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第十二章　维生素Vitamins
第十二章　维生素Vitamins
第一节　脂溶性维生素
第二节　水溶性维生素
简 介
维持人类机体正常代谢机能所必需的微量营养物质。
人体内不能合成或合成量很少，必需由食物中供给。
不是机体组织的原料，也不是能量来源。
主要作用于机体的能量转移和代谢调节。
简 介
绝大多数是酶的辅酶（Coenzyme）或辅酶的组成部分。
参与多种类型的代谢反应。
分类
维生素的种类很多，化学结构各异，理化性质和生理功能各不相同。
70年代中期的国际会议把确认的13种维生素分成两大类：
　–根据溶解性差异分为：
脂溶性维生素
水溶性维生素
第一节　脂溶性维生素
fat soluble vitamins
维生素A类
维生素D类
维生素E类
维生素K类
第一节　脂溶性维生素
一、维生素A类
药理及应用:
维持弱光中人视觉，缺乏时出现夜盲症；
诱导控制上皮组织的分化和生长的作用，缺乏时上皮组织表面干燥、变厚、屏障性能降低，出现干眼症、牙周溢脓等；
参与类固醇的合成，是骨骼生长、维持睾丸和卵巢的功能、胚胎发育必需；
还具有抗氧化作用。
天然的VA
维生素A1–主要存在于哺乳动物和海水鱼中；
维生素A2–主要存在于淡水鱼中，生物活性为维生素A1的30%～40%。
维生素A1
视黄醇
维生素A2
3-去氢视黄醇
维生素A侧链上有4个双键，理论上应有16个顺反异构体，由于立体障碍原因，只有少数障碍较小的异构体能存在。现已发现的有6种异构体，除维生素A为全反式外，其余5种均为混合型异构体。
异维生素Aa 异维生素Ab 新维生素Aa
iso-vitamin Aa（9-cis-retinol） iso-vitamin Ab（9，13-di-cis-retinol neo-vitamin Aa（13-cis-retinol）
新维生素Ab 新维生素Ac
neo-vitamin Ab（11-cis-retinol） neo-vitamin Ac（11，13-di-cis-retinol）
Vitamin A原——Provitamin A
植物中胡萝卜素存在一类黄色色素，如α、β、γ-胡萝卜素，体内可转化成为一分子或两分子视黄醛，还原为维生素A。
至少有10种胡萝卜素可转化为Vitamin A。
在人类营养中约2/3的Vitamin A来自 -胡萝卜素，经小肠中的15,15'-加氧酶作用转化为视黄醇。
-胡萝卜素
维生素A酸
也称为维甲酸，与维生素A的药理作用相似
主要影响骨的生长和上皮组织代谢;
在防癌和抗癌方面有较好的疗效，可能是影响癌细胞的自我更新和增殖与分化平衡，使增殖停止，分化加强使细胞走向成熟;
我国采用维甲酸在临床上治疗早幼粒细胞白血病取得良好效果，是目前诱导急性早幼粒细胞白血病的首选药物。
异构体13-顺式维甲酸(异维甲酸)，用于严重痤疮，停药后一般不复发。
维生素A酸
维生素A酸 异维生素A酸
all-trans-retinoic acid 13-cis-retinoic acid
用于临床的retinoic acid类似物还有依曲替酯和依曲替酸,均属于单芳香基维生素A类结构，etretinate在治疗严重银屑病方面效果较好。维胺酯和维胺酸是我国学者合成的retinoic acid衍生物，对宫颈、口腔、食管等癌变有很好的预防效果 .
