Реферат: Строение, свойства и биологическая роль витаминов В-12 и В-15

ВведениеLascante ogni speranza voi ch’entrate!Dante

Витамины (от лат. Vita – жизнь) — группа органическихсоединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека,животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основнымипитательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющихогромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Первоисточником витаминов служат главным образом растения.Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей иликосвенно – через продукты животного происхождения. Важная роль в образованиивитаминов принадлежит также микроорганизмам. Например, микрофлора, обитающая впищеварительном тракте жвачных животных, обеспечивает их витаминами группы В.Витамины образуют в организме большое количество разнообразных производных(например, эфирные, амидные, нуклеотидные и др.), которые, как правило,соединяются со специфическими белками, выступая в роли коферментов. Наряду сассимиляцией, в организме постоянно осуществляется диссимиляция витаминов,причем продукты их распада, а иногда и малоизмененные молекулы витаминоввыводятся наружу. Недостаточность снабжения организма витаминами ведет к егоослаблению, резкий недостаток витаминов – к нарушению обмена веществ изаболеваниям – авитаминозам, которые могут закончится гибелью организма.Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов спищей, но и вследствие нарушения процессов их усвоения и использования организмом.

Основоположник учения о витаминах русский врач Н. И. Лунинустановил (1880), что при кормлении белых мышей только искусственным молоком,состоящим из казеина, жира, лактозы и солей, животные погибают. Следовательно,в натуральном молоке содержатся другие вещества, незаменимые для питания. В1912 году польский врач К. Функ предложил само название «Витамины», обобщилнакопленные к тому времени экспериментальные и клинические данные и пришел квыводу, что такие заболевания, как рахит, цинга, пеллагра, бери-бери, — болезнивитаминной недостаточности. С этого времени наука о витаминах (витаминология)начала интенсивно развиваться, что объясняется значением витаминов не толькодля борьбы со многими заболеваниями, но и для познания сущности ряда жизненныхявлений. Метод обнаружения витаминов, примененный Луниным (содержание животныхна специальной диете – вызывание экспериментальных авитаминозов), был положен воснову исследований.

Оба витамина, которым посвящен этот реферат, впервые былиобнаружены в экстрактах печени высших животных. Действие обоих из них связано спереносом метильной группы от одной молекулы к другой, причем пангамоваякислота может являться донором метильной группы, а витамин В12 –промежуточным переносчиком. Однако если относительно принадлежностицианкобаламина к витаминам споров не возникает, то причисление к ним пангамовойкислоты оспаривается большинством ученых. В «Энциклопедическом ХимическомСловаре», например, утверждается, что факт принадлежности пангамовой кислоты квитаминам не доказан, Березовский в своей книге «Химия Витаминов» приводитстатью о пангамовой кислоте в заключающей книгу рубрике «Некоторые биологическиактивные вещества». Вообще сведения о витамине В15, доступные мне,оказались весьма скудны и в основном затрагивают вопросы его клиническогоприменения в ущерб химическим свойствам.

Краткий исторический очерк

Витамин В12, пожалуй, самыйсложный из всех витаминов, впервые заявил о себе научному миру, когда в 1926-мгоду американские врачи Джордж Мино и Уильям Мэрфи обнаружили, что включение всостав питания больших количеств полусырой печени оказывает лечебноевоздействие при злокачественной анемии. Однако попытки выделенияантианемического фактора к успеху не привели. Лишь в конце 40-ых годов МэриШорб обнаружила вид бактерий, рост которых зависел от этого фактора, благодарячему у ученых появилась возможность оценивать содержание витамина в данномсубстрате по скорости роста колонии. В 1948 г. Э. Лестер Смит (Англия), а такжеЭдвард Рикес и Карл Фолкерс (США) получили витамин В12 в кристаллическом виде.

Однако потребовалось еще десять лет для того, чтобы методомрентгеноструктурного анализа определить его структуру, которая оказаласьчрезвычайно сложной. За расшифровку структуры витамина В12 (1955 г.)Дороти Ходжкин была присуждена нобелевская премия.

