Вітаміни – це органічні сполуки різної хімічної структури, які в незначних кількостях необхідні для нормальної життєдіяльності організму. Вони входять до складу ферментних систем, які є біологічними каталізаторами хімічних реакцій, що протікають у живій клітині та беруть участь в обміні речовин. Організм людини і тварин не синтезує вітаміни або синтезує їх у недостатній кількості (нікотинова кислота) і тому повинен отримувати їх з їжею. В деяких випадках вітаміни утворюються в тканинах тварин у результаті хімічних перетворень речовин, які є їх попередниками (провітамінами).
В 1912 р. польський вчений К. Функ запропонував термін “вітаміни”, що означає “аміни, необхідні для життя”.
Класифікації вітамінів
1.За розчинністю:
жиророзчинні (A, D, E, F, K – КАФЕДРА)
водорозчинні (група В, С, синтетичні аналоги К, РР, Р)
2.За літерами:
за хворобою, яка виникає при недостатній кількості даного вітаміну (С – цинга (антискорбутний), А – антиксерофтальмічний, В – бері-бері, Е – такий, що несе дітонародження)
додаткові цифри при розширенні групи вітамінів (В1 – В15, Вс)
3.Хімічна класифікація
Хімічна класифікація вітамінів
I. Вітаміни аліфатичного ряду:
а) похідні ненасичених поліокси-g– лактонів (кислота аскорбінова (вітамін С));
б) похідні естерів глюконової кислоти (кислота пангамова (вітамін В15));
в) похідні b– амінокислот (кислота пантотенова (вітамін В3)).
II. Вітаміни аліциклічного ряду:
а) циклогексенілізопреноїдні (ретиноли (вітаміни групи А));
б) циклогексанолетиленгідринданові (кальцифероли (вітаміни групи D)).
III. Вітаміни ароматичного ряду (похідні нафтохінону):
а) природні вітаміни групи К (філлохінон – К1, менахінони – К2);
б) синтетичні аналоги вітамінів групи К (менадіон, вікасол).
IV. Вітаміни гетероциклічного ряду:
1) Похідні хроману
а) токофероли (вітаміни групи Е);
б) біофлавоноїди (вітаміни групи Р).
2) Похідні піридину
а) кислота нікотинова та її амід (вітаміни групи РР);
б) оксиметилпіридинові вітаміни (вітаміни групи В6).
3) Похідні піримідину (тіамін (вітамін В1).
4) Похідні птерину (кислота фолієва (вітамін Вс).
5) Похідні ізоалоксазину або флавінові вітаміни (рибофлавін (вітамін В2))
6) Похідні корину – кобаламіни (вітаміни групи В12).
Одержання вітамінів
Синтетичні і напівсинтетичні методи (С, А, Е, Д, В1, В2, РР та ін.).
З рослинної та тваринної сировини, мікроорганізмів (С – плоди шипшини, Р – відходи чайної промисловості, Д – природні стерини, А – риб’ячий жир, Е – рослинні жири, В12 – продукт мікробіологічного синтезу антибіотиків, стічні води).
Властивості
Кристали або кристалічні порошки білого кольору ( рутин – зелено-жовтий, фолієва кислота – жовтий або жовто-оранжевий, рибофлавін – жовто-оранжевий, ціанкобаламін – темно-червоний). Токоферолу ацетат- світло –жовта, прозора, густа, масляниста рідина зі слабким запахом.
Вітаміни нестійкі під дією світла, повітря та нагрівання (деякі).
Ідентифікація вітамінів
Загальних реакцій немає, крім визначення Нітрогену за методом К’єльдаля.
Частіше групові реакції (на піридиновий цикл тощо)
Найчастіше – реакції, що залежать від індивідуальних особливостей хімічної структури.
Згідно вимог ДФУ – 10 препаратів (Д, С, РР, нікотинамід, В6, В2, В1 (гідробромід), В1 (гідрохлорид), Вс, В12:
ІЧ-, УФ-спектроскопія, хроматографія.
