Витамины на основе пиридиновых оснований

1. Введение

          Каждый человек хочет быть здоровым. Здоровье-это то богатство, 
которое нельзя купить за деньги или получить в подарок. Люди сами 
укрепляют или разрушают то, что им дано природой.

        Прежде всего витамины – это жизненно необходимые соединения, т.е. без них невозможна нормальная работа организма. Заменить их ничем нельзя. При отсутствии витаминов или их недостатке обязательно развивается определенное, причем часто повторяющееся, заболевание или 
нарушается здоровье в целом.

       Все жизненные процессы протекают в организме при непосредственном участии витаминов. Витамины входят в состав более 100 ферментов, запускающих огромное число реакций, способствуют поддержанию защитных сил организма, повышают его устойчивость к действию различных факторов окружающей среды, помогают приспосабливаться к все ухудшающейся экологической обстановке. Витамины играют важнейшую роль в поддержании  иммунитета, т.е. они делают наш организм более устойчивым к болезням.

    Я выбрала тему моего курсового проекта «Витаминные препараты на основе пиридиновых оснований», т.к считаю, что витамины играют важнейшую роль в продлении здоровой, полноценной жизни и очень важно знать для чего нужны витамины, какие они бывают. Это тема очень интересна и познавательна. Сейчас все студенты сталкиваются со стрессом, простудами, моей целью будет: рассказать о витаминных препаратах на основе пиридина. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Основная  часть

2.1 Витамины, их классификация 

       Витамины - органические вещества растительного, реже животного происхождения, разнообразной химической структуры, в малых дозах необходимые для нормальной жизнедеятельности организма. Часто витамины входят в состав ферментов, то есть биологических катализаторов процессов живой клетки.

     Способы получения. Обычно витамины извлекают из сырья подходящим растворителем. В воде растворимы витамины В, С, Р, РР, в жирах - А, D, Е, К. Производятся витамины также лабораторным микробиологическим способом. Внедряется химический синтез. Высоко ценится природное витаминное сырье в натуральном состоянии.

     Физические свойства. В чистом виде витамины - кристаллические вещества или жидкости белого, желтого, оранжевого или красного цвета, имеющие специфический вкус, без характерного запаха. В основу их первой классификации положена растворимость в воде или жирах. В настоящее время установлено, что витамины - индивидуальные вещества различных химических классов.

      Классификация. На основании химического строения витамины объединены в четыре группы.

1. Алифатические:

а) производные лактонов ненасыщенных полиоксикарбоновых кислот (аскорбиновая кислота - витамин С);

б) алифатические  ненасыщенные кислоты (высоконепредельные жирные кислоты по типу линолевой  и линоленовой - витамин F).

2. Алициклические:

а) ретинолы (циклогексеновые соединения - витамина A, A₁ или каротиноиды).

3. Ароматические:

а) нафтохиноны (витамин K₁ - филлохинон, витамин К₂ - фарнахинон). 

4. Гетероциклические:

а) хромановые (токоферолы - витамин Е);

б) фенилахромановые (биофлавоноиды - витамин Р);

в) пиридинкарбоновые (никотиновая кислота - витамин РР);

г) пиридоксиновые (пиридоксин - витамин В₆);

д) пиримидинотиазовые (тиамин - витамин B₁);

е) птериновые (фолиевая кислота - витамин Вc);

ж) изоаллоксазиновые (рибофлавин - витамин В₂);

з) кобаламиновые (цианокобаламин - витамин B₁₂)

      До выяснения строения витамины называли буквами латинского алфавита по мере их открытия: А, В, С, D и др. Встречаются названия витаминов, образованные от первых букв лечебного действия или заболевания. Например, название витамина Р происходит от "permeare" - проникать, так как он уменьшает проницаемость сосудов. Витамин РР назван первыми буквами заболевания "pellagra preventiva". В ГФ XI для витаминов приняты рациональные названия, основанные на их химическом строении. Витамин А - ретинол, витамин К - филлохинон, витамин В₂ - рибофлавин, витамин РР - никотиновая кислота и т.д. Химические особенности витаминов изучаются органической и фармацевтической химией. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Пиридин

        Пиридин относится к шестичленным гетероциклам с одним гетероатомом в кольце – азотом (рис.№1 в приложении). Пиридин не применяется в медицине в силу своей высокой токсичности, хотя и обладает сильным бактерицидным действием. Введение в пиримидиновое кольцо ряда функциональных групп снижает его токсичность, и поэтому некоторые производные его применяются в качестве лекарственных средств с различным физиологическим действием.

