CHUYÊN đề báo cáo KHOA học VITAMIN

MỤC TIÊU HỌC TẬP Nhận dạng được cấu trúc của các vitamin Trình bày được liên quan giữa cấu trúc và tác động Trình bày được liên quan giữa cấu trúc và tác động của các vitamin Sử dụn

VITAMIN

Cần Thơ, 2017

MỤC TIÊU HỌC TẬP

Nhận dạng được cấu trúc của các vitamin

Trình bày được liên quan giữa cấu trúc và tác động

Trình bày được liên quan giữa cấu trúc và tác động

của các vitamin

Sử dụng được một số vitamin và khoáng chất an

toàn, hợp lý.

 VITAMIN

NỘI DUNG

ĐỊNH NGHĨA

Vitamin

 là những hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học

 đảm bảo cho cơ thể hoạt động bình thường.

 đảm bảo cho cơ thể hoạt động bình thường.

Nguồn gốc:

 được cung cấp chủ yếu từ thức ăn.

 Vitamin D, K cơ thể tự tổng hợp được.

Vitamine TÌM THẤY CẤU TRÚC XÁC ĐỊNH

VITAMIN VÀ THỰC PHẨM

VITAMIN VÀ CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG (Fe, I, Mn, Zn )

PHÂN BIỆT

VITAMIN VÀ ENZYM

Cấu trúc của enzym

Apoenzym

+ bản chất là protein

+ quyết định tính đặc hiệu của enzym.

VITAMIN VÀ ENZYM

Coenzym

+ bản chất không phải là protein

+ gồm

chất xúc tác là vitamin hoặc kim loại nhưng thường là vitamin + quyết định tính đặc hiệu của enzym.

GỌI TÊN

- Theo tác động

- Theo chữ cái latin như A, B, C, D

- Theo danh pháp IUPAC

PHÂN LOẠI

- Theo tác động

- Theo tính hòa tan

VITAMIN TÊN HÓA HỌC TÊN KHÁC

Vitamin tan trong dầu

A retinol vitamin chống khô mắt

D 2 hoặc D 3 ergocalciferol, cholecalciferol vitamin chống loãng xương

E αα-tocopherol vitamin của sự sinh sản

K 1 , K 2 , K 3 phytonadion, menaquinon, menadion vitamin chống chảy máu

F* acid linoleic, arachidonic

Vitamin tan trong nước

B 1 thiamin vitamin chống béribéri

B 2 riboflavin lactoflavin

B 3 hay PP acid nicotinic,niacin, niacinamid yếu tố chống pelagra

B 4 * adenin yếu tố tạo bạch cầu hạt

B 5 acid pantothenic yếu tố chống bạc tóc

B 6 hay G pyridoxol, pyridoxal, pyridoxamin bécilan

B * hay J cholin

B 7 * hay J cholin

B 8 hay H biotin coenzym R, bios IIb

B 9 hay Bc, M, L 1 acid folic, ptéroylglutamic

B 10 * hay H’, H 2 acid paraaminobenzoic

VITAMIN CÔNG THỨC CẤU TRÚC

19

10 8

7

D C

A

1 2

5 9 11 12 13

14 15

16

CH317

8 7 6 5

B HO

8 7 6

2 1

O

O

CH3

1 2 3 4 5 6 7

8

B A

O

O

CH3R

1 2 3 4 5 6 7 8

6

4 3 2 1

2-methyl naphtoquinon

7 8 9

1 2 3 4 5

6 7 8

1 2

2 1

6 5 4

3

2

5S N

N pyrimidin thiazol

HN NH

CH S

O

R

4 6

5

OH

N CH

3 HOCH 2

*

3 4

(acid pantoic) (β-alanin)

acid nicotinic

Imidazol thiophan pyridin

C O

CH2

H2N

1 2

3

4 5

6 7 8

9 10

7 6

5 4 3 2 1

C

Co++

N

N N

O

N N

HOCH2 H H

O

O

OP O O

- Nhiệt độ nóng chảy : D

CHỨC NĂNG SINH HỌC

sáng của tế bào gậy ở võng mạc mắt

D Làm tăng Ca huyết, vơi hóa xương

E Tác nhân chống oxy hóa, chống lão hóa

K Tạo prothrombin là yếu tố (II) của quá trình

đông máu

B 1 Coenzym trong quá trình chuyển hóa glucid, hô hấp

tế bào, dẫn truyền thần kinh.