Витамин В15 (пангамовая кислота) был впервыеобнаружен в 1950-м году Томиямой в экстракте печени быка. Название пангамовойкислоты происходит от латинских корней «пан» — всюду и «гами» — семя, так какпозже она была обнаружена в составе семян огромного количества растений.

Номенклатура корриноидов

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 1

R1=OH– кобириновая кислота; R-NH2; R1=OH – кобировая кислота; R-OH; R1-остаток 1-амино-2-пропанола – кобиновая кислота; R=NH2; R1-остаток 1-амино-2-пропанола – кобинамид; R=OH; R1-остаток D-рибофуранозил-З-фосфата – кобамовая кислота; R-NH2: R1=остаток D-рибофуранозил-З-фосфата – кобамид

<img src="/cache/referats/4772/image002.gif" " корриноидов. R1=«OH – кобириновая кислота; R-NH2;» R1=«OH – кобировая кислота; R-OH; R1-остаток 1-амино-2-пропанола – кобиновая кислота;» R=«NH2; R1-остаток 1-амино-2-пропанола – кобинамид;» R=«OH; R1-остаток D-рибофуранозил-З-фосфата – кобамовая кислота; R-NH2:» R1=«остаток D-рибофуранозил-З-фосфата – кобамид » " v:shapes="_x0000_s1028">
Цианкобаламин относится к классу корриноидов — производных коррина, структуракоторого родственна порфирину. Однако, наряду с близостью их структур, имеютсядва важных химических различия между этими макроциклами. В то время какпорфирин содержит систему из 12 сопряженных двойных связей, коррин состоит изчастично восстановленных пиррольных (пирролиновых) гетероциклов. Корриновоекольцо содержит 6 двойных связей, входящих в состав линейной сопряженнойсистемы, включающей 12 из 15 атомов, составляющих внутренний контур макроцикла.Корриновое кольцо сужено по сравнению с порфириновым. Если в порфирине каждаяпара пиррольных колец отделена метиновыми мостиками, то в коррине кольца А и Dсоединены непосредственно связью между α-положениями. Поэтому внутреннийконтур корринового макроцикла содержит на один атом углерода меньше, чемпорфириновый.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 2

<img src="/cache/referats/4772/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1030 _x0000_s1039">
В соответствии с номенклатурой корриноидов, утвержденной в 1975 г.Международной комиссией по биохимической номенклатуре, органическийэкваториальный лиганд, состоящий из четырех восстановленных пиррольных колец сатомом кобальта в центре, назван коррином, а соединения его содержащие — корриноидами. Гептакарбоновая кислота, изображенная на рис. 1, названакобириновой кислотой. Карбоксильные группы обозначены буквами а-g, как показанона этом рисунке. a,b,c,d,e,g-гексаамидкобириновой кислоты назван кобировой кислотой. Кобиновая кислота являетсяамидом кобириновой кислоты с D-1-амминопропанолом-2в положении f; его гексаамид назван кобинамидом. Кобамовая кислота являетсяфосфодиэфирным производным кобиновой кислоты, в котором гидроксил 2 положенияаминопропанола замещен остатком α-D-рибофуранозил-З-фосфата; его гексаамидназван кобамидом. Кобамиды, которые имеют 5,6-диметилбензимидазольный лиганд,связанный гликозидной связью через N1 с С1 рибофуранозы, называютсякобаламинами. Корриноиды, имеющие в α-аксиальном положении вместо5,6-дииметилбензимидазола другие основания, также называются кобамидами.