      По химическому строению лекарственные  вещества рассматриваемой группы  можно разделить на следующие  группы:

 1) производные пиридин-3-карбоновой (никотиновой) кислоты. К ним относятся кислота никотиновая, никотинамид, кордиамин, пикамилон;

 2) производные  пиридин-4-карбоновой (изоникотиновой) кислоты. В эту группу входят  изониазид, фтивазид, ниаламид;

 3) производные  пиридинметанола. К ним относятся пиридоксина гидрохлорид (В₆), пиридоксаль фосфат, пиридитол, пармидин, эмоксипин;

 4) производные  дигидропиридина. К ним относится  нифедипин (коринфар). 

2.2.1 Образование пиридиновых оснований при коксовании 

        Пиридиновые основания, образующиеся при коксовании каменных углей, представляют собой смесь гетероциклических соединений ароматического ряда с общей формулой С_nН_2n–5N. Выход пиридиновых оснований зависит от содержания азота в угле и температуры коксования. На их образование расходуется в среднем 1,2–1,5% содержащегося в угольной шихте азота. Образовавшиеся при коксовании пиридиновые основания содержат пиридин C₅H₅N и его гомологи (рис.№2 в приложении), а также другие азотсодержащие соединения основного характера и более сложного состава (хинолин, изохинолин, хинальдин и др.).

        Пиридиновые основания это бесцветная с резким запахом жидкость. Пиридиновые основания с плотностью при 20°С равной 923–982 кг/м³ и кипящие в пределах 115–160°С, называют легкими; пиридиновые основания с плотностью 1055–1100 кг/м³ и кипящие в пределах 160–300°С называют тяжелыми. Пиридиновые основания хорошо растворяются в воде, смоле и в сыром бензоле. При охлаждении коксового газа они растворяются в надсмольной воде и в смоле, но большая часть их остается в коксовом газе. Распределение пиридиновых оснований между газом, надсмольной водой и смолой зависит от температуры газа после первичных холодильников и их конструкции. Чем лучше первичное охлаждение газа, тем выше содержание пиридиновых оснований в конденсате холодильников и меньше в газе. В надсмольной аммиачной воде растворяется до 15–25% легких пиридиновых оснований от их ресурсов в газе. Тяжелые пиридиновые основания растворяются в каменноугольной смоле, а затем выделяются серной кислотой из каменноугольных фракций и масел. Пиридиновые основания можно обнаружить на всех технологических участках цеха улавливания, в том числе и в воде конечных холодильников, в поглотительном масле, в сыром бензоле, в сепараторной воде бензольного отделения, так как обладают повышенной летучестью и хорошей растворимостью в воде и других жидкостях.

Легкие пиридиновые  основания представляют собой наиболее ценную часть оснований, содержащую пиридин C₅H₅N и его гомологи.

      Пиридин является исходным веществом для производства лекарственных и фармацевтических препаратов и витаминов.

2.2.1.1 Улавливание легких пиридиновых оснований  
из коксового газа

          Содержащиеся в коксовом газе легкие пиридиновые основания связываются с серной кислотой, образуя в зависимости от кислотности раствора кислую или среднюю соль сульфата пиридина:

C₅H₅N + H₂SO₄  —®  C₅H₅NH × HSO₄ (кислая соль);

2C₅H₅N + H₂SO₄  —®  (C₅H₅NH)₂SО₄ (средняя соль).

     Обе эти соли находятся в рабочем растворе в растворенном виде. В маточном растворе сатуратора в основном содержится кислый сульфат пиридина. Наиболее существенными факторами, влияющими на степень улавливания пиридиновых оснований из газа, являются температура раствора в ванне сатуратора, его кислотность и концентрация в нем пиридиновых оснований. При этом решающим фактором является температура. Высокая температура маточного раствора нарушает условия одновременного улавливания в ванне сатуратора аммиака и пиридиновых оснований. В результате повышения кислотности раствора нарушается процесс образования крупнокристаллической соли сульфата аммония.

        Оптимальный технологический режим сатуратора, обеспечивающий нормальное протекание процесса одновременного улавливания в нем аммиака и пиридиновых оснований, характеризуется следующими параметрами: температура ванны сатуратора 50–55°С, кислотность маточного раствора 4,5–5,0%, концентрация пиридиновых оснований в растворе 12–15 г/л. Это позволяет довести степень улавливания пиридиновых оснований до 90%.

       В установках получения сульфата аммония бессатураторным способом в результате раздельного улавливания аммиака и пиридиновых оснований концентрация пиридиновых оснований в маточном растворе достигает 100–120 г/л, что благоприятно сказывается на технико-экономических показателях работы пиридиновой установки.

Технология  выделения легких пиридиновых оснований   
из маточного раствора

      Технологическая схема пиридиновой установки:

1 – нейтрализатор; 2 - аммиачная колонна; 3 – конденсатор-холодильник;

4 – сепаратор; 5- насос 

     Выделение пиридиновых оснований из маточного раствора осуществляется в пиридиновой установке.

