолиевая кислота получение

Кислоту фолиевую получают теперь только
синтетическим способом. По методу А.В.
Труфанова и А.Б. Кирсановой конденсируют
эквимоллекулярные
количества
2,5,6триамино-4-оксипиримидина; а, -дибромпропионового альдегида и п-аминобензоилL(+)-глутаминовой кислоты:

44. Фолиевая кислота получение

OH
NH2
N
H2N
Br
CH
+
N
NH2
C
H
а, -дибромпропионовый альдегид
2,5,6-триамино-4-оксипиримидин
H2N
+
C
O
O
CH2Br
COOH
NH
CH
CH2
CH2
п-аминобензоил-L-(+)-глутаминовая кислота
COOH

45. Фолиевая кислота получение

COOH
O
OH
H
N
N
H2N
N
CH2
NH
C
CH
NH
CH2
CH2
COOH
I2
N
5,6-дигидрофолиевая кислота
COOH
O
OH
N
N
H2N
N
CH2
NH
N
Кислота фолиеваЯ
C
NH
CH
CH2
CH2
COOH

46. Фолиевая кислота получение

Пиримидиновую часть молекулы фолиевой
кислоты синтезируют по схеме:
OH
H2N
NH
NH2
CH2
+
COOR
C2H5ONa
H2N
Гуанидин
цианацетатный эфир
оксипиримидин OH
H2N
NOH
N
+
H
CN
N
NaNO2
N
NH
2-амино-4-окси-6-имино-5изонитрозодигидро
N
NH2
2,6-диамино-4OH
H
NH2
N
H2N
N
NH2
2,5,6-триамино-4-оксипиримидин
пиримидин

47. Фолиевая кислота получение

П-аминобензоилглютаминатную кислоту
синтезируют по схеме:
COOH
O
O
+
H2N
O2N
C-N
COOH
C-Cl
CH-CH2CH2COOH
CH-CH2CH2COOH
NaHCO3
H
O2N
П-нитробензоилглютаминатная кта
COOH
O
C-N
H
H
H2N
CH-CH2CH2COOH
П-аминобензоилглютаминатная кислота

48. Фолиевая кислота особенности

Установлено, что введение в положение 5
пиразинового кольца формильной группы
делает тетрагидроформу фолиевой кислоты
более
устойчивой
к
окислению.
Все
коферментные формы фолиевой кислоты
отличаются
от
собственно
фолиевой
кислоты
восстановленным
пиразиновым
циклом и присоединением к азоту в
положениях
5
или
10:
метенила(1),
формила(2), оксиметила(3) или формимина(4).