Химия витамина В12

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 3

<img src="/cache/referats/4772/image005.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1040"><img src="/cache/referats/4772/image006.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">12 кристаллизуется в виде темно-красных игл или призм; цветварьирует в зависимости от величины кристаллов. Кристаллы темнеют при 210-220°,но не плавятся при температуре ниже 3000Ц. Первыми установленнымиконстантами были показатели преломления, а именно α = 1,616, β =1,652, γ = 1,664. Кристаллографические измерения показывают, что кристаллыотносятся к орторомбической системе и имеют призматическую форму. Прикристаллизации из водного раствора и из смеси воды с ацетоном они содержатзначительное, но изменчивое количество непрочно связанной кристаллизационнойводы. Ее можно удалить нагреванием при пониженном давлении, причем кристаллы нетеряют своей формы. После этого обезвоженный материал может снова поглощатьвлагу из атмосферного воздуха в количестве 10-12%; это и есть тот продукт,который обычно выпускается под названием витамина B12 и зарегистрирован вфармакопеях Англии и США. Витамин B12 довольно хорошо растворим в воде (около1,2% при комнатной температуре), а также в низших спиртах, в низшихалифатических кислотах и в фенолах, но нерастворим во многих другихорганических жидкостях. Он практически не растворяется в пиридине и другихтретичных аминах, но растворим в некоторых жидких или расплавленных амидах,например в ацетамиде и диметилформамиде. Витамин является левовращающимвеществом, но интенсивная, окраска затрудняет измерение оптического вращения.Витамин B12 обладает диамагнитными свойствами, что указывает на трехвалентноесостояние кобальта.

Обычно витамин выделяют из микробной массы или животныхтканей, используя растворы, содержащие цианид-ионы, играющие роль шестоголиганда кобальта. Однако сам цианкобаламин метаболически не активен. В составферментов входит соединение, в котором цианогруппа замещена остатком5-дезоксиаденозина или метильным радикалом.

Строение

Признанная формула витамина B12–C63H88O14N14PCo. Молекулу можноподразделить на две основные части, известные как «планарная группа»и «нуклеотид»; вторая часть лежит в плоскости, почти перпендикулярнойк плоскости первой части, которая обладает очень большим, хотя и неполным,сходством с порфиринами Центральный атом кобальта соединен с четырьмявосстановленными пиррольными кольцами, образующими макрокольцо. Три из четырехсоединений между кольцами образованы мезоуглеродным атомом (углеродныммостиком), характерным для порфиринов. Однако в четвертом месте соединениясуществует прямая связь между двумя α-углеродными атомами колец D и А.Макрокольцо содержит 6 сопряженных двойных связей, образующих единуюсопряженную систему.

У 13 из 19 углеродных атомов, составляющих макрокольцо,водород полностью замещен метильными группами или длинными боковыми цепями –либо ацетамидными, либо пропионамидными радикалами

В отличие от нуклеотидов нуклеиновых кислот так называемыйнуклеотид витамина B12 не содержит пурина или пиримидина. Вместо нихоснованием служит 5,6-диметилбензиминазол. Сахар представлен рибозой, но сα-гликозндпой связью, опять-таки в отличие от β-связи в нуклеиновыхкислотах. Рибоза фосфорилирована при 3-м атоме углерода. Фосфат образуетэфирную группу с 1-амино-2-пропиловым спиртом, который, кроме того, соединенамидной связью с цепью пропионовой кислоты при кольце D. Наконец, атом кобальтанесет CN-группу (в цианкобаламине) и соединен координационной связью с одним изатомов азота в бензиминазоле, образуя, таким образом, второй мостик между двумячастями молекулы. Полагали, что третий гидроксил фосфатной группы тожеэтерифицирован, пока не стало ясно, что неустойчивость триэфиров фосфорной кислотыисключает такую структуру. Витамин B12 является по существувнутренней солью; отрицательный заряд на атоме фосфора нейтрализованположительным зарядом на координационном комплексе кобальта.