依曲替酯 依曲替酸
etretinate etretin
维胺酯 维胺酸
viaminate N-(4-hydroxycarbophenyl)-retinamide
维生素A醋酸酯
（全-E型）-3,7-二甲基-9-（2,6,6-三甲基-1-环己-1-烯基）-2,4,6,8-壬四烯-1-醇醋酸酯
为酯类化合物，易溶于乙醇、氯仿、乙醚、脂肪和油中，不溶于水。
维生素A醋酸酯的化学稳定性优于维生素 A。
化学稳定性
易被空气氧化，
紫外线、加热或有金属离子可催化氧化反应
贮存于铝制容器，充氮气密封置阴凉干燥处保存，也可以溶于含有维生素E的油中，或加入稳定性（抗氧化化剂等）。
保存在棕色瓶中，
烯丙醇对酸不稳定，生成脱水维生素A。
脱水维生素A
重排维生素A
环氧化维生素A
环氧化维生素A
体内代谢
11Z型-视黄醛
11Z型视黄醛是构成视觉细胞的感光物质
与视蛋白结合成视紫红质，以维持弱光中人视觉
维生素A缺乏时，视紫红质合成受阻，出现夜盲症
维生素A的构效关系
二、Vitamin D类
1800年开始已了解儿童佝偻病与日光照射有关。
1922年，Mccollum发现在热鱼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存在对热稳定的而不能被皂化的甾体部分，这种物质后来被命名为Vitamin D。
1930年成功分离得到Vitamin D2；
1932年分离得到Vitamin D3并确定结构；1960年全合成成功。
Vitamin D是一类抗佝偻病维生素的总称，种类很多，目前至少有10种，重要是D2和D3。
Vitamin D的作用
促进小肠黏膜对钙磷的吸收，促进肾小管对钙磷的吸收，促进骨代谢，维持血钙、血磷的平衡；
临床上常用Vitamin D防治佝偻病、骨软化症及老年性骨质疏松症等。
过量可导致维生素D中毒：
引起呕吐、食欲减退，血液中钙磷水平升高，严重的导致钙离子吸收过多，使神经系统和心、肝、肺和肾等出现症状，停用后可逐渐复原。
以D2（麦角骨化醇）和D3（胆骨化醇）最重要，其结构十分相似。差别：D2比D3多一个C22烯和C-28甲基。
Vitamin D
维生素D2 （vitamin D2） 维生素D3 （vitamin D3）
麦角骨化醇（ergocalciferol） 胆骨化醇（colecalciferol）
来源
D3主要含于肝、奶、蛋黄中，
　–以鱼肝油含量最丰富。
人体内可由胆固醇转变成7-脱氢胆固醇，并储存于皮下，在日光或紫外线的照射下，后者B环裂开可转变为D3，故7-脱氢胆固醇为D3原。
多晒太阳是预防Vitamin D缺乏的主要方法之一
Vitamin D3活性形式
1968年Deluca等从生物体内分离得到
25-羟基Vitamin D3（骨化二醇）；
1971年又进一步分离得到
1 ,25-二羟基Vitamin D3（骨化三醇）；
Vitamin D3本身在体内并无活性，
必须转化为骨化三醇才能有活性。
Vitamin D3的代谢途径
骨化三醇与靶器官如肠、骨、肾和甲状旁腺中特异性和高亲和力的胞浆受体蛋白结合，转运到细胞核中，诱导钙结合蛋白的合成，促进Ca2+-ATP酶的活性，进而促进钙离子的吸收。
同时可控制肾对磷的重吸收，从而维持血浆中磷的水平。
骨化三醇被称为活性的维生素D3，被认为是一种激素，Vit D3则是激素原。
维生素D3和阿法骨化醇
合成法引入1 及25-羟基，即合成骨化三醇较难
在儿童及成年人中，肝及肾中的羟化酶的活性是足够用于转化Vitamin D3为骨化三醇，使用Vitamin D3已满足要求，且价格明显低廉。
老年人肾脏中的1α-羟化酶活性几乎丧失，对这类人群来说Vitamin D3作用甚微，
合成阿法骨化醇开发成功用于临床。
Vitamin D2
植物油和酵母中含有麦角甾醇，在日光和紫外线照射下，B环裂开转变为可被人体吸收的Vitamin D2
麦角甾醇为Vitamin D2原
Vitamin D2、D3对人体有相同的生理功能，体内代谢方式也十分相似。
在人体内起作用的是1 ,25-(OH)2-Vit D2/D3
三、维生素E类
苯并二氢吡喃衍生物，与生殖功能有关的一类维生素的总称
结构为生育酚和生育三烯酚两类:
在苯并二氢吡喃衍生物的2位有一个16碳的侧链