Кількісне визначення вітамінів
Біологічний метод – визначають біологічну активність вітамінів. Дослідження проводять на щурах, голубах, морських свинках, яких переводять на дієту (з їжі виключають досліджуваний вітамін). Потім встановлюють, яка кількість досліджуваного вітаміну може вилікувати або вберегти тварину від авітамінозу. Паралельно проводять аналогічне дослідження зі стандартним препаратом. Активність в МО (міжнародна одиниця) – умовна кількість стандартного препарату у мг або мкг (g). За одну одиницю прийнято вважати мінімальну кількість вітаміну, яка виліковує або запобігає тварину від авітамінозу. 1 МО у вітамінів різна (1 МО віт. А відповідає 0,344 g токоферолу ацетату; віт. Д – 0,25 g ергокальциферолу).
В теперішній час найчастіше для кількісного визначення використовують фізичні, фізико-хімічні та хімічні методи.
Застосування
Складові частини біокаталізаторів (ферментів), що обумовлюють різні функції в процесі обміну речовин в організмі. Гіпо- і авітаміноз певного вітаміну. Крім того, Віт. гр. В – захворювання ЦНС, серця; В12 – анемії; РР – порушення периферичного кровообігу. Е – для зберігання вагітності; Д – рахіт; А – хвороби шкіри та очей. Полівітаміни – підтримка в холодні пори року, знижують ризик серцевих захворювань та ін.
Побічні дії – алергічні реакції (Мульти-табс, Кіндер-біовіталь)), дисперсні розлади. Гіпервітаміноз – вітаміни А, Д, К; есенціале Н (віт гр. В) – за рахунок довгого приймання.
Вітаміни аліфатичного ряду
До похідних поліокси-γ-лактонів ненасичених карбонових кислот належить кислота аскорбінова, з іншого боку її можна віднести і до вітамінів гетероциклічного ряду, як похідне фурану. Вона широко розповсюджена в природі. Особливо багатий на неї рослинний світ: свіжі овочі, фрукти, глиця та ін. У промисловості кислоту аскорбінову синтезують з D-глюкози.
До вітамінів аліфатичного ряду, похідних ефірів глюконової кислоти, належить кислота пангамова (вітамін В15). У медицині використовують її кальцієву сіль. Кислота пангамова входить до складу рисових висівок, дріжджів, крові, печінки.
До вітамінів аліфатичного ряду, похідних β-амінокислот, належить кислота пантотенова. Багаті на неї дріжджі, ікра, печінка та яєчний жовток. У медичній практиці застосовується кальцієва сіль кислоти пантотенової.
Кислота аскорбінова (Acidum ascorbicum) Вітамін С (ДФУ)
(R)-5-[(S)-1,2-Дигідроксіетил]-3,4-дигідрокси-5H-фуран-2-он
g -лактон-2,3-дегідро-L-гулонової кислоти
Добування кислоти аскорбінової
Міститься в свіжих овочах – капусті, буряках, салаті, томатах, картоплі; ягодах – суницях, порічках; фруктах – лимонах, апельсинах. Вона також міститься в молоці, яйцях, шипшині, кропі тощо. Для добування аскорбінової кислоти з шипшини виготовляють водний екстракт, який згущують у вакуумі до густоти сиропу. З залишку осаджують баластні речовини спиртом та ефіром, а фільтрат випарюють досуха. Залишок очищають кристалізацією або хроматографічним методом.
Основну кількість аскорбінової кислоти добувають тепер синтетично, виходячи з D-глюкози, яку відновленням перетворюють в D-сорбіт, а D-сорбіт ферментативною оксидацією – в L–сорбозу.
Щоб захистити спиртові групи сорбози, спочатку її конденсують з 2 молекулами ацетону, а потім оксидують діацетонсорбозу за допомогою КMnO4. Добуту діацетонкетогулонову кислоту омилюють до кетогулонової кислоти.