Кобаламины

Первые химические данные овитамине B12 содержались в одновременных сообщениях из лабораторииГлаксо и Мерка, в которых указывалось на присутствие в его молекуле кобальта ифосфора. Самые ранние английские публикации касались второго красного фактора,появляющегося на хроматограммах наряду с витамином B12; Этот фактор был полученв кристаллическом виде Пирсом и его Сотрудниками в лаборатории Ледерле и былназван витамином B12b. Тем временем исследователи из лабораторийМерка описали витамин В12а как вещество, образующееся при обработкевитамина В12 водородом в присутствии платинового катализатора. Позжеон оказался идентичным витамину В12b.В лабораторияхГлаксо было описано еще одно родственное соединение – витамин B12c.В 1950 г. отношения между этими «витаминами B12»выяснились в результате почти одновременных сообщений из лабораторий«Органон» (Голландия) и Мерка, в которых было показано, что витамин B12содержит группу цианида, соединенную координационной связью с кобальтом. Группуцианида можно было удалить фотолизом или путем восстановления в определенныхусловиях с выходом витамина B12a, который, как предполагали,содержит на месте цианида гидроксильную группу. При обработке водным растворомцианида витамин B12a быстро превращается в тот пурпурный дицианидныйкомплекс, который возникает из самого витамина B12. Послеподкисления вторая группа цианида теряется и остается витамин B12.Для всей молекулы B12, исключая группу цианида, был предложен термин«Кобаламин», так что витамин B12 стал называтьсяцианкобаламином, а витамин B12a оксикобаламином. Эта терминологияполучила широкое признание.

Путем обработки витамина B12a различнымикислотами удалось получить ряд других аналогов. К ним относится витамин B12c,содержащий группу азотистой кислоты; он был назван нитриткобаламином, илинитрокобаламином. По-видимому, витамин B12a обычно существует не вформе оксикобаламина, а в форме аквокобаламина, молекула которого содержитнейтральную молекулу воды, что сообщает всему координационному комплексуосновные свойства; это согласуется с данными о том, что соединение титруетсякак основание. Можно получить другие основные кобаламины, содержащие вместоводы молекулу аммиака или некоторых аминов. Кроме этих основных и нейтральныхсоединений, существует еще класс кислых кобаламинов. Из них наиболее известнопурпурное вещество, образующееся при добавлении избытка цианида, к витамину B12.Оно содержит 2 молекулы цианида, соединенные координационными связями скобальтом. Бивен и сотр. получили довольно убедительные спектроскопическиеданные о наличии координационной связи между свободным атомом азота вбензиминазоле и кобальтом. Избыток цианида разрывает ее, по-видимому, потому,что ион цианида образует с металлом более прочную координационную связь.Дицианосоединение, однако, устойчиво только в щелочном растворе. Дицианкобаламинлегко замещает цианогруппу на ОН-, NO2-, SO3-, Cl-, Br-, SCN- и пр. Всепроизводные в присутствии цианид-ионов превращаются в цианкобаламин.

Устойчивость и взаимопревращения различных классовКобаламинов изучали с помощью изотопов и другими методами. Все эти вещества безисключения превращаются в витамин B12 под действием цианида.Неудивительно поэтому, что все они обнаруживают биологическую активность вотношении микроорганизмов, а также животных и больных пернициозной анемией,хотя некоторые из них менее активны, чем цианкобаламин.

До сих пор мы рассматривали витамин В12 какнейтральное вещество, хотя в действительности это чрезвычайно слабое основание.Это обнаружилось еще в ранних исследованиях при титровании в растворах уксуснойкислоты.

Кислотный гидролиз витамина B12

При обработке витамина B12неорганическими кислотами в различных условиях получено много продуктоврасщепления. Одним из первых был идентифицирован аммиак, образующийся пригидролизе амидных групп. Химическое изучение концентратов антипернициозногофактора привело к предположению, что он представляет собой веществополипептидной природы. Однако при исследовании кислотных гидролизатов обычнымметодом хроматографии на бумаге в чистых образцах кристаллического витамина ненашли никаких признаков наличия α-аминокислот. Тем не менее, группаисследователей из Британской палаты медицинских препаратов обнаружила нахроматограмме пятно, дающее нингидриновую реакцию*;эта реакция была обусловлена не аминокислотой, а пропаноламином.

При взаимодействии с концентрированной HCl при 65оС происходитотщепление нуклеотида и образование кобинамида (фактора В – см. ниже), затемпроисходит отщепление и образование кобировой кислоты (фактора V1a).

Нуклеотид

При кислотном гидролизе витамина B12 в жесткихусловиях образуется 5,6-диметилбензиминазол. Было показано, что полностьюнуклеотид соответствует названию 1-α-D-рибофуранозид-5,6-диметилбензиминазол. Сомнительным оставалосьтолько то, в каком положении — 2 или 3 — фосфорилирована рибоза. Окончательноэтот вопрос был решен лишь с помощью рентгеноструктурного анализа.