侧链饱和的即为生育酚
侧链上有三个双键的为生育三烯酚
2,5,7,8－四甲基－2－(4,8,12-三甲基十三烷基)－6－苯并二氢吡喃醇醋酸酯
由于苯并二氢吡喃环上甲基的数目和位置的不同，生育酚和生育三烯酚又各有四个同类物即α、β、γ、δ
大多存在于植物中，以麦胚油、花生油、玉米油中含量最为丰富
常以α-生育酚代表Vitamin E
维生素E的还原性
-生育醌
[o]
可作脂溶性药物的抗氧剂
a-tocopherol acetate在体内快速转化成游离a-tocopherol，a-tocopherol进一步代谢为a-生育醌和a-tocopherol二聚物。a-生育醌可被还原成a-生育氢醌或进一步氧化成a-生育酸（a-tocopheryl acid）。
药理作用与临床应用
与动物的生殖功能有关，具有抗不育作用。
抗衰老作用
抗氧化作用、对生物膜的保护与稳定及调控作用。
临床用于习惯性流产，不孕症及更年期障碍，进行性肌营养不良，间歇性跛行及动脉粥样硬化等的防治。此外，可用于延缓衰老。
长期过量服用
可产生眩晕、视力模糊等毒副作用，并可导致血小板聚集及血栓形成。
四、维生素K
是一类具有凝血作用的维生素的总称。
广泛存在于绿色植物中，肠道中大肠杆菌可产生。
加速血液凝固，是通过促进肝脏合成凝血酶原所必需的因子。
防治因维生素K缺乏所致的缺血症如新生儿出血、长期口服抗生素导致的出血症等。
人体通常情况下不缺乏。
Vit K3
第二节 水溶性维生素
water soluble vitamins
第二节　水溶性维生素
主要包括维生素B类和维生素C
维生素B类
维生素B1：缺乏时神经炎、中枢神经系统损伤、食欲不振、消化功能不良、心脏功能障碍等。
存在各种代谢物中，如谷物、蔬菜、牛乳、鸡蛋等。
B族维生素包括很多化学结构及生理功能不同的物质，归于同一族的理由是最初从同一来源（如肝、酵母、米糠）中分离得到，在食物中也有相似的分布情况。
B族维生素包括B1（硫胺）、B2（核黄素）、B3（烟酸）、B4（6-氨基嘌呤）、B5（泛酸）、B6（吡多辛）、B7（生物素）、B12（氰钴胺）、Bc（叶酸）。
一、维生素B类
维生素B2　又称为核黄素
广泛存在于植物中，米糠、动物肝脏、蛋黄中含量最为丰富，缺乏时引起唇炎、舌炎、脸部脂溢性皮炎等。
维生素B6　　又称为抗皮炎维生素
动植物中分布广，谷类外皮中最丰富。
缺乏时呕吐、中枢神经兴奋等，临床上用于放疗引起的恶心、妊娠呕吐等，以癞皮病及其他营养不良的辅助治疗。
叶酸类：维生素BC，维生素M
治疗巨幼红细胞贫血、血小板减少等。
维生素B1
早在1880年，俄国科学家鲁宁就发现米糠、麦麸和酵母中含有与人体糖代谢有密切关系的物质，1896年荷兰的爱杰克曼进一步证明此物质的存在，并将其命名为维生素B1（vitamin B1 又称硫胺 thiamine），到1926年才从米糠分离到纯品，1935年确定其化学结构，1936年威廉斯进行人工合成。
硫胺（维生素B1）
thiamine（vitamin B1）
1952年发现硫胺与大蒜中挥发性物质大蒜素[allicin，(CH2=CHCH2S)2O]反应得优硫胺（丙硫硫胺，prosultiamine），由水溶性变成脂溶性，仍具有维生素B1作用，prosultiamine与vitamin B1相比，只是S与C2之间键打开，其他结构并未触动，prosultiamine易透过生物膜，在肠壁吸收更快，血液和组织中硫胺浓度较高，较维生素B1作用更持久。
由此启发人们合成硫胺的二硫衍生物，如呋喃硫胺（fursultiamine）、辛硫胺（octotiamine）、双脂硫胺（cetotiamine）和二磷硫胺（thiamine phosphoric acid ester phosphate salt），这些衍生物在体内均变为硫胺而起作用。
硫胺（维生素B1） 优硫胺 呋喃硫胺
thiamine（vitamin B1） prosultiamine fursultiamine
辛硫胺 双脂硫胺 二磷硫胺
octotiamine cetotiamine thiamine phosphoric acid
ester phosphate salt
化学名:氯化-4-甲基-3[（2-甲基-4-氨基-5-嘧啶基）甲基]-5-（2-羟乙基）噻唑zaozi003盐酸盐