Маточный раствор непрерывно поступает в нейтрализатор 1, в который постоянно подается концентрированная пароаммиачная смесь после дефлегматора аммиачной колонны 2. Аммиак реагирует с сульфатами пиридина и его гомологами. При этом пиридиновые основания выделяются в свободном виде по реакции

C₅H₅NH × HSО₄ + 2NH₃  —®  (NH₄)₂SО₄ + C₅H₅N.

        Выделившиеся в нейтрализаторе свободные пиридиновые основания образуют азеотропы, с температурой кипения 94, испоряются и конденсируются в холодильнике 3.

        Сконденсированная и охлажденная жидкость из конденсатора-холодильника поступает в сепаратор 4, в котором пиридиновые основания отделяются от воды вследствие разности их плотностей. Сырые пиридиновые основания отводится на переработку, а сепараторная вода  направляется на орошение в колонну 2.

      Качество легких сырых пиридиновых оснований регламентируется следующими техническими условиями: 

     Основные показатели технологического режима пиридиновой установки приведены ниже: 

   2.3 Витамины на основе  пиридиновых оснований 

     Основными витаминами на основе пиридиновых основаниях являются: 

• пиридоксиновые (пиридоксин - витамин В₆)
• пиридинкарбоновые (никотиновая кислота - витамин РР (В5))

В структуре  этих витаминов лежит пиридиновое основание (Рис№3,4 в приложении).  

2.3.1 Витамин РР (В5) (пиридин-З-карбоновая кислота)

         Отделение так называемых легких пиридиновых оснований и их первичная ректификация позволяют выделить β-пиколиновую фракцию с т. кип. 138—146°С, главными компонентами которой являются γ-пиколин  (37,5—41%), β-пиколин  (29,5—31,5%), и 2,6-лутидин. Наиболее ценным компонентом β-пиколиновой фракции является β-пиколин, который легко превращается в никотиновую кислоту и ее амид—витамин PP.

    Химическая  природа витамина РР

    Антипеллагрическим  витамином является никотиновая  кислота или её амид (3-пиридинкарбоксамид). Никотиновая кислота была известна химикам ещё с 1867 года, но только 70 лет спустя было установлено, что это относительно простое и хорошо изученное вещество играет роль важнейшего витамина. Никотиновая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество хорошо растворимое в воде и спирте. При кипячении биологическая активность никотиновой кислоты не изменяется.

    В организме свободная никотиновая кислота быстро превращается в амид никотиновой кислоты, который и является истинным антипеллагрическим витамином.

    Содержание  витамина РР в некоторых  продуктах и потребность в нем

    Антипеллагрический  витамин довольно широко распространён  в природе, благодаря чему пеллагра при нормальном питании встречается редко. Большое количество витамина РР находится в рисовых отрубях, где его содержание доходит почти до 100 мг. В дрожжах и пшеничных отрубях, в печени рогатого скота и свиней также содержится довольно значительное количество этого витамина. Суточная потребность в этом витамине для людей исчисляется в 15 – 25 мг для взрослых и 15 мг для детей.

    Роль  в обмене веществ

    Никотиновая кислота, точнее её амид, играет исключительно  важную роль в обмене веществ. Отсутствие никотиновой кислоты в пище приводит к нарушению синтеза ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, и ведет к нарушению механизма окисления тех или иных субстратов тканевого дыхания. Никотиновая кислота улучшает деятельность печени, стимулирует кроветворную функцию костного мозга, усиливает секрецию слизистой желудка, оказывает трофическое, ускоряющее заживление влияние на язвы и раны, облегчает процессы детоксикации и устраняет спастические состояния сосудов. Никотиновая кислота снижает уровень холестерина в крови у больных с гиперхолестеринемией различной этиологии, оказывает благоприятное влияние на другие нарушения липопротеидного обмена, наблюдающиеся при атеросклерозе.

Признаки  дефицита витамина В5 в организме

• боль в  животе
• выпадение волос
• потеря аппетита
• раздражительность
• нервозность
• слабость
• утомляемость
• мышечные спазмы
• тошнота
• рвота
• ускоренное сердцебиение
• низкое кровяное давление
• экзема
• бессонница

    Применение

    Используют  при спазмах сосудов конечностей, головного мозга, при вяло заживающих ранах, язвах, невритах лицевого нерва, инфекционных заболеваниях, гастритах с пониженной кислотностью, хронических колитах, гепатитах, циррозе печени.  
 
 

    2.3.1.1 Синтез никотиновой  кислоты 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2.3.2 Важный витамин  В6 (5-Гидрокси-6-метил-3,4-пиридинметанол)

    Содержание  витамина В6 в некоторых продуктах и потребность в нём

    Витамин В6 весьма распространён в продуктах  как живого, так и растительного  происхождения. Особенно богаты им рисовые  отруби, а также зародыши пшеницы, бобы, дрожжи, а из животных продуктов — почки, печень и мышцы. Потребность человека в этом витамине точно не установлена, но при некоторых формах дерматитов, не поддающихся излечению витамином РР или другими витаминами, внутривенное введение 10 – 100 мг пиридоксина давало положительный лечебный эффект. Предполагают, что потребность организма человека в этом витамине составляет приблизительно 2 мг в день.

