W010760 Курсовая работа Ретинол. Ретиноевая кислота

Содержание

Введение 4

1. Строение ретинола 6

2. Физические свойства 9

3. Химические свойства 10

3.1. Взаимодействие с кислородом 10

3.2. Окисление 12

3.3. Восстановление 13

3.4. Реакция Карр-Прайса 13

3.5. Получение эфиров 14

3.6. Изомеризация 14

3.7. Взаимодействие с неорганическими веществами 15

4. Получение витамина А 16

4.1. Получение из β-ионона через кетон С18 с использованием реакции Реформатского 16

4.2. Синтез витамина А через 2,6-6-триметилциклогексанон 19

4.3. Синтез витамина А из β-ионона через альдегид С14 20

4.3.1. Синтез β-ионона 20

4.3.2. Синтез альдегида С14 23

4.3.3. Синтез ацетиленового карбинола 24

4.3.4. Синтез витамина А-ацетата 26

4.4. Получение витамина А (ретинола ) из природных источников 31

5. Определение витамина А 31

6. Биологически активные свойства ретинола 33

7. Токсические свойства ретинола 39

Заключение 40

Список используемых источников 41

Введение

Среди физиологически активных природных органических соединений - алкалоидов, гормонов, антибиотиков и других - витамины занимают особое место. Значение витаминов заключается не только в том, что они представляют собой постоянные составные части животного организма и незаменимы для питания, ной в том, что они являются и лечебными средствами против заболеваний витаминной недостаточностью и средствами, усиливающими защитные функции организма в сопротивлении против других заболеваний.

Синтетические витамины полностью идентичны природным, они представляют собой синтетические пищевые вещества. Витамины и витаминные препараты перестали быть экзотическими веществами, они стали элементарными продуктами питания первой необходимости для каждого человека и каждой семьи наряду с другими продуктами полноценного рационального питания. Значительно возросло применение витаминов для лечебных целей; подавляющее большинство витаминов уже не является дефицитным. В настоящее время осуществляется широкая витаминизация пищевых продуктов и внедрение в лечебную практику таких ценных лечебных препаратов, как коферменты. Широко применяются витамины в кормлении домашних животных и птицы. Применение витаминов в животноводстве, можно сказать без преувеличения, дает громадный экономический эффект и повышает полноценность продуктов животноводства.

Изучение витаминов, их роли в обмене веществ, участия в ферментативных реакциях, в функционировании органов чувств, в процессе размножения и роста животного организма, применения в медицине и питании производится многими разделами естествознания, в результате чего созданы обширные обзорные монографии; в первую очередь это относится к молекулярной биологии, биохимии, биологии и медицине.

 Целью данной курсовой работу является изучение витамина ретинола, который относиться к витаминам группы А. 

1. Строение ретинола

Ретинол-витамин группы А. Его структурная формула была установлена в 1931-1933 года Каррером, Морфом и Шоппом[1]. Спиртовая функция витамина была подтверждена реакцией окисления ретинола в альдегид (ретиналь). При каталитическом гидрировании образуется пергидровитамин А1(С20Н40О), что свидетельствует о наличии пяти двойных связей. При окислении озоном из одной молекулы витамина A1 получают одну молекулу героновой кислоты, что обусловлено содержанием в молеку¬ле одного кольца β-ионона. При окислении витамина A1 хромовой кислотой образуются три моле¬кулы уксусной кислоты, что свидетельствует о наличии в молекуле трех групп =С-СН3. При окислении перманганатом калия в щелочной среде образуются две молекулы уксусной кислоты, что указывает на то, что одна метильная группа (в кольце) отличается своим положением от других двух - (в боковой цепи). Наконец, был синтезирован пергидровитамин А1 и показано, что он идентичен соединению, получаемому при каталитическом гидрировании витамина А1[2].(рисунок 1)

Рисунок 1 - Cхема установления строения ретинола рекциями окисления и восстановления

Таким образом ретинолы-это соединения из 20 атомов углерода, включающие в свою структуру триметилциклогексеновое кольцо, связанное с тетраеновой сопряженной цепью изопреноидного типа, оканчивающейся спиртовой или альдегидной группой. (рисунок 2)

Рисунок 2 – Структурная формула ретинола

Для ретинола в соответствии с количеством двойных связей полиеновои алифатической цепи возможно 16 геометрических изомеров. Транс-конфигурация двойных связей свободна от пространственных помех. Однако цис-изомеризация двойных связей полиеновой цепи, содержащей метальные заместители, протекает не во всех случаях с одинаковой легкостью.

