ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВИТАМИНОВ И ИХ АНАЛИЗ

В связи с большим разнообразием строения витаминов и, соответственно, их химических свойств целесообразно рассмотреть химические свойства наиболее важных витаминов отдельно.

 

1.1.5.1. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В₁

В состав молекул витаминов группы В₁ входят два гетероциклических кольца – пиримидиновый и тиазольный, связанные метиленовой группой. Кроме того, в молекулах препаратов тиамина содержится первичная ароматическая аминогруппа. Эти общие элементы структуры обуславливают общие химические свойства препаратов этой группы.

Препараты тиамина легко окисляются в щелочной среде образуя тиохром, который в УФ-свете имеет характерную синюю флюоресценцию, исчезающую при подкислении и вновь возникающую при подщелачивании. Эта реакция известна под названием тиохромной пробы и является специфической для препаратов группы тиамина.

Окисление обычно проводят красной кровяной солью, а тиохром извлекают из водного раствора бутиловым или изоамиловым спиртом.

Тиохромную пробу используют для качественного и количественного флюориметрического анализа витамина В₁ в лекарственных препаратах, растительном сырье и пищевых продуктах.

Тиамин в нейтральной или слабощелочной среде реагирует с солями диазония с образованием окрашенных в красный цвет триазенов. Эта реакция неспецифична; её проведению мешают фенолы и ароматические амины. Для проведения этой реакции обычно используют диазореактив, полученный из сульфаниловой кислоты.

Эта реакция применяется для спектрофотометрического и фотоэлектро-колориметрического количественного анализа тиамина в растворах.

1.1.5.2. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В₂

Витамин В₂ – рибофлавинявляется производным спирта рибитола и гетероцикла изоаллоксазина. Его систематическое название – 6,7- диметил-9-(1-D-рибитил)изоаллоксазин. Химическая структура этого витамина высоко-специфична, даже незначительные её изменения вызывают полную потерю витаминной активности.

Рибофлавин легко восстанавливается, принимая два атома водорода, до лейкорибофлавина. При этом нарушается сопряженная система связей, что сопровождается исчезновением окраски. Лейкорибофлавин легко окисляется (в организме под действием НАД⁺) до рибофлавина. Благодаря этим химическим свойствам коферменты, образующиеся в организме из рибофлавина – ФМН и ФАД (табл.2, стр.13), участвуют в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в организме.

Водные растворы рибофлавина имеют зеленовато-желтую окраску и интенсивную зеленую флюоресценцию в ультрафиолетовом свете. При подкислении или подщелачивании раствора флюоресценция исчезает, но зеленовато-желтая окраска сохраняется. При добавлении к водному раствору рибофлавина какого-либо восстановителя, например, гидросульфита натрия – исчезает и флюоресценция и окраска, вследствие восстановления рибофлавина до бесцветного лейкорибофлавина, необладающего флюоресценцией. Эти специфические свойства используются как для идентификации, так и для количественного определения рибофлавина флюориметрическим методом в лекарственных препаратах, пищевых продуктах и биологических объектах.

Характерной особенностью рибофлавина является его чрезвычайная фотолабильность. Рибофлавин в водном растворе претерпевает ряд фотохимических превращений в зависимости от рН среды.

 

При действии ультрафиолетового света на нейтральные или кислые растворы рибофлавина происходит его распад с образованием 1-дезокси-D-рибулозы и люмихрома, имеющего желтую окраску, но не флюоресцирующего.

В щелочной среде при облучении раствора рибофлавина образуются в основном люмифлавин и D-эритроза (частично образуется и люмихром). Люмифлавин в растворах имеет окраску и флюоресценцию, аналогичные рибофлавину, но отличается от него тем, что растворяется в хлороформе, а рибофлавин нет.

Зависимость флюоресценции рибофлавина от рН раствора, а также изменение её с течением времени, вследствие происходящих фотохимических реакций, накладывают определенные ограничения на условия количественного флюоресцентного анализа (максимум флюоресценции F = 525-530 нм, максималь-ная интенсивность при рН 3,5-7,5).

Более воспроизводимые результаты дает спектрофотометрический метод количественного анализа препаратов рибофлавина, основанный на измерении оптической плотности растворов рибофлавина в присутствии ацетатного буфера при длине волны 267 нм.

Рибофлавин проявляет очень слабые кислые свойства (табл.5, рК_а 9,69), но образует устойчивые окрашенные соли с ионами тяжелых металлов. При добавлении к водному раствору рибофлавина раствора нитрата серебра или ацетата ртути возникает розовое или оранжевое окрашивание соответственно.