    Роль  в обмене веществ

    Два производных пиридоксина — пиридоксаль и пиридоксамин — играют важную роль в обмене аминокислот. Витамин B6 используется прежде всего как стимулятор в обмене веществ. Он синтезирует фермент, который участвует в переработке аминокислот и регулирует усвоение белка. Пиридоксин принимает участие в производстве кровяных телец и их красящего пигмента — гемоглобина и участвует в равномерном снабжении клеток глюкозой.

Признаки  дефицита пиридоксина (витамина В6) в организме

• анемия
• выпадение волос
• потеря аппетита
• тошнота
• болезненность языка
• язвы во рту
• депрессия
• головокружение
• онемение конечностей
• сонливость
• утомляемость
• медленное заживление ран

Признаки  избытка пиридоксина (витамина B6) в организме

• онемение  и ощущение покалывания рук и  ног 
• боль в костях
• мышечная слабость
• судороги мышц
• уменьшение способности к запоминанию

    Применение

     При гиповитаминозе, токсикозах беременных, анемиях, лейкопениях различного происхождения, заболеваниях нервной системы (паркинсонизме, малой хорее, радикулитах, невритах, невралгиях); при острых и хронических гепатитах, в дерматологической практике.  

Три формы витамина В6:

• пиридоксин ( Рис. №3 в приложении)
• пиридоксамин ( Рис. № 5 в приложении)
• пиридоксаль ( Рис. № 6 в приложении)

       Пиридоксин представляет собой бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Он содержится в мясных и молочных продуктах, но он менее устойчив к высоким температурам, чем другие формы витамина B

       Пиридоксаль отличается от пиридоксина тем, что вместо одной из трёх гидроксогрупп к пиридиновому кольцу присоединена карбонильная группа, так что пиридоксаль является одновременно и альдегидом. Молярная масса 0.16716 кг/моль. Представляет собой кристаллический порошок, плавящийся при 165 °C. Пиридоксаль содержится в зелёных частях некоторых растений, в цветной и белокочанной капусте, в мясе.

       Пиридоксамин отличается от пиридоксина тем, что вместо одной из трёх гидроксогрупп к пиридиновому кольцу присоединена аминогруппа. Пиридоксамин содержится в мясе животных. Также пиридоксамин сдержится в некоторых пищевых добавках. Также в некоторых добавках содержится его соль — дигидрохлорид пиридоксамина. Однако, в США в 2009 году FDA постановила, что отныне пиридоксамин считается лекарством и его нельзя вносить в пищевые добавки. 
 
 
 

2.3.2.1 Некоторые химические  свойства пиридоксина

Пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин устойчивы к концентрированной  соляной кислоте и нагреванию в щелочных растворах. Они стабильны к окислителям ( перекись водорода), но их растворы не устойчивы к свету.

1) Пиридоксин  при действии перекиси водорода  образуют N-окись пиридоксина, а её окисление двуокисью марганца превращается в N- окись пиридоксаля, так же легко восстанавливаются обратно 
 

2) Превращение  пиридоксаля в пиридоксамин протекает  в присутствие аминокислот (белковых  гидролизатов. Например, казеина )при  115ْ-120ْ  
 
 

3) Пиридоксин, пиридоксаль,  пиридоксамин  выводятся из организма  в виде продукта дальнейшего окисления пиридоксаля - пиридоксиловой кислоты. 
 
 
 
 
 

4) Из пиридоксина  можно получить пиридоксаль и  пиридоксамин. И обратно. 
 
 

  2.3.2.2 Синтез витамина В6

1. Синтез пиридоксина через производные нитрила никотиновой кислоты. По своему варианту представляет один из наиболее рациональных путей его технического получения, как по выходам, так и по достаточно четкой воспроизводимости процесса: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Синтез пиридоксина  через производные фурана:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Получение  пиридоксина через производные изохинолина и хинолина: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Пиридоксин был синтезирован различными методами; в одном из них для построения цикли используется метод Гуарески:  
 
 
 
 
 

5. Этот синтез иллюстрирует использование оксазола в результате присоединения Дильса-Альдера: 
 
 
 
 
 

6. Синтез пиридоксаля  и пиридоксамина: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.4 Витаминные препараты  на основе пиридина

В настоящее  время существует большое количество витаминных препаратов, содержащих витамины В5 и В6. Некоторые из них приведены в таблице. Так же в таблице обозначены приблизительные цены на товар и содержание в препарате дозы компонента.

Для беременных

Для подростков