Метильные группы обладают радиусом помех около 2 А, который препятствует дальнейшему сближению атомов. Поэтому цис-превращения отдельных этиленовых связей, приводящие к искривлению зигзагообразной молекулы полной транс-конфигурации, легко возникают без пространственных затруднений около центральной двойной связи только в триеновых системах с незамещенными концевыми членами, но становятся заторможенными из-за пространственных помех, вызываемых метильными группами в триеновых системах с монозамещенными концевыми членами. Следовательно, для молекулы витамина А1 свободное превращение с образованием стабильных цис-конфигураций возможно для С(9)—С(10) и C(13)—C(14) двойных связей, один из атомов углерода которых связан с метильной группой. У двойной связи C(11) — С(12), атомы углерода которой не содержат заместителей, цис-изомеризация будет заторможена метильной группой концевого члена триеновой системы, а для С(7)—С(8) двойной связи цис-конфигурация невозможна. 7-цис-Ретинол неизвестен.

Таким образом, из 16 теоретически возможных стереоизомеров витамина А1 число изомеров, не испытывающих пространственных затруднений, ограничивается четырьмя (рисунок 3а,б,в,г ) [3-4]. Все они получены из природных источников или синтетически. Остальные 12 изомеров пространственно затруднены, однако среди них в природе обнаружен 11-цис-ретинол (III) и синтезом получен еще один изомер — 11,13-ди-цис-ретинол (V). Стерические затруднения возникают и между 5-метильной группой и атомом водорода положения 8, однако представленная на формуле s-транс –конфигурания.  С(6)—С(7)-связи менее эффективна, чем s-цис-конфигурация [5-7].

                      в                                                                   г

Рисунок 3 - Стереоизомеры ретинола

а-транс-ретинол; б-цис-ретинол; в- 9-цис-ретинол; г-9,13-цис-ретинол

2. Физические свойства

Ретинол и его стереоизомеры, дегидроретинол и его стериоизомеры [8,9] представляют собой желтоватого цвета маслообразные или низкопла-зящиеся кристаллические вещества. Ретинол перегоняется при 120—125° С и 0,005 мм [10]. Для витаминов группы А характерна растворимость во многих органических растворителях (в ацетоне, хлороформе, бензоле и др.); они легкорастворимы в жирах и совершенно нерастворимы в воде. Благодаря наличию сопряженной системы двойных связей витамины группы А поглощают в ультрафиолетовой области, давая спектр с одним интенсивным максимумом поглощения — для стереоизомеров ретинола  ƛmax=311-328нм [11,12]. (рисунок 4)

Рисунок 4 - Спектр поглощения стереоретинолов гексане

1- полного транс-; 2 - нео -α . (13-цыс); 3-нео-β (11-цис);

4 - изо-α (9-цис), 5-изо-β (9,13-ди-цис).

Таблица 1 - Физические свойства стереоизомеров ретинола

Изомеры витаминов А1 Т пл,°С Спектр поглащения Витаминная активность,% Т пл n-фенил-азобензоата,°с

 ƛmax в спирте,нм Е1%1,см  

Ретинол 62-64 325 1835 100 79-80

Неоретинол, нео-а 58-60 328 1686 75,3 94-96

Продолжение таблицы 1

 11-цис-ретинол,нео-b масло 319

233 1220

370 23,4 66-67

9-цис-ретинол , изо-а 81,5-82,5 323

258 1477

382 21,8 79-80

9,13-ди-цис-ретинол,нео-с 86-88 311 1024 15 99-100

9,13-ди-цис-ретинол, изо-b 58-59 324

263 1379

330 23,7 91,5-92,5

3. Химические свойства

3.1. Взаимодействие с кислородом

Витамин А быстро разрушается под действием кислорода воздуха, окислительных агентов и ультрафиолетового света. Кислород воздуха при температуре 120°С полностью разрушает витамин А в течение 4 ч. Первоначальным продуктом окисления ретинола кислородом воздуха являются его эпокиси — ретинол-5,6-эпокись. (гепаксантин) (рисунок 5) и ретинол-7,8-эпокись (рисунок 6) [15,16] .

Рисунок 5 - Структурная формула гепаксантина

Рисунок 6 - Ретинол-7,8-эпокись

В отсутствии кислорода витамин А термоустойчив и не разрушается при температуре 120°С. Озон, перекись водорода так же, как и перекиси, образующиеся в маслах при прогоркании, разрушают этот витамин. При энергичном окислении ретинола озоном происходит расщепление всей молекулы и образуется героновая кислота [1].

Производным ретинола с полностью окисленной спиртовой группой является ретиновая кислота (полная транс-витамин А-кислота) (рисунок 7),(рисунок 8)

Рисунок 7 - Ретиновая кислота

Рисунок 8 - Схема окисления ретинола до кислоты

С температурой плавления  180-181° С, ƛмакс (в спирте) 350 нм [11]. Ретиновая кислота может быть получена из ретинола при его окислении окисью серебра. Соответствующие стереоизомерные ретиновые кислоты известны для производных всех стереоизомеров витамина А [11, 17]. Известны сложные эфиры изомерных ретиновых кислот [4], например метиловый эфир полной транс-ретиновой кислоты (температуа плавления 56-56,5 и 72 -73° С) [11] .