chuyển e - trong chuỗi hô hấp.

cho sự hô hấp của mô.

bicarbonat, t.hợp triglycerid, phospholipid, cholesterol nên có liên quan đến hoạt tính của vỏ thượng thận.

đến acid amin

B 8 Coenzym trong phản ứng chuyển nhóm

carboxyl, từ acetylcoenzym A thành acid béo

B 9 Có vai trò trong việc tổng hợp purin, acid

nucleic cần thiết cho quá trình tạo máu

B Cùng với acid tetrahydrofolic trong việc tạo

B 12 Cùng với acid tetrahydrofolic trong việc tạo

nên ADN, tạo thuận lợi cho sinh tổng hợp methionin

C Tạo collagen cho mô liên kết, cho e - để chuyển

a folic thành tetrahydrofolic, tạo feritin

KHÁNG VITAMIN (ANTIVITAMIN)

Định nghĩa

Là các chất có cấu trúc hóa học tương tự như vitamin nhưng có thể ức chế tác động của vitamin do:

 phá hủy cấu trúc phân tử của vitamin

 cạnh tranh ở các phản ứng mà vitamin tham gia xúc tác.

 làm ngừng chuyển hóa ở một giai đoạn nhất định.

Các chất kháng vitamin thường được sử dụng

+ Trong nghiên cứu

 Dùng pyrithiamin (kháng vitamin B 1) để gây bệnh tê phù trên chuột.

 Dùng gluco-ascorbic (kháng vitamin C) để gây bệnh scorbut trên chuột.

+ Trong trị liệu

 Dùng dicoumarin (kháng vitamin K) đe chống đông máu

 Dùng methotrexat (kháng acid folic) để chống ung thư

TÌNH TRẠNG THIẾU VITAMIN

Do dinh dưỡng

Do các nguyên nhân khác

Nguyên nhân

Do hấp thu bị cản trở

Û Do gia tăng nhu cầu Tương tác giữa các vitamin

Do hấp thu bị cản trở

Avidin ở lòng trắng trứng tạo phức với biotin.

Ethanol làm tổn thương ống tiêu hóa nên giảm hấp thu vitamin B1, PP, B9.

Thiaminase trong thịt cá nước lợ phân hủy vitamin B1 Dược phẩm

 Kháng sinh phổ rộng, sulfamid.

 Thuốc kháng acid.

 Thuốc nhuận trường

 Colchicin

 Sulfasalazin

Vi khuẩn, ký sinh trùng ở ruột

Bệnh nhiễm khuẩn cần nhiều vitamin để tạo kháng thể

Thời kỳ có thai, cho con bú.

Do gia tăng nhu cầu

Thời kỳ có thai, cho con bú.

Các thuốc có ảnh hưởng đến sự hấp thu của vitamin như kháng sinh phổ rộng, thuốc ngừa thai, thuốc chống

co giật…

Vitamin A nhiều gây loãng xương dù lượng vit D được cung cấp đầy đủ.

Vit C cần để vit B9 chuyển thành dạng hoạt động

Tương tác giữa các vitamin

Vit C cần để vit B9 chuyển thành dạng hoạt động nên thiếu C gây thiếu B9.

Vit B6 cần thiết cho tổng hợp vit B3 từ tryptophan nên thiếu B6 sẽ thiếu B3.

TÌNH TRẠNG THỪA VITAMIN

Nguyên nhân

 Có thể do ăn uống

 Do lạm dụng thuốc.

Vitamin D làm tăng Ca huyết nên có thể gây loạn nhịp tim nếu dùng chung với digitalin.

để chữa bệnh động kinh.

ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN ĐẾN TÁC DỤNG CỦA THUỐC

chống đông máu do đối kháng tác dụng.

nên có thể gây hạ huyết áp thế đứng khi dùng chung với thuốc hạ huyết áp loại ức chế adrénergic.

Vitamin C là acid nên

Vitamin B 6 sẽ làm levodopa (trị parkinson)

mất hoạt tính nhanh do vit B6 là men vận chuyển nhóm amin và decarboxyl hóa acid amin.

- làm giảm nhanh hoạt tính các kháng sinh không bền trong môi trường acid

- tăng hấp thu thuốc có bản chất acid

- tăng thải trừ thuốc có bản chất kiềm

VITAMIN TAN TRONG DẦU

VITAMIN A

CH2OH

1

2 3 4

14 13 12 10

9 8 7

17

11 6

14

13 12 10

9 8 7

17

11 6

16 18 19

* retinol

retinol có trong cá nước mặn 3-dehydroretinol có trong cá nước lợ

hoạt tính khoảng 1/3 vitamin A1

* acid retinoic

đồng phân 13-cis của acid retinọc trans

14 1

2 3 4

12 10

9 8 7

17

11 6

16 18 193

COOH

1

2 3 4

14

13 12 10

9 8 7

17

11 6

11 7

8 9

10 12

13 14 1

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

19

11 7

8

9

13 14

15 CH 2 OH

6 1 5

20

O

1

2 3 4

 Nhân β - ionon : là phần cần thiết để có tác dụng.

 Nhóm metyl ở nhân β-ionon : nếu thay bằng H (không có nhóm metyl) thì hoạt tính giảm rõ rệt.

18

6 1 2 3 4

5

20

liên hợp với liên kết đôi của nhân.

Chuyển dịch các liên kết đôi (vẫn còn liên hợp): mất

hoạt tính.

Bỏ các liên kết đôi : mất hoạt tính.

Chuyển liên kết đôi thành liên kết ba : mất hoạt tính.

 Nhóm alcol bậc I : khi oxy hóa đến - COOH thì phân tử vẫn giữ được hoạt tính

vitamin D

1 2

3 4

5 6 7

8

9 10

 Nhân Sterol: Nhân cyclopentanophénatren

Co ù 17 carbon chia thành 4 vòng A, B, C, D

Nhân có thể bão hòa hoặc mang nối đôi ở 5-6 va ø 7-8.

Nhóm - OH gắn ở vị trí 3

2 nhóm - CH3 gắn ở vị trí 10 va ø 13

Để sterol trở thành provitamin thì

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

16 15

12 11

10

9 1

Nhóm - OH ở vị trí 3 phải có vị trí ββββ (phía trên mặt

phẳng) và tự do.

VITAMIN E

benzen dihydro pyran chroman

8 7

6

5 4

3 2

1

O O

+

benzen dihydro pyran chroman

O

1 2 3 4 5

R 1 /C 5 R 2 /C 7 R 3 /C 8 TÊN HỢP CHẤT

O

1 2 3 4 5

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

NHÂN CHROMAN

8 7

NHÂN CHROMAN

 Thiotocopherol: thay oxy (O) bằng lưu huỳnh (S) ở nhân pyran ; không có hoạt tính vitamin - không là chất kháng vitamin

 Nhóm - OH ở vị trí 6 có thể ở dạng tự do hoặc được este hóa, este acetat có hoạt tính cao hơn gấp 3 lần tocopherol.

 Các nhóm metyl cần thiết cho hoạt tính vitamin.

3 nhóm gắn ở vị trí 5, 7, 8 (dạng α α α)

2 nhóm gắn ở vị trí 5, 7 hoặc 5, 8 (dạng ββββ và γγγγ).