Продукты мягкого кислотного гидролиза

В первом приближении, мягкий гидролиз разбавленнойхлороводородной кислотой приводит к частичному дезаминированию,последовательному образованию моно-, ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-,гептакарбоновых кислот с сохранением нуклеотида.

Продолжительная обработка витамина B12 холоднойразведенной соляной кислотой приводила к медленной потере микробиологическойактивности, при этом интенсивность красной окраски не изменялась. Былообнаружено, что с увеличением длительности гидролиза возникает все болеесложная смесь продуктов. Среди них одно-, двух-, трех- и четырехосновныекислоты, образующиеся при последовательном удалении аммиака из амидных групп. Придобавлении азотистой кислоты в этих условиях образовывались также небольшиеколичества пяти- и шестиосновных кислот, обладающих красной окраской.Монокарбоновые кислоты можно разделить на три. Дикарбоновые кислоты такжеразделяются на три изомера; трикарбоновые кислоты фракционировать не удавалось.Этого и следовало ожидать при случайном гидролизе трех лабильных амидных групп.Относительные количества получаемых изомеров показывали, что одна из этих группзначительно лабильнее остальных. Три остальные амидные связи гидролизовалисьтолько при обработке кислотой в более жестких условиях или при каталитическомвоздействии азотистой кислоты. Когда в результате рентгеноструктурного анализастроение витамина было выяснено, появилась возможность истолковать этинаблюдения. Три лабильные амидные группы, очевидно, принадлежат трем цепямпропионамида, а три стабильные группы — ацетамидным цепям.

Это описание продуктов кислотного гидролизаупрощено, так как, за исключением случаев самого мягкого гидролиза, при электрофорезевыявлялась еще одна группа кислот. Эти кислоты образуются в результатеотщепления не только ряда молекул аммиака, но также и нуклеотида.

В водном растворе при мягком кислотном гидролизе (атакже фотолитически или при каталитическом гидрировании) цианкобаламин, черезпромежуточную стадию В12r (см. Восстановление витамина В12) споследующим окислением кислородом воздуха переходит в оксикобаламин.

Фактор В

Исследователи из лаборатории Глаксо нашли, что молекулувитамина можно аккуратно разделить на две части кратковременным нагреванием сконцентрированной соляной кислотой или, еще лучше, с хлорной кислотой. Притщательно контролируемых условиях (например, 5 мин при 65°) амидные группыпочти не подвергались гидролизу и главными продуктами были, нуклеотид инеизмененная остальная часть молекулы. Последний продукт сохранялмикробиологическую активность и оказался идентичным природному фактору,выделенному из содержимого рубца жвачных. В присутствии цианида растворы этоговещества имели пурпурную окраску даже при слабо кислой реакции среды. Спектрпоглощения был очень сходен со спектром дицианкобаламина, так что в этомсостоянии вещество почти наверное содержало два остатка цианида, соединенныхкоординационной связью с кобальтом. Однако в то время как дицианкобаламин имелкислотные свойства, новое соединение было нейтральным. Причина такого различиясостояла в отщеплении кислого нуклеотидного остатка. Это наблюдение по существуявилось главным основанием для представления о витамине B12 каквнутренней соли.

Ряд кислот, образующихся при гидролизе амидных групп вфакторе В, обладал той же относительной стабильностью в ихдициано-конфигурации.

Были получены указания на то, что существует 7-якарбоксильная группа, связанная не с аммиаком, а через амин с нуклеотидом. Этоподтверждало более раннее предположение о том, что аминопропиловый спирт служитмостиком между двумя частями молекулы, будучи соединенным амидной связью содной из цепей пропионовой кислоты в планарной группе и эфирной связью — сфосфорной кислотой. В кислых растворах (с рН примерно менее 3) фактор В теряетобе группы цианида и ведет себя как основание. Соответствующие кислоты ведутсебя сходным образом, так как карбоксильные группы не подвергаются заметнойионизации. Поэтому все вещества, не содержащие нуклеотида, можно отделить отвеществ, еще сохранивших его.