Исследования показали, что основным фактором, влияющим на стойкость витамина А в концентратах рыбьего жира, является кислород воздуха. Кислотность концентрата по своему разрушающему действию занимает второе место. Щелочи и олово не оказывают какого-либо влияния на процесс распада витамина А [14].

 Для повышения устойчивости витамина А в его масляных растворах рационально добавить специальные вещества, поглощающие кислород воздуха. К этим веществам, названным антиоксидантами, относятся: гидрохинон, лецитин, токоферол, масла, богатые токоферолом (соевое масло), сантоквин (1,2-дегидро-6-этокси-2,2,4-триметилхинолин), сложные эфиры галловой кислоты (пропилгаллат, додецилгаллат и др.). Минеральные кислоты инактивируют витамин А.

Дегидроретинол более устойчив к воздействию кислорода, чем ретинол [9].

3.2. Окисление

Витамин А хорошо адсорбируется нейтральными или щелочными адсорбентами (окись алюминия, окись магния и др.), что позволяет выделить его из смеси при помощи хроматографирования. Кислые адсорбенты его разрушают. В ультрафиолетовом свете витамин А флуоресцирует [13].

При селективном окислении ретинола марганцовокислым калием[18] или лучше специально активированной двуокисью марганца в петролейном эфире при комнатной температуре образуется ретиналь витамин А-альдегид (ретинен) (рисунок 8) [19-20]. В качестве окислителя ретинола можно использовать тетрахлор-n-бензохинон [21]. Каталитическое окисление ретинола в уксусной кислоте с платиновым катализатором также приводит к ретиналю [22].

Рисунок 8 – ретиналь

3.3. Восстановление

При каталитическом восстановлении в присутствии платинового катализатора в уксусной кислоте витамин А восстанавливается в пергидровитамин А (рисунок 9) [23]

Рисунок 9 - Пергидровитамин А

Продуктом восстановления спиртовой группы ретинола (I) является углеводород аксерофтен (рисунок 10) [24,25], полученный синтетически из ретинилтрифенилфосфониевой соли путем ее гидролиза в водно-спиртовом растворе едкого кали [26]

Рисунок 10 – Аксерофтен

3.4. Реакция Карр-Прайса

Это реакция присоединения с треххлористой сурьмой в хлороформе, не содержащего спирт и воду,протекающая с образованием синего окрашивания [27], характеризующегося четким максимумом поглощения (ƛмакс 620 нм,).Эта окраска, в действительности зависящая от следов пятихлористой сурьмы, находящихся в SbCl3 [28], неустойчива и довольно быстро изменяется (для ретинола до ƛмакс 580 нм).

Реакция с треххлористой сурьмой, другими хлоридами металлов и цветные реакции с различными кислотами используются в методах колориметрического определения ретинола [29,30].

3.5. Получение эфиров

Ретинол по своей гидроксильной группе образует как простые, так и сложные эфиры [31], например ретинол-ацетат (витамин А-ацетат) (риунок 11)

Рисунок 11 - Ретинол – ацетат

Для изомеров ретинола и дегидроретинола характерны хорошо кристаллизующиеся эфиры с я-фенилазобензойной кислотой, которые используются для их выделения и идентификации.

Сложные эфиры витамина А получают или непосредственно в результате синтеза, или при действии на витамин А хлорангидридами кислот в пиридине [33-34]. Ретинол-пальмитат получают путем переэтерификации ретинол-ацетата с метилпальмитатом - СН3(СН2)14СООСН3 [32].

3.6. Изомеризация

С(13)-С(14) - Двойная связь ретинолов легко подвергается изомеризации. Ретинол и 9,13-ди-цис-ретинол  в виде своих эфиров под влиянием следов йода в петролейном эфире или бензоле на свету или при термическом воздействии изомеризуются в неоретинол  или 9-цис-ретинол [35]. Изомеризация полного транс-ретинола в пиридине в присутствии йода приводит к смеси: 67% ретинола, 30,5% неоретинола (13-цис) и менее 3% 9-цис-ретинола.

3.7. Взаимодействие с неорганическими веществами

Ретинол и его изомеры неустойчивы к минеральным кислотам [36]. Так, при действии концентрированной соляной кислоты в спирте происходит дегидратация витамина А и его изомеров, сопровождающаяся изомеризацией полиеновой системы с образованием ангидроретинола (рисунок 12)