8 7

1

2 nhóm gắn ở vị trí 5, 7 hoặc 5, 8 (dạng ββββ và γγγγ).

1 nhóm gắn ở vị trí 5 (dạng δδδδ)

 Thay nhân chroman bằng nhân cumarin hay thiochroman

thì tác dụng không đáng kể.

DÂY NHÁNH

 Số nguyên tử carbon

13 carbon: hoạt tính mạnh nhất.

8 7

1

13 carbon: hoạt tính mạnh nhất.

17 carbon: hoạt tính giảm đi 10 lần.

1 hay 2 nhóm isopren : không còn tác dụng

 Dây không phân nhánh, chỉ gồm toàn nhóm - CH 2 và tận cùng bằng nhóm - CH 3 : không có hoạt tính.

- Dây nhánh được thay bằng vòng hoặc nhóm -CH 3

-thì phân tử không có hoạt tính.

TÍNH CHẤT

Vitamin E là chất che chở cho các chất dễ bị oxy hóa khác, nó bị oxy hóa theo phản ứng

OH CH CH

OH

dạng oxy hóa dạng khử

OH R

CH3

CH3R OH

O

O

HO

OH

VITAMIN K

naphtalen naphtoquinon-1,4

8 7

6

3

2 1

R

CH 3 O

O O

VITAMIN THIÊN NHIÊN

- Vitamin K 1 : nguồn gốc thực vật phytomenadion

hay ααα phylloquinon:

R là dây phylyl C 20 : 4 đơn vị isopren.

1 '

3 2 ' 4 ' 6 ' 8 ' 10 ' 12 ' 14 ' 16 '

- Vitamin K 2 : nguồn gốc động vật farnoquinon:

R là dây farnesyl C 30 : 6 đơn vị isopren.

1 '

3

1'

2' 4' 6' 8' 10' 12' 14' 16' 18' 20' 22' 24'

VITAMIN TỔNG HỢP

menadion dạng bisulfit dạng oxim

tan trong dầu tan trong nước tan trong nước

Menadion (vitamin K 3 ) và các dẫn chất hòa tan, R = - H

2

COONH 4

CH 2 O

N

SO 3 Na

O

CH 3 O

O

CH 3

CH 3

O O

menadion dạng bisulfit dạng oxim

tan trong dầu tan trong nước tan trong nước

Menadiol (vitamin K 4 ) và các este

menadion menadiol (vitamin K 4 ) este của menadiol

OR khử

oxy hóa

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

B A

1 2

3 4

5 6

 Nếu có 3 vòng : antraquinon không có tác dụng.

- CH 3 , - Cl, -Br)

OH C

O C

dạng ceton dạng enol

B A

1 2

3 4

5 6

Oxy phải phân cực để tạo hỗ biến ceto-enol

Oxy được thay thế bằng lưu huỳnh hay nitơ

hoặc vòng 5 cạnh : không có hoạt tính.

 Vị trí 2 /Vịng B

Nhóm -CH3 tạo hoạt tính.

Nhóm -CH3 thay bằng -H, -Cl, hoặc dây có ít nhất

6 carbon thì có hoạt tính kháng vitamin K.

DÂY NHÁNH Ở VỊ TRÍ 3

B A

1 2

3 4

5 6

các vitamin K thiên nhiên

kém dây phytyl.

Phản ứng do cấu trúc quinon : oxy hóa - khử

 Phản ứng oxy hóa: do liên kết đôi ở giữa 2 nhóm ceton rất linh động.

dioxan nước

C 20 H 39 O

O

Phần trong khung là cấu trúc cần thiết cho hoạt tính:

Hoạt tính vitamin K : khi R = - CH3.

Hoạt tính kháng vitamin K

O OH

O

O

Liên quan cấu trúc-tác động vitamin K,

kháng vitamin K

O

R

OH R

OH R

O

O

+ Các coumarin:

R cồng kềnh: monocoumarin

Có thể các phân tử “đôi”ù: dicoumarol

+ Các diandion không còn nguyên tử oxy nên vòng còn 5 cạnh:

phenylindanedion (2-phenyl indan 1,3-dion).