Щелочной гидролиз

Жесткий щелочной гидролиз приводит к отщеплению5,6-диметилбензимидазола и образованию дилактампента- имонолактамгексакарбоновых кислот.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 4

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 512 (Строение кольца В корринового макроцикла и прилегающих к нему структур)

<img src="/cache/referats/4772/image009.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1041"><img src="/cache/referats/4772/image010.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1036">12 перекисью водорода и разведенной щелочью нахолоду и получаются микробиологически активные кислые продукты красного цвета.Реакция состоит в гидролизе, катализируемом перекисью водорода. Однакополученные кристаллические продукты, по-видимому, представляли собой смесимоно- и дикарбоновых кислот, образовавшихся в результате мягкого гидролиза, снеизмененным витамином B12, который обусловливал их биологическуюактивность. Под действием холодной разведенной щелочи, по-видимому, образуютсяте же продукты, что и при мягком кислотном гидролизе. Однако в присутствиигорячей щелочи реакция идет по-иному. Если нагревать витамин B12 врастворе NaOH вотсутствие кислорода, то окраска становится коричневой, а затем приобретаетзеленоватый оттенок, это может указывать на уменьшение валентности атомакобальта, сопровождающееся окислением какой-то другой части молекулы. Придоступе воздуха цвет снова становится красным. Кратковременное кипячение сощелочью при доступе воздуха дает в качестве главного продукта нейтральное кристаллизующеесякрасное вещество. Оно почти неотличимо от витамина B12 по физическимсвойствам, но не обладает микробиологической активностью. Структура этогосоединения была выяснена главным образом путем рентгеноструктурного анализакристаллов. Продукт, по-видимому, содержит лактамное кольцо, имеющее 2 общихатома с кольцом В и образующееся из ацетамидной цепи; остальная часть молекулытакая же, что и в самом витамине. Добавление тиогликолата натрия или цианиданатрия к раствору витамина в основном защищает его от воздействия щелочи икислорода. Полагают, что реакция протекает при участии свободных радикалов.Производное, содержащее лактам, было названо дегидровитамином B12.Лактамное кольцо чрезвычайно устойчиво и при дальнейшем воздействии щелочисохраняется. При гидролизе последовательно отщепляются остающиеся амидныегруппы и нуклеотид. Таким образом, получаются два ряда кислот – с нуклеотидом ибез нуклеотида, — но все они отличаются от соответствующих продуктов кислотногогидролиза. Конечным продуктом щелочного гидролиза является гексакарбоноваякислота, а не гептакарбоновая, как при кислотном гидролизе. Это связано сучастием одной из потенциальных кислотных групп в построении лактамного кольца.Основное значение этого кристаллического продукта распада состоит виспользовании его для рентгеноструктурного анализа.

Продукты окисления

Исследование гидролиза дало ценные сведения о том, что можнобыло бы назвать периферией молекулы. Гораздо труднее оказалось изучитьхимическими методами структуру части молекулы, непосредственно окружающей атомкобальта. Кембриджская группа показала, что среди продуктов окисления витаминаB12 нельзя обнаружить амида

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 6

При окислении цианкобаламина Н2О2 всреде с рН меньше семи наблюдается выход продуктов, обладающихантагонистическим биологическим действием для lactobacillusleichmannii, в отличие от ростовогодля Euglenagracilis.При окислении перманганатом калия отщепляется синильная кислота, а такжеобразуются уксусная кислота, щавелевая кислота и ее амид, бутандиовая кислота,2-метилбутандиовая и 2,2-диметилпропандиовая кислоты.

Восстановление витамина B12

При каталитическом гидрировании на платиновом катализаторецианкобаламин присоединяет пять атомов водорода и отщепляет метиламин, кобальтпереходит в двухвалентное состояние с образованием т. н. В12r. При длительномвосстановлении и при использовании более сильных восстановителей, таких какацетат хрома при рН 9,5 или борогидрид натрия получают так называемый В12s, содержащийодновалентный кобальт.