Реакции с солями серебра или ртути используются для качественного и количественного фотоэлектроколориметрического анализа рибофлавина.

 

1.1.5.3. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В₃

Пантотеновая кислота представляет собой амид пантоевой кислоты и β-аланина. Она подвергается кислотному и щелочному гидролизу; при этом образуются β-аланин и пантоевая кислота

Наличие амидной связи в пантотеновой кислоте можно обнаружить по реакции образования соответствующего гидроксамата железа или меди. При действии на пантотеновую кислоту гидроксиламина образуется пантоилгидроксамовая кислота, которая с солями меди образует зеленый осадок соответствующего гидроксамата меди, а с солями железа (III) красное окрашивание соответствующего гидроксамата железа.

Пантоевая кислота образует окрашенное в зелено-желтый цвет соединение при взаимодействии с 2,7-дигидроксинафталином в присутствии концентрированной серной кислоты. Эта реакция используется для количественного спектрофотометрического определения пантотеновой кислоты (λ_max = 464 нм).

Витамин В₃ выпускается в виде кальциевой соли – кальция пантотенат, идентификация которого кроме описанных выше способов включает в себя также открытие иона кальция.

 

1.1.5.4. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В₆

Все представители группы витаминов В₆ проявляют свойства, характерные для фенолов, в частности они дают общую реакцию подлинности на фенолы с хлорным железом, легко вступают в реакции электрофильного замещения по свободному пара -положению к фенольному гидроксилу. На примере пиридоксина приведем ряд ряд реакций использующихся для идентификации и количественного анализа витамина В₆

При взаимодействии пиридоксина с 2,6-дихлорхинон-N-хлоримидом в щелочной среде образуется окрашенный в синий цвет индофенольный краситель, растворимый в бутиловом спирте.

Также легко пиридоксин вступает в реакцию азосочетания с солями диазония с образованием окрашенных в красный цвет азокрасителей.

Реакция образования азокрасителя при взаимодействии с солью диазония, полученной из сульфаниловой кислоты, применяется также для количественного фотоэлектроколориметрического анализа витаминов группы В₆

 

 

1.1.5.5. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В_с

Строение основного представителя этой группы витаминов – фолиевой кислоты (В_с) было установлено в 1946 году. Фолиевая кислота является производным гетероцикла птеридина. Производное птеридина - 2-амино-4-гидроксиптеридин (птерин) является составной частью молекулы фолиевой кислоты, поэтому эту группу витаминов называют птериновой.

Другие представители группы птериновых витаминов отличаются от фолиевой кислоты наличием нескольких остатков глютаминовой кислоты, связанных друг с другом пептидными связями (2-7 остатков).

Фолиевая кислота проявляет амфотерные свойства – она хотя и трудно, но растворима в разведенных минеральных кислотах (лучше при нагревании) и легко растворима в водных растворах щелочей.

Специфической реакцией фолиевой кислоты, лежащей в основе ее качественного и количественного анализа, является ее окисление перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде. При этом образуются птериновая и пара -аминобензоилглутаминовая кислоты. Избыток перманганата калия удаляют перекисью водорода и реакционную смесь фильтруют от диоксида марганца. Фильтрат содержит птериновую кислоту, которая имеет голубую флюоресценцию в ультрафиолетовом свете.

Эта реакция используется для идентификации фолиевой кислоты и для её количественного флюоресцентного анализа.

Для количественного анализа фолиевой кислоты в лекарственных формах применяется также фотоэлектроколориметрический метод анализа, основанный на образовании азокрасителя из образующейся при окислении перманганатом калия пара-аминобензоилглутаминовой кислоты, которую диазотируют и азосочетают образовавшуюся соль диазония с N-(1-нафтил)этилендиамином.

Птерин и его производные, и в том числе фолиевая кислота, образует нерастворимые в воде окрашенные комплексные соединения с ионами двухвалентных тяжелых металлов (Сu²⁺, Fe², Co²⁺ и т.д.).

1.1.5.6. ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В₁₂

Идентификацию и количественное определение цианокобаламина осуществляют методом УФ-спектрофотометрии. Идентификацию осуществляют по положению полос в УФ-спектре, который должен иметь максимумы поглощения при 278±1 нм, 361±1 нм и 548±2 нм. Количественное определение проводят измеряя оптическую плотность раствора при 361 нм.

Входящий в состав цианокобаламина кобальт открывают после минерализации препарата реакцией с нитрозо-Р-солью.