Властивості кислоти аскорбінової
Кристалічний порошок білого або майже білого кольору або безбарвні кристали, що змінюють колір під впливом повітря і вологи. Легко розчинна у воді, розчинна у 96 %-ному спирті, практично нерозчинна в ефірі. Плавиться при температурі близько 190 °С із розкладанням.
За рахунок ендіольного угрупування аскорбінова кислота проявляє одночасно відновні й кислотні властивості.
Кислотний характер обумовлений рухливістю водню гідроксильної групи в положенні 4; при титруванні лугом кислота аскорбінова поводиться як одноосновна кислота.
Аскорбінова кислота окиснюється у дві стадії:
1. оборотний процес окиснення до дегідроаскорбінової кислоти (кетонна форма);
2. необоротний процес окиснення, який призводить до утворення фурфуролу:
Ідентифікація кислоти аскорбінової
a) За фізико-хімічними константами: УФ- та ІЧ-спектроскопія, визначення рН та питомого оптичного обертання.
b) До розчину кислоти аскорбінової додають кислоту нітратну розведену та розчин аргентуму нітрату – випадає сірий осад металічного аргентуму:
c) Нефармакопейні реакції:
a) До 1 мл одержаного розчину додають 2 краплі розчину ферум(III) хлориду Р2 і через 1 хв. 1 краплю розчину калій фериціаніду Р; виникає синє забарвлення:
3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KCl.
b) До 1 мл одержаного розчину додають 5-7 крапель
c) До 1 мл одержаного розчину додають 1 краплю розчину CuSO4 і 2-3 краплі 1 % розчину NH4CNS; утворюється білий осад:
d) До водного розчину препарату додають NaHCO3 і FeSO4, струшують і залишають стояти; виникає темно-фіолетове забарвлення, що зникає при додаванні H2SO4 розв.:
e) при додаванні до розчину кислоти аскорбінової по краплях розчину 2,6- дихлорфеноліндофенолу синє забарвлення зникає:
f) Аскорбінова кислота легко оксидується при взаємодії з :
фосфорно-молібденовою кислотою (утворюються продукти синього кольору);
метиленовим синім (настає знебарвлення за рахунок утворення лейкооснови);
калій перманганатом (знебарвлення);
реактивом Фелінга (червоний колір)
Кількісне визначення кислоти аскорбінової
Йодометрія, пряме титрування (ДФУ). Індикатор – крохмаль. Em = М. м./2
Алкаліметрія, пряме титрування. Індикатор – фенолфталеїн). Em = М. м.
Йодатометрія, пряме титрування в кислому середовищі в присутності калію йодиду, індикатор – крохмаль. В точці еквівалентності надлишок розчину калію йодату викликає синє забарвлення розчину. Em = М. м./2.
Титрування розчином натрію 2,6-дихлорфенол-індофеноляту (для визначення вмісту кислоти аскорбінової в рослинній сировині). Em = М. м./2
Інші редокс-методи (йодохлорометрія, цериметрія та ін.).
Зберігання кислоти аскорбінової
В неметалічних ЩЗК, в захищеному від світла місці.
Застосування кислоти аскорбінової
Бере участь в оксидаційно-відновних процесах, у вуглекислому обміні, регенерації тканин, утворенні стероїдних гормонів. Денна потреба здорової людини – 80-100 мг.
У профілактичних і лікувальних цілях при скорбуті (цинзі), кровотечах різної етіології, інфекційних захворюваннях та інтоксикаціях, захворюваннях печінки та нирок.
Випуск: табл., драже по 0,025; 0,05; 0,1;
Кальцію пангамат (Calcii pangamas), віт. В15, Кальгам
За хімічною структурою пангамова кислота – це ефір D-глюконової і диметиламінооцтової кислот (диметилгліцин).
Субстанція, крім кальцію пангамату, містить кальцію глюконат (25%) й кальцію хлорид (6%).
Добування кислоти пангамової
Виділена з рисових висівок, дріжджів, крові, печінки.