OH O

Dicoumarin, R = hydroxy - 4 coumarin

- COOC 2 H 5 biscoumacetat etyl TROMEXAN

- CH 2 OCH 3 coumetarol DICOUMOXYL

Các indan - dion

O

OH O

nhanh, ngắn Sau 18 - 24 giờ 48 giờ Monocoumarin

( ACENOCOUMAROL), dicoumarin

( BISCOUMACETAT ETYL)

TÁC ĐỘNG XUẤT HIỆN KÉO DÀI THUỐC

trung gian Sau 36 - 48 giờ 3 - 4 ngày Dicoumarin

( THIOXYCOUMARIN, COUMETAROL)

Indandion ( PHENINDION, BROMINDION, ANISINDION)

trễ, kéo dài Sau 48 - 72 giờ 6 - 10 ngày Monocoumarin

(WARFARIN), Dicoumarin ( DICOUMAROL), Indan-dion

( PHENINDION)

VITAMIN TAN TRONG NƯỚC

1

2

3 4 5 6

1 2

N NH

2 4

pyrimidin thiazol

ø Dị vòng 6 cạnh có 2 N ở vị trí 1, 3 (meta).

Nhóm - CH 3 ở vị trí 2

Nhóm amin bậc I ở vị trí 4

3

 Nhân thiazol: là

Thiofen có N ở vị trí 3.

Nhóm - CH3 ở vị trí 4.

N hóm -hydroxy etyl là 1 alcol bâïc I ở trí 5

5 2

N NH

2 4

N hóm β β-hydroxy etyl là 1 alcol bâïc I ở vị trí 5

Nối 2 nhân với nhau ở vị trí 3 của thiazol và 5 của pyrimidin.

Kém bền.

2 4

2 4

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

2

 Nhóm metylamino - NH CH3: mất hoạt tính.

 Nhóm OH: hoạt tính kháng vitamin.

Vị trí 2 và 4 :

2-metyl, 4-amino 2-amino, 4- metyl :

không có hoạt tính.

 Cầu nối metylen:

2 4

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

2 nhân nối trực tiếp với nhau không qua nhóm metylen .

2 nhân nối với nhau bằng 2 nhóm metylen

Phân tử cũng không có tác dụng.

2 4

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

 Nhân thiazol ( vị trí 2, vị trí 4, vị trí 5)

Vị trí 2: carbon phải ở trạng thái tự do.

Vị trí 4 : dây carbon phải ngắn (tối đa 3C).

Vị trí 5 : dạng β β-hydroxyetyl , alcol bậc I cĩ tác dụng.

dạng α-hydroxyetyl, alcol bậc II khơng cĩ tác α

dụng.

Thay nhân thiazol bằng nhân pyridin thì được pyrithiamin

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

5

1 3

S

2 4

5

NH 2

HÓA TÍNH

thiazolium hydroxyd pseudo base

Thiamin NaOH Pseudo base K[Fe(CN6 )]

5 6

1 2 3 4

5 6

7 8

(pyrimido - pyrazin)

ortodiamin alloxan alloxazin iso alloxazin phenylen

Nhân flavin được tạo thành do sự ngưng tụ giữa ortodiamin phenylen với alloxan.

N

NH

N O H

O O

9 8

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

Cấu trúc của vitamin B2

 ở vị trí 8 bằng nhóm metyl,

O

9 8

Vị trí 3: phải là - NH để có thể phosphoryl hóa.

Vị trí 7 và 8: thay bằng nhóm etyl hay clorid thì phân tử không có tác động.

O

Vị trí 10: phải là nhóm D-ribityl.

9 8

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

Vị trí 10: phải là nhóm D-ribityl.