3-[（4-amino-2-methyl-5-pyrimidinyl）methyl]-5-（2-hydroxyethyl）-4-methyl thiazolium chloride monohydrochloride）
维生素B1
本品在碱性溶液中迅速分解。与空气中的氧接触或在碱性溶液中被铁氰化钾氧化，生成具有荧光的硫色素（硫胺荧），即失去效用。遇光或与铜、铁、锰等金属离子接触，均能加速氧化作用。硫色素溶于异丁醇中，呈蓝色荧光，加酸成酸性，荧光消失，碱化后荧光又显现。
在氢氧化钠存在下得到2-羟基-4-噻唑啉后自动开环，生成相应的巯基和甲酰胺衍生物，在空气中进一步迅速发生自动氧化，转变为二硫化合物。
本品水溶液在pH 5~6时，与亚硫酸氢钠作用发生分解反应，故不能用亚硫酸氢钠作抗氧剂
thiamine hydrochloride被体内吸收后，转变为具有生物活性的硫胺焦磷酸酯（thiamine pyrophosphate，TPP），它是脱羧酶的辅酶并参与体内代谢
维生素B2
维生素B2（vitamin B2，又称核黄素，riboflavine）是一种与机体氧化、还原过程有关的物质，它主要是有传递氢原子或电子的功能。维生素B2分布较广，青菜、蛋、乳、肝脏中含量较多，现可用微生物合成或化学合成方法制取。
核黄素在体内经磷酸化转化为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）才有生物活性。缺乏维生素B2可引起唇炎、舌炎、脸部皮脂溢、结膜炎、怕光等。
维生素B2 黄素单核苷酸
vitamin B22 flavin mononucleotide
黄素腺嘌呤二核苷酸 月桂酸核黄素酯
flavin adenine dinucleotide riboflavin laurate
化学名: 7，8-二甲基-10-（D-核糖型-2，3，4，5-四羟基戊基）异咯嗪
（7，8-dimethyl-10-（D-ribo-2，3，4，5-tetrahydroxypentyl）isoal loxazine）。又名核黄素（riboflavine）。
维生素B2
本品对光线极不稳定，分解速度随温度升高和pH变化而加速。在碱性溶液中分解为感光黄素（光化黄），但在酸性或中性溶液中则分解为光化色素（蓝色荧光素）。此外，在酸性或碱性溶液中还生成微量的核黄素-10-乙酸。
感光黄素 光化色素 核黄素-10-乙酸
维生素B6
维生素B6广泛存在于肝、鱼类、肉类、谷物、蔬菜等动植物中，是具有辅酶作用的一类维生素，临床上可于治疗妊娠呕吐、放射性呕吐、异烟肼中毒、脂溢性皮炎及粗糙病等。维生素B66包括吡多辛（pyridoxine）、吡多醛（pyridoxal）、吡多胺（pyridoxamine），最早分离出来的是pyridoxine，因此将其作为维生素B6代表，临床用其盐酸盐。
吡多辛 吡多醛 吡多胺
pyridoxine pyridoxal pyridoxamine
维生素B12
维生素B12（vitamin B12）又名氰钴胺，是由苯并咪唑核苷酸与考啉（corrin）环系形成的钴内络盐，vitamin B12主要存在于肝、蛋、乳及细菌发酵液中，因其在脂质及糖代谢中起重要作用，并能促进骨髓造血功能，临床可用于治疗恶性贫血、巨幼红细胞性贫血及坐骨神经通、三叉神经痛、神经炎等。
维生素B12
纯的vitamin B12为暗红色针状结晶或结晶性粉末，其分子结构中含有四个氢化吡咯环，钴原子与四个吡咯环上氮原子络合，其中一个共价，三个配价，亦与氰基共价结合，吡络环上取代基多为甲基、乙酰胺基或丙酰胺基；核苷酸部分是由苯并咪唑3位上的N原子以苷的形式与核糖相连，后者又与磷酸结合成酯。
其他B族维生素
烟酸（nicotic acid，维生素B3）及其结构改造产物烟酰胺（维生素PP，nicotinamide）均促进细胞新陈代谢，临床上多用于防治粗糙病，nicotic acid还有扩展血管和降低血脂的作用，而nicotinamide并无此类作用。
烟酸 烟酰胺 生物素
nicotic acid nicotinamide biotin