Восстановление внесло разочаровывающе малый вклад в нашизнания о строении витамина, и даже теперь детальная структура продуктоввосстановления еще достаточно не выяснена. Обработка водородом в качествекатализатора или некоторыми другими восстановительными агентами вызываетпереход окраски в коричневую и, наконец, в серо-зеленую. Эти изменения, за исключениемпотери цианида, обратимы при контакте с кислородом воздуха, причем образуетсявитамин B12а. Вопрос об изменениях валентности кобальта,происходящих при восстановлении. Работа Бивена и Джонсона, появившаяся послеопубликования предположительной структуры витамина, пролила некоторый свет нане решенный еще вопрос о том, содержит он 5 или 6 сопряженных двойных связей.

Обратимое восстановление легко продемонстрировать, добавляяк щелочному раствору витамина B12 тиогликолевую кислоту. Краснаяокраска медленно переходит в оранжево-бурую; после встряхивания раствора вприсутствии воздуха она тотчас же вновь становится красной. По мереиспользования кислорода снова медленно появляется цвет восстановленноговитамина B12. Эти изменения окраски можно повторно вызывать почти добесконечности: окончательный результат состоит в том, что витамин катализируетокисление тиогликолевой кислоты (по-видимому, до дисульфида) кислородомвоздуха.

Реакция с галогенами

Хлор обесцвечивает раствор цианкобаламина, другие галогены –нет. Продуктом хлорирования является фиолетовое кристаллическое вещество.

Энергичное хлорирование витамина B12 давалопродукт, содержащий 30% хлора, природа его не была охарактеризована точнее.Петров и сотр. описали ряд продуктов, образующихся при обработке витаминахлором или хлорамином Т, которые можно было разделить методом хроматографии.Эти вещества имели пурпурный цвет, переходящий при избытке цианида в голубой, исодержали 2 атома хлора в молекуле.

Воздействие одной молекулы хлорамина Т или брома дает вкачестве главного продукта нейтральное кристаллизующееся вещество красногоцвета. По физическим свойствам оно было очень сходно с витамином B12,но не обладало микробиологической активностью. Электрофорез и инфракраснаяспектроскопия доказали, что это был лактон; полагают, что его строениеидентично строению лактама показанного на рис. 5, только вместо NH следуетпоставить О. Образование лактона, по-видимому, связано с промежуточнымобразованием иона карбония в активированном β-положении кольца В.

Йод действует на витамин B12 только в щелочныхрастворах, и при этом образуются как лактам, так и лактон, относительныеколичества которых зависят от концентрации щелочи и йода.

Дальнейшая обработка хлорамином Т или бромом вела кобразованию пурпурных веществ, которые становились голубыми при избытке цианидаи содержали в молекуле соответственно хлор или бром. Эти продукты не былиполностью охарактеризованы, но сходное вещество, возникавшее при действиихлорамина Т на лактам (дегидровитамин B12), было изучено вКембридже, и оказалось, что оно содержит только один атом хлора. Полагают, чтохлор замещал водород при мезоуглеродном атоме между кольцами В и С. Эта работав сочетании с другими данными помогла установить, что в молекуле витаминаимеется 6 сопряженных двойных связей, а не 5, как предполагалось вначале.

Метилирование

При действии избытка СН3-HgJ на JCbl в спиртовом растворе притемпературе 65оС в течение трех часов можно получить метилкобаламинс выходом около 50%. Вообще реакциями корриноидов с сильными нуклеофиламиполучают соответствующие органокорриноиды.

<img src="/cache/referats/4772/image013.gif" v:shapes="_x0000_s1069">
Между диметилсульфатом и самим витамином B12 никакой реакции непроисходит, так как атом азота участвует в координационной связи с кобальтом.Эта связь должна быть сначала разорвана путем превращения витамина B12в дицианкобаламин; даже и после этого реакция зависит от значения рН.Образующийся при этом четвертичный азот обусловливает возникновение добавочнойосновной группы в молекуле дицианида, которая в результате этого, обладаетнейтральной реакцией (а не кислой, как молекула дицианкобаламина); этаструктура устойчива в кислых растворах, так как метилирование препятствуетобразованию координационной связи между N3 и Со. Эта реакция была использованадля изучения более сложных свойств аналога витамина B12 – фактораIII, который может быть метилирован или в любом из двух положений или в обоиходновременно.

