Общая характеристика физико-химических свойств производных изоаллоксазина

Гетероциклическая система изоаллоксазин подобно птеридину включает два гетероцикла: пиразин и пиримидин, но содержит ещё бензольный цикл, т.е. является частично гидрированным производным бензоптеридина. Пиримидиновое ядро изоаллоксазина имеет характер лактамного цикла:

 

Бензоптеридин Изоаллоксазин

 

К витаминам комплекса В относятся так называемые флавиновые витамины (от слова flavum – жёлтый). Они содержатся в дрожжах, молочной сыворотке, мясе, рыбе, печени, почках, яичном белке, зародышах и оболочках зерновых культур (ячмене, пшенице), горохе, овощах,(шпинате, томатах). Выделенные их молока (лактофлавин), яичного белка (овофлавин), лимонов (цитрофлавин), вещества оказались идентичными по химической структуре. Они содержат в молекуле гетероциклическую систему – изоаллоксазин, остаток рибозы и представляет собой рибофлавин. Рибофлавин имеет характерную желтовато-оранжевую окраску, обусловленную несколькими сопряжёнными связями в молекуле.

Проявление витаминной активности во флавиновой системе связано с наличием в молекуле чрезвычайно лабильной азадиеновой группировки с двумя сопряжёнными двойными связями (в изоаллоксазиновом ядре). Эта группировка обуславливает окислительно-восстановительные свойства рибофлавина. Благодаря наличию этих свойств флавины выполняют в организме многообразные биологические функции, участвуя в реакциях метаболизма углеводов, липидов и белков. При восстановлении рибофлавин, теряя жёлтую окраску, переходит в бесцветный лейкорибофлавин. Последующее окисление обусловливает обратный процесс:

 

 

Рибофлавин (жёлтого цвета) Лейкорибофлавин (бесцветный)

На витаминную активность оказывает влияние также наличие в молекуле рибитильного радикала. Характерная особенность рибофлавина – его светочувствительность. Под влиянием света происходят изменения в химической структуре рибофлавина. Они зависят как от интенсивности облучения, так и от pH среды. При действии света в нейтральной или слабокислой среде происходит частичное или полное отщепление остатка рибозы с образованием люмихрома, имеющего жёлтое окрашивание, но не флуоресцирующего. В щелочной среде при облучении раствора рибофлавина образуется в основном люмифлавин (и частично люмихром):

 

Люмихром (6,7- диметилаллоксазин) Люмифлавин (6,7,9 -

триметилизоаллоксазин)

Люмихром и люмифлавин витаминной активности не проявляют.

Люмифлавин в растворах имеет окрашивание и флуоресценцию, аналогичные рибофлавину, но отличаются от него тем, что растворяется в хлороформе. Это свойство используют для обнаружения примеси люмифлавина в рибофлавине и в рибофлавина-мононуклеотиде.

Рибофлавин можно получить из животного или растительного сырья. Однако процесс этот трудоёмок и даёт очень низкий выход. Чтобы выделить 1,0 г рибофлавина, нужно переработать 5,4 т молочной сыворотки.

В промышленности рибофлавин синтезируют путём конденсации 3,4-диметилаланина с D-рибозой. Полученный имин гидрируют, затем через реакцию азосочетания (с восстановлением азогруппы) образуют арилрибамин и конденсируют его с аллоксаном:

 

 

+

3,4-диметиланилин D-рибоза имин

 

 

+

Арилрибамин аллоксан рибофлавин

 

В настоящее время рибофлавин получают с помощью микробиологического синтеза. Использование современных достижений в области физиологии микроорганизмов и генной инженерии позволило увеличить выход при биосинтезе рибофлавина в 4-5 раз.

 

В медицинской практике применяют рибофлавин, рибофлавина мононуклеотид и флавинат. Рассмотрим их общие характеристики.

 

Рибофлавин (Riboflavin)

6,7-диметил-9-(D-1-рибитил)-изоаллоксазин

 

Жёлто-оранжевый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом. На свету неустойчив. Удельное вращение от -115 до -135 ⁰ (0,5%-ный раствор в спиртовом растворе гидроксида калия). Трудно растворим в воде (1г в 15000-25000 мл), практически нерастворим в этаноле и хлороформе, растворим в растворах кислот и щелочей, т.к. является амфотерным соединением. Кислотные свойства обусловлены наличием подвижного атома водорода имидной группы.

Синонимы: Рибофлавинфосфат, Флавин-мононуклеотид, Аllохаzinmononuсleotid, Сoflavinasi, Суtoflav, Flamotide, Ribofosfina и др.

 

Рибофлавина-мононуклетид (Riboflavin-mononucleotide)

Натриевая соль 6,7-диметил-9-(D-1-рибитил)-изоаллоксазин-5^/-фосфата дигидрата

Жёлто-оранжевый кристаллический порошок, без запаха. На свету неустойчив. Гигроскопичен. Удельное вращение от +37 до +43⁰ (1,5%-ный раствор в 5М растворе хлороводородной кислоты). Растворим в воде. Практически нерастворим в этаноле и хлороформе.

 

Флавинат (Flavinatum)

Динатриевая соль 6,7-диметил-9-(D-1-рибитил)-изоаллоксазин-5^/-дифосфата-5^/-аденозин

 

Жёлто-оранжевый кристаллический порошок горького вкуса. Гигроскопичен. Неустойчив на свету и при повышенной температуре. Легко растворим в воде, практически нерастворим в спирте.