维生素B4（vitamin B4）又称6-氨基嘌呤（6-aminopurine）或腺嘌呤（adenine），具有刺激白细胞增生的作用，可用于各种原因引起的白细胞减少症。维生素B5（vitamin B5）是泛酸的钙盐，用其右旋体，左旋体无效，故称右旋泛酸钙（dextro calcium pantothenate）。vitamin B5为辅酶A的组成成分，它对蛋白质、脂肪和糖类的代谢起着重要的作用，可用于维生素B缺乏引起的疾病及周围神经炎，现多作为营养辅助药。
维生素B4 维生素B5
vitamin B4 vitamin B5
维生素Bc（vitamin Bc）又名叶酸（folic acid）或维生素M（vitamin M），1941年Williams从菠菜中提取出纯品，1948年Waller等确定其结构，进行全合成。vitamin Bc是蝶啶（pteridine）衍生物，主要参与体内氨基酸及核酸的合成，与vitamin B12一起促进红细胞的生成。
二、维生素C
抗坏血酸
Ascorbic Acid
L-(+)-苏糖型－2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯
发现
1932年King 和Wangh分离出纯结晶
　–M.P. 190-192℃
　–具有烯二醇结构，显酸性
1933年确定其结构并合成
结构特点
含六个碳原子的多羟基化合物;
两个手性碳，4个光学异构体;
L-(+)抗坏血酸的活性最高;
D-(-)-异抗坏血酸的活性仅为1/20;
D-(-)-抗坏血酸和L-(+)-异抗坏血酸几乎无效。
稳定性
本品干燥固体较稳定，但遇光及湿气，色渐变黄。
故应避光、密闭保存。
互变异构
在水溶液中可发生互变异构
主要以烯醇式存在
两种酮式异构体中，2-氧代物较3-氧代物稳定，能分离出来，3-氧代物极不稳定，易变成烯醇式结构
2-氧代物 烯醇式 3-氧代物
酸性
有联二烯醇的结构
由于两个烯醇羟基极易游离，释放出H+
水溶液显酸性
pKa = 4.2, 11.6
酸性比较
C-2上的羟基酸性较C-3上的羟基弱
–可与C-1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氧化钠溶液反应，生成C-3烯醇钠盐
水解性
在浓氢氧化钠溶液中，内酯环被水解，生成酮酸钠盐。
还原性
由于烯醇结构，Vc 还易释放出H而呈现强还原性， 水溶液中易被空气中的氧所氧化 –生成去氢抗坏血酸
硝酸银、氯化铁、碱性酒石酸铜、碘、碘酸盐及2，6-二氯靛酚能氧化Vitamin C成为去氢抗坏血酸
在氢碘酸、硫化氢等还原剂的作用下，又可逆转为Vitamin C，二者可以相互转化。
二者有同等的生物学活性。
VC贮存过程中变色
Vitamin C被氧化为去氢抗坏血酸后，分子中的共轭体系被破坏，在无氧条件下就容易发生脱水和水解反应，在酸性介质中受质子催化反应速度比在碱性介质中快，进而脱羧生成呋喃甲醛。
呋喃甲醛易于聚合而呈现黄色斑点。
贮存、使用注意
本品应密闭避光贮存，
–空气、光线、热和金属离子都可加速反应的进行。
配置注射液时
–应使用二氧化碳饱和注射用水；
–pH控制在5.0~6.0之间；
–并加入EDTA和焦亚硫酸钠或半胱氨酸等作为稳定剂。
生理作用
为胶原和细胞间质合成所必需，若摄入不足可致坏血病。
在生物氧化和还原过程中起重要作用：
参与氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白和组织细胞间质的合成；
可降低毛细血管通透性，降低血脂，增加机体抵御疾病的能力；
并具有一定解毒功能和抗组织胺作用。
来源和应用
Vitamin C 广泛存在于新鲜水果及绿叶蔬菜中，如番茄、橘子、鲜枣、山楂、刺梨及辣椒等含量丰富。
成人日需量45mg。
临床用于预防和治疗VC缺乏症：防治牙龈出血、预防感冒、重金属中毒的解毒等；
也用于治疗尿酸化、高铁血红蛋白症和许多其他疾患。
用作制药和食品工业的抗氧剂和添加剂及化学聚合物促进剂等。
注意：
在大多数动物体内可自行合成VC，而灵长类、豚鼠不能，只能从食物中摄取。
过量服用后突然停用，也会患VC缺乏症，需要几周后才能重建立平衡。

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