Рентгеноструктурный анализ

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 712.

<img src="/cache/referats/4772/image015.gif" " " v:shapes="_x0000_s1045">
Изучение витамина B12 методом рентгеноструктурного анализа начала ДоротиХоджкин в Оксфорде в 1948 г., как только были получены первые кристаллы.Независимо подобную же работу проводил Уайт в Принстоне; позже обе группыисследователей объединили свои силы. Трудоемкие вычисления на основерезультатов измерения отражении рентгеновских лучей позволили составить картыэлектронной плотности в трех измерениях. Постепенно, в несколькопоследовательных этапов, по мере того как определялось положение все большегочисла атомов в структуре, расчеты уточнялись. Вся программа работы с витаминомB12 и теми его аналогами, которые были получены, потребовалапримерно около 10 млн. вычислений. Для этого на последних этапах пришлосьиспользовать электронные счетные машины. Никогда еще рентгеноструктурный анализне применялся для изучения структуры столь сложной молекулы, и полный успехэтой программы изучения явился замечательным достижением, несколько смутившимхимиков-органиков и, кажется, удивившим даже самих специалистов порентгеноструктурному анализу. Как заметила Дороти Ходжкин, «возможностьзаписать химическую структуру главным образом на основании чистокристаллографических данных о размещении атомов в пространстве – и притом длятакой устрашающе сложной молекулы — это для всякого кристаллографа нечтопохожее на мечту». Огромное преимущество этого метода состояло в том, чтов отличие от химических методов он «работает» от центра к периферии.Иными словами, относительно тяжелый атом кобальта с наибольшей точностьюуказывал положение ближайших к нему атомов, а именно атомов макрокольца. Когдаработа приближалась к завершению, оказалось, что единственными атомами,положение которых оставалось несколько сомнительным, были те, для которых онобыло выяснено Фолкерсом и его сотрудниками в результате изучения продуктовокисления витамина. Вычисления, относившиеся к самому витамину B12,были на время отложены, когда исследователи смогли получить кристаллическуюгексакарбоновую кислоту. Это более простое соединение неожиданно легкоподдавалось рентгеноструктурному анализу, в связи с чем и были достигнутыбольшие успехи. К счастью, основные структурные особенности этого вещества исамого витамина оказались идентичными, так что исследования этих веществвзаимно дополняли друг друга. Однако они в обоих случаях независимо привели квесьма редкой структуре макрокольца. Макрокольцо содержит 4 восстановленныхпиррольных кольца с прямой α-α-связьюю между кольцами А и D.Дальнейшие уточнения в расчётах сделались возможными в результате изучения двухкобаламинов, содержащих относительно тяжелые атомы, а именно производныхтиоцианата и селеноцианата; позже для этой же цели был использован аналогвитамина B12, содержавший два атома хлора на месте метильных групп убензиминазола. Наконец, выяснилась природа боковых цепей, и можно было почти сполной уверенностью написать всю структурную формулу. Все оставшиеся сомнениябыли, по-видимому, разрешены дальнейшими вычислениями, позволившими дажеустановить, что в макрокольце 6 двойных связей.

Устойчивость

В литературе накопилось много данных об устойчивостивитамина B12 к действию как реактивов, так и лекарственныхпрепаратов; многие из этих данных можно теперь истолковать, исходя из строенияи реактивности различных частей молекулы витамина. Кристаллическийцианкобаламин в твердом состоянии устойчив даже при действии температуры 100° втечение нескольких часов. По Березовскому, при нагревании кристаллическогоцианкобаламина при 100° происходит медленное разложение. В водных растворах оннаиболее устойчив при рН от 4 до 6 (по Березовскому до 7); в этих пределах рНрастворы можно стерилизовать автоклавированием пр

еще рефераты

Еще работы по медицине

Реферат по медицине

Хронический обструктивный бронхит

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Остеохондроз и его профилактика

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Сексуально-трансмиссивные расстройства. Вирус папилломы человека