Thay D-ribityl bằng 1 hydrocarbon khác (benzen) thì phân tử không có tác động.

 Nếu thay nhân III (pyrimidin) bằng nhân benzen tạo chất

kháng vitamin

N

 Tác động của ánh sáng

O NH N

N N

 Tác động của kiềm

O C

H 2 N +

N

H 3 C

CH 2 (CHOH) 3 CH 2 OH N

H 2 N

+ COOH

VITAMIN B3

CONH2COOH

piperidin pyridin acid nicotinic nicotinamid

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

Các chất có cấu trúc tương tự như acid isonicotinic,

Chức amid được thế bằng 2 nhóm C2 H 5 thì trở thành dietylamid (coramin) có tác động bằng khoảng 1/14

COOH

COOH acid nicotinic acid isonicotinic

Nhân được hydro hóa 1 phần ( guvacin ) hay hoàn toàn ( acid nipécotic ) thì phân tử không có hoạt tính vitamin nữa.

N N

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

guvacin acid nipecotic

COOH

N

COOH N

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

3 dạng pyridoxol, pyridoxal và pyridoxamin có tác dụng tương đương.

Các đồng phân của pyridoxal (-CHO) và pyridoxamin (- CH 2 NH 2 ) mang nhóm formyl (- CHO) và aminoetyl (-

CH 2 CH 2 NH 2 ) ở vị trí 5 thay vì 4: không có tác dụng.

HÓA TÍNH

 Có thể định lượng bằng acid trong môi trường khan

 Có thể tạo muối với các acid

- với acid hydrocloric tạo muối hydroclorid dễ tan là dạng dược dụng

- với acid silico- vonframic, phosphovonframic, sulfuric tạo kết tủa có thể áp dụng để định lượng.

2 Do nhóm - OH ở vị trí 3:

 Phản ứng tạo màu:

Với FeCl 3 tạo muối phức có màu đỏ

Với 2,6-dicloroquinon clorimid cho màu xanh

 Phản ứng thế ở vị trí ortho hay para so với nhóm -OH này nhưng vị trí ortho thuận lợi hơn do còn H chưa bị thế.

CH 3 O

N

3 Tác dụng với các muối diazoni tạo phẩm màu azoic

Thí dụ: tác dụng với muối diazoni của sulfathiazol trong

ethanol - nước, pH 6,5 - 7 có thêm kẽm clorid

- pyridoxol cho màu đỏ tím,

- pyridoxal cho màu vàng da cam

- pyridoxamin cho màu đỏ bền.

Phản ứng này có thể dùng để:

+ định tính, + phân biệt các pyridoxin, + định lượng bằng phương pháp đo màu.

Tác dụng với các muối diazoni tạo phẩm màu azoic

N

Zn Cl 2

O HOH 2 C

4 Phản ứng phân biệt pyridoxol với 2 chất kia

do - OH ở vị trí 3 và -CH 2 OH ở vị trí 4 nên

- chỉ có pyridoxol tạo este vững bền với acid

B

H + 2

H

H

O

acid phosphoric tạo ra coenzym của các men

chuyển vận nitơ : transaminaz.

O

CH 2 B

O

VITAMIN B9

CẤU TRÚC

Acid folic hay ptéroylglutamic gồm:

1 phân tử acid ptéroic nối với chức amin của acid glutamic bằng liên kết peptid - RCO.NH - R’.

O

O O

C H 2

H 2 N

1 2

3

4 5

6 7 8

Acid glutamic là cần thiết cho hoạt tính vitamin

Trong các polyglutamat thì

dạng có 3 acid glutamic (acid ptéroyl-triglutamic) và

7 acid glutamic (acid ptéroyl-heptaglutamic)

LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG

là dạng có hoạt tính sinh học nhưng phải được thủy phân trước khi được hấp thu.

Nếu thay acid glutamic bằng acid aspartic (có ít hơn acid glutamic 1 nhóm - CH 2 -) thì được antivitamin.