Синтезують із D-глюкози:
Властивості. Білий, іноді з жовтуватим відтінком кристалічний порошок з характерним запахом. Гігроскопічний. Легко розчинний у воді і практично не розчинний в органічних розчинниках.
Ідентифікація кальцію пангамату
За фізико-хімічними константами: ІЧ-спектроскопія.
Субстанція дає реакції на кальцій (4 фармакопейні реакції).
Залишок кислоти глюконової підтверджують за реакцією з солями феруму (III) по утворенню світло-зеленого забарвлення.
Лужний гідроліз. При нагріванні розчину субстанції з натрію гідроксидом відчувається запах амінів
Реакція утворення забарвленого феруму гідроксамату (естерна група):
Кількісне визначення кальцію пангамату
Враховуючи, що субстанція, крім кальцію пангамату, містить кальцій глюконат й кальцій хлорид, кількісно визначають вміст:
1. Нітрогену (3,6 – 4,2%) – методом ацидиметрії в неводному середовищі;
2. Кальцію (5,8 – 7,4%) – методом комплексонометрії;
3. Хлоридів (не більше 2,2%) – методом зворотної аргентометрії за Фольгардом;
4. Суму карбоксильних груп (11 – 15%) – методом іонообмінної хроматографії.
Зберігання кальцію пангамату
В скляних ЩЗК, в сухому місці.
Застосування кальцію пангамату
Активує перенесення кисню в клітинах тканин і бере участь в метилюванні біосубстратів, поліпшує ліпідний обмін.
Вітаміноподібний препарат. При різноманітних формах атеросклерозу, цирозу печінки, алкоголізмі та інших захворюваннях.
Випуск: табл. по
Кальцію пантотенат (Calcii pantothenas), віт. В3
Кальцієва сіль D-(+)-α,γ-діокси-β,β-диметилбутирил-N-амід-β’-амінопропіонової кислоти (β-аланіну).
Властивості. Білий дрібнокристалічний порошок без запаху. Легко розчинний у воді, дуже мало розчинний в органічних розчинниках.
Добування кальцію пантотенату
В великих кількостях міститься в ікрі, дріжджах, печінці, яєчному жовтку, рисі.
Синтетично добувають за схемою:
Ідентифікація кальцію пантотенату
1. За фізико-хімічними константами: питоме обертання від +25 до +28° (5 %-ний водний розчин)
2. Субстанція дає реакції на кальцій.
3. Із розчином купруму (II) сульфату в лужному середовищі субстанція утворює комплекс синього кольору (β-аланін):
4. Залишок α,γ -діокси- β,β -диметилмасляної кислоти визначають після лужного гідролізу. Субстанцію кип’ятять з розчином натрію гідроксиду, після охолодження підкислюють кислотою хлоридною і додають розчин феруму (III) хлориду – утворюється жовте забарвлення:
5. Реакція утворення забарвленого феруму гідроксамату:
Кількісне визначення кальцію пантотенату
Визначають вміст:
Нітрогену (5,7 – 6,0%) – методом К’єльдаля;
Кальцію (8,2 – 8,6%) – методом комплексонометрії.
Випробування на чистоту
Специфічна домішка. Пантоїллактон – визначають спектрофотометрично у видимій ділянці спектру за реакцією утворення феруму гідроксамату.
Зберігання кальцію пантотенату
В скляних ЩЗК, у сухому місці при кімнатній температурі .
Застосування кальцію пантотенату
Бере участь у вуглеводневому та жировому обміні, стимулює утворення кортикостероїдів і є складовою частиною коферменту А.
Добова потреба людини – 10-12 мг. Оскільки вона утворюється в процесі життєдіяльності кишкової паличка, авітамінозу її не спостерігається.
Для лікування невралгії, екземи, алергії, поліневриту та інших захворювань, пов’язаних з порушенням обмінних процесів, а також при запальних процесах.
Випуск: табл. по
Вітаміни аліциклічного ряду
До вітамінів аліциклічного ряду належать ретиноли (вітаміни групи А) і кальцифероли (вітаміни групи D).
В основі молекули ретинолу лежить триметилциклогексеновий цикл, пов’язаний з тетраенольним спряженим ланцюгом, який закінчується гідроксильною або альдегідною групою. Ретинол отримано з печінки риб у 1909 році. В 1928 р. Ейлер встановив, що в деяких рослинах існують речовини, які мають провітамінну активність, тобто є попередниками вітамінів. Провітамінами вітаміну А є α-, β- і γ-каротини.
До вітамінів групи D, які називають кальциферолами, або антирахітичними, належать похідні циклогексанолетилен-гідриндану. Відкрито декілька вітамінів групи D: D1– D7 схожих за хімічною будовою, фізико-хімічними властивостями і фармакологічною дією. Практичне використання мають вітамін D2 (ергокальциферол) і вітамін D3 (холекальциферол).
Містяться вітаміни D2 і D3 в яєчному жовтку, ікрі, коров’ячому маслі, молоці. Значна їх кількість супроводжує ретинол у печінці й жировій тканині риб і морських тварин.
У медицині застосовують ретинолу ацетат і ергокальциферол.
Ретинолу ацетат (Retinoli acetas) віт. А
Транс-9,13-Диметил -7-( 1,1,5-триметилциклогексен-5-іл-6)-нонатетраен-7,9,11,13-олу-15 ацетат
Добування ретинолу
Для добування вітаміну А гідролізують печінку риби 15 %-ним розчином КОН в атмосфері інертного газу.
Основну кількість вітаміну А добувають тепер синтетично з цитралю за схемою:
Властивості ретинолу ацетату
Білі або блідо-жовті кристали зі слабким запахом. Надзвичайно нестійкі під дією кисню повітря і світла (легко оксидується киснем повітря, особливо при підвищеній температурі і на світлі, з утворенням геронової кислоти). Практично нерозчинні у воді, розчинні у 95 %-ному спирті, хлороформі, ефірі та оліях.
Ідентифікація ретинолу ацетату
1. Реакція з сурми (III) хлоридом у хлороформному середовищі – виникає синє забарвлення
2. Реакція з алюмінію хлоридом – виникає синє забарвлення
3. Реакції на ненасичені зв’язки (знебарвлення йоду, бромної води, відновлення фосфорвольфрамової кислоти, АuCl3).
Кількісне визначення ретинолу ацетату
УФ-спектрофотометрія
Фотоколориметрія за реакцією з SbCl3
Зберігання ретинолу ацетату
У зв’язку з тим, що субстанція легко окиснюється, зберігають її в запаяних у потоці азоту ампулах, які вберігають від дії світла, при температурі не вище +5°. Олійні розчини ретинолу ацетату зберігають у заповнених доверху, добре закупорених склянках із темного скла при температурі не вище +10 °С.
Застосування ретинолу ацетату
При авітамінозі, захворюваннях і ураженнях шкіри, захворюваннях очей. Призначають у вигляді драже, гранул, олійних розчинів внутрішньо, внутрішньом’язово і місцево. Під час лікування необхідно враховувати можливість виникнення гіпервітамінозів.
Добова доза здорової людини – 1 мг, лікувальна – до 10 мг (33000 ОД) але не більше 30 мг (100000 ОД).
1 МО = 0,344 мкг або 100000 МО =
Є дві форми ретинолу: ацетат і пальмитат (стійкіший за ацетат).
Випуск. Вітамін А жел. капс. По 2500, 8000, 12000, 50000, 100000 МО.
Капс. Аєвіт – віт. А + Е – капс. №24 (ретинол 30000 МО, токоферол 70 МО).
Провітамінами А є каротини, що містяться в фруктах, моркві, червоному перці, петрушці, горобині. b-каротин розкладається в організмі людини під впливом ферментів печінки на дві молекули віт. А, a– та g-каротини утворюють тільки одну молекулу віт. А.
Ергокальциферол (Ergocalciferolum), віт. D2 (ДФУ)
(5Z,7E,22E)-9,10-Секоергоста-5,7,10(19),22-тетраен-3β-ол
Циклопентанофенантрен Загальна формула кальциферолів
Добування ергокальциферолу
Вітамін D2 близький за своєю хімічною структурою до стероїдів. Його добувають опромінюванням ультрафіолетовими променями ергостерину (ергостеролу), який міститься в дріжджах, маточних ріжках тощо. Процес перетворення ергостерину в ергокальциферол відбувається через люмістерин і тахістерин:
Властивості ергокальциферолу
Кристалічний порошок білого або злегка жовтуватого кольору чи білі або майже білі кристали. Практично не розчинний у воді, легко розчинний у 96 %-ному спирті, розчинний у жирних оліях. Чутливий до впливу повітря, тепла та світла. Розчини в летких розчинниках нестабільні і мають бути використані відразу після приготування. У розчинах можлива залежна від температури і часу оборотна ізомеризація у пре-ергокальциферол. Активність субстанції обумовлена обома компонентами.
Розчин ергокальциферолу в олії – це прозора масляниста рідина від світло-жовтого до темно-жовтого кольору.
Ідентифікація ергокальциферолу
1. За фізико-хімічними константами: ІЧ-спектроскопія.
2. Стероїдна частина молекули зумовлює реакцію Лібермана (хлороформний розчин препарату при струшуванні з оцтовим ангідридом і сульфатною кислотою набуває червоного забарвлення, яке переходить в фіолетове, потім синє і на кінець в зелене).
3. При взаємодії з розчином сурми (III) хлориду в присутності ацетилхлориду утворюється оранжево-рожеве забарвлення. Ця реакція використовується також для визначення домішок методом ТШХ і кількісного вмісту методом фотоколориметрії.
4. Реакція Собеля-Майєра (з гліцерин-1,3-дихлоргідрином) – зелене забарвлення.
5. Реакція Шальтеггера ( кип’ятять препарат з бензольними розчинами альдегідів (ванілін, фурфурол, анісовий та ін.) додають перхлоратну кислоту) – червоне забарвлення.
Кількісне визначення
Рідинна хроматографія (ДФУ).
Фотоколориметрія,
Зберігання ергокальциферолу
Ергокальциферол зберігають у повітронепроникному контейнері, під азотом, у захищеному від світла місці, при температурі від 2 °С до 8 °С. Вміст відкритого контейнера має бути використаний відразу. Лікарські форми ергокальциферолу зберігають у герметично закупорених, доверху заповнених склянках із темного скла, тому що він легко окиснюється киснем повітря, під дією світла поступово розкладається з утворенням токсичних продуктів.
Холекальциферол (Cholecalciferolum), віт. D3
(5Z,7E)-9,10-Секохолеста-5,7,10(19)-триєн-3β-ол
Вперше був виділений із риб’ячого жиру. Попередником вітаміну D3 є 7-дигідрохолестерин.
Завдяки наявності холестерину і 7-дигідрохолестерину в складі ліпідів шкіри людини є можливість синтезу вітаміну D3 при сонячному опроміненні або опроміненні лампою УФ-світла поверхні тіла.
Застосування кальциферолів
У медичній практиці використовують спиртовий (0,5 %-ний) і олійний (0,125 %-ний) розчини вітаміну D2 для профілактики і лікування рахіту, а також при кісткових захворюваннях, пов’язаних з порушенням кальцієвого обміну. Вітаміни групи D – ефективні засоби для лікування всіх форм вовчанки та інших захворювань шкіри.
Денна потреба для здорової людини – 1000 МО.
Вітамін D3 – холекальциферол. Табл. Відеїн (2000 і 5000 МО). Віт. А+D3 – водн. р-н фл. 10 мл.
Риб’ячий жир.
