DataLife Engine > Версия для печати > Особливості синтезу і виробництва вітамінів

Реферат

В«Особливостісинтезу і виробництва вітамінів В»

Введення

Виробництво вітамінів внашій країні організовано на початку 30-х рр. минулого століття. Спочатку випускалисявітамінні препарати з натуральної сировини. Потім було освоєно виробництвосинтетичних вітамінів С і K 3 . З 1949 по технології, розробленоїрадянськими вченими, в промисловому масштабі став освоюватися синтез іншихвітамінів, наприклад тіаміну (вітамін B 1 ). У 1950 виробництвовітамінів в СРСР збільшилося в порівнянні з 1940 в 5,6 рази. До 1955 в СРСР булирозроблені схеми синтезу всіх відомих основних вітамінів. Подальшерозвиток В. п. в СРСР пов'язане головним чином з розробкою і впровадженнямсинтетичних методів виробництва вітамінів. Ці методи за характеромтехнологічних процесів значно складніше, ніж метод вилучення вітамінівз натуральної сировини, але вони дозволяють отримувати продукцію в хімічно чистомувигляді, що має велике значення для їх лікувального застосування і точних дозуваньпри виготовленні кормових концентратів. Крім того, витрати на виробництвосинтетичних вітамінів нижче витрат на отримання відповідних вітамінів знатуральної сировини.

За 1959 - 65 в промисловомумасштабі освоєний синтез всіх відомих вітамінів і вітамінних препаратів,введені в дію великі вітамінні підприємства: Білгородський вітамінний іБолохівські (Тульська область) хімічні комбінати, а також значнозбільшені потужності раніше діючих підприємств. У 1965 обсяг виробництвавітамінної продукції в СРСР збільшився в порівнянні з 1958 в 2,8 рази, а в 1970в порівнянні з 1965 в 2,6 рази. У 1970 випуск синтетичних вітамінів і їхготових форм склав більше 99% всього обсягу виробництва вітамінної продукції.

До специфічних особливостейсинтезу вітамінів відносяться:

В·многостадийностьпроцесів;

В·значнаматеріаломісткість, що обумовлює необхідність розміщення підприємств Ст п.поблизу сировинних баз;

В·необхідністьвироблення високочистої продукції.

Вітамінні заводи -спеціалізовані підприємства. Переважає предметна спеціалізація -здійснення синтезу вітамінів на кожному підприємстві за повною схемою їхвиробництва, включаючи і випуск всіх напівпродуктів. З кінця 60-х рр.. розширюєтьсябільш ефективна - технологічна спеціалізація виробництва напівпродуктів.

Застосовують ретинолу ацетаті ретинолу пальмітат

Промисловий синтезретинолу здійснюють, послідовно нарощуючи вуглецевий ланцюг за допомогоюпростих сполук (ацетилену, ацетону, дікетена та ін.) Більш ефективнийбіотехнологічний шлях отримання з ОІ-каротину з використанням ферментукаротіндегідрогенази.

Печінка риб - основнийджерело отримання вітамінів комплексу А. свіжу або свіжозаморожену печінкуриб подрібнюють, обробляють 25%-ним розчином NaOH при Т = 82-85 В° С і pH = 9,0-10,0. в результаті гідролізуруйнується зв'язок ретинолу з білками і він витягується печінковим жиром.Отриманий концентрат очищають хроматографічним методом і ретинол витягуютьдихлоретаном. Розчинник відганяють, а ретинол піддають перекристалізації.

Ретинолу ацетат іпальмінат синтезують шляхом ацилювання ретинолу відповідно оцтової абопальмітинової кислотою.

Застосовують у вигляді тіаміну бромідуі тіаміну хлориду

Тіамін міститься вдріжджах, зародках і оболонках насіння злакових культур 9пшеніци, вівса, гречки,кукурудзи), а також у горіхах, арахісі. Ці продукти можуть служити джереламиотримання тіаміну. Однак процес вилучення складний, а вихід дуже малий. Так, з1 т дріжджів можна отримати тільки 0,25 т тіаміну. вЂ‹вЂ‹

З численнихваріантів синтезу тіаміну становить інтерес метод, що складається з трьох етапів:синтез піримідинових частини молекули, синтезу тіазолового циклу і зв'язування їхміж собою.

Один із шляхів синтезупіримідинового циклу заснований на конденсації ацетамідіна і цис-формиО±-ацетоксіметілен-ОІ-етоксіпропіонітріла:

ацетамідін О±-ацетоксіметілен-2-метил-4 аміно-5-2-метил-4-аміно-5-бром - ОІ-етоксіпропіонітріл етоксіметілпірімідінметілпірімідіна гідробромід

Тіазоловий циклсінтезтруют з тіоформаміда і бромацетопропілацетата

4-метил-5ОІ-Ацетоксіетілтіазол 4-метил-5ОІ-оксіетілтіазол

Пов'язують піримідинові ітіазолувую частини в одну молекулу сплавленням отриманих продуктів приТ = 100-120 В° С, або нагріванням в органічному розчиннику, наприклад, вбутиловому спирті:

Рибофлавін міститися вдріжджах, молочній сироватці, м'ясі, рибі, печінці, нирках, яєчному білку,зародках і оболонках зернових культур, гороху, овочах.

Рибофлавін можна отриматиз тваринного і рослинного сировини, однак цей процес трудомісткий і дає дуженизький вихід. Щоб виділити 1 г рибофлавіну, потрібно переробити 5,4 т молочноїсироватки.

У промисловостірибофлавін синтезують шляхом конденсації 3,4-діметіланіліном з D-рибоза. Отриманий Імін гидрируются,потім через реакцію азосочетания (з відновленням азогруппами) утворюютьарілрібамін і конденсують з алоксаном.

В даний часрибофлавін отримують за допомогою мікробіологічного синтезу. Використаннясучасних досягнень у галузі фізіології мікроорганізмів та генної інженеріїдозволило збільшити вихід на біосинтезі рибофлавіну в 4-5 тисяч разів

Нікотинамід, нікотиновакістлота (вітамін РР)

Кислота нікотинова, абовітамін РР, отримана ще в 1867р, але її специфічне вітамінне діювстановлено лише у 1937 р. У медичній практиці застосовують не тільки кислотунікотинову, але і ряд лікарських речовин, які є її похідними.

Відомі різніспособи одержання кислоти нікотинової, але промислове значення має спосіб їїотримання з ОІ-піколіни.

Вихідними продуктами дляотримання нікотинової кислоти є що містяться в кам'яновугільної смолірідкі речовини - піколіни. Пиколиновой фракцію піддають фракційнимрозділенню на О±-, ОІ-, Оі-піколіни.

Окисленням ОІ-піколіниотримують нікотинову кислоту:

Економічний спосібсинтезу нікотинаміду заснований на пропущенні газоподібного аміаку через сумішнікотинової кислоти і водного розчину аміаку при 180-185 В° С:

Харчовими джереламинікотинової кислоти є: м'ясо, печінка, нирки, рис, хліб, картоплю.

Група вітамінів В 6 відноситься до похідних піримідину, або оксіметілпірімідінових вітамінів. Вониміститися в в різних рослинах і органах тварин. Найбільша їхкількість знаходиться в дріжджах, неочищених зернах злаків, картоплі, овочах,м'ясі, рибі, молоці, печінці тріски і великої рогатої худоби, яєчному жовтку.

Речовина, що володіє В 6 -вітаміінойактивністю , отримано в нашій країн...і в 1937 р з дріжджів. Потім було встановлено, що вітамін В 6 - це не одне, а кількаподібних за хімічною структурою речовин, здатних взаімопревращаться один вдруга:

Процес звернення можейти у зворотному напрямку.

Основним лікарськимречовиною вітамінів групи В 6 є піридоксину гідрохлорид.Порівняно нескладна хімічна структура дозволила здійснити синтезпіридоксину з аліфатичних з'єднань. Відомо багато різних варіантівсинтезу. Найбільш ефективний з них заснований на циклізації N-форміл-D, L-аланіну, зподальшою його циклоконденсації з ефіром 1,4-бутендіоновой кислоти. Отриманийбіцикло в кислому середовищі розщеплюється в похідне піридину, яке гидрируются допіридоксину:

Цианкобаламинсинтезується в природі мікроорганізмами, головним чином бактеріями,актиноміцетами, синьо-зеленими водоростями. В організмі людини і тваринбіосинтез кобаламін здійснюється мікрофлорою кишечника. Потім віннакопичується в печінці, нирках, стінці кишечнику жуйних тварин. Біосинтезомв кишечнику потреба людини в цьому вітаміні повністю не забезпечується.Необхідне надходження цианкобаламина з їжею тваринного походження, так якв рослинній їжі він відсутній.

Отримання цианкобаламиназ печінки тварин неекономічно внаслідок малого виходу (з 1 т близько 0,02 г).В даний час промисловості отримують цианкобаламин шляхоммікробіологічного синтезу як побічний продукт при виробництві стрептоміцинуз культуральної рідини актиномицета Streptomices griseus.виход того чиіншої речовини можна направлено регулювати, змінюючи умови проведенняферментативного процесу (температура, pH середовища, компоненти та ін.) підвищуєвихід цианкобаламина внесення в культуральну рідину солей кобальту.Цианкобаламин виділяють з культуральної рідини трьома способами: екстракцієюорганічними розчинниками, осадженням у вигляді важкорозчинних сполук інайчастіше сорбцією на іонообмінних смолах з використанням карбоксильногокатіоніту.

Структура цианкобаламинабула встановлена вЂ‹вЂ‹в 1955 р, а потім підтверджена синтезом, здійсненим у 1972 р В.Рудвордом в США і Н. Ешенмозером в Швейцарії. Молекула цианкобаламина складається з двохпов'язаних між собою частин: кобальтового комплексу нуклеотиду бензимідазолу імакроциклічних корріновой системи.

В якості ЛЗ застосовуєтьсяв медицині ціанкобаламін і гідроксікобаламін (оксікобаламін). Від цианкобаламинавін відрізняється лише тим, що замість ціаногруппи в його молекулі до іону кобальту приєднанийгідроксил. Випускають його у вигляді гідрохлориду.

Фолієва кислота широкопоширена в рослинному світі, міститься у всіх свіжих овочах, особливов зелених листах шпинату, салату, бобах, злаках. Назва В«кислота фолієваВ»відбулося від лат.folium-лист івідображає основну локалізацію цього вітаміну. вЂ‹вЂ‹

Хімічна структуравстановлена вЂ‹вЂ‹в 1946 р.

Кислоту фолієву отримуютьконденсацією еквімолекулярних кількостей 2,5,6-тріаміно-4-оксіпірімідіна;О±, ОІ-дібромпропіонового альдегіду і п-амінобензоіл-L (+)-глутамінової кислоти:

2,5,6-тріаміно-О±, ОІ-дібромпро-п-амінобензоіл-L (+)-глутамінова4-оксіпірімідін Піонова альдегід кислота

Кислота аскорбіноваміститься у свіжих овочах (капусті, салаті, томатах, картоплі), ягодах,фруктах, голках хвої, плодах шипшини і т.д.

Кислоту аскорбіновуможна виділити з рослинної сировини, зокрема, з плодів шипшини.Спочатку одержують водні екстракти, згущують їх до сиропів у вакуумі, осаджуютьсупутні речовини (спиртом і ефіром), а залишок очищають хроматографічнимметодом і перекрісталлізовивают.

Промисловий спосіботримання кислоти аскорбінової заснований на синтезі D-глюкози, яку відновлюють в D-сорбіт каталітичним гідруванням. Важливим етапом синтезує процес глибинного бактеріохіміческого окислення _брожженія) за допомогоюAcetobacter suboxydans D-сорбіту до L-сорбоза.Останню піддають ацетонірованію і отриману діацетон-L-сорбозу окисляють додіацетонкетогулоновой кислоти. Потім здійснюють процес омилення ілактонізацію 2-кето-L-гулоновоїкислоти до:

Загальна схема синтезукислоти аскорбінової

діацетон L-сорбоза діацетонкетогулоновая2-кетоL-гулонової кислоти кислота кислотааскорбінова

Вітаміни групи Р маютьрізну структуру. Вони міститися в багатьох рослинах, головним чином уплодах шипшини, цитрусових, незрілих волоських горіхах, ягодах чорної смородини,горобині, зеленому листі чаю, винограді, гречці і т.д.

До групи вітамінів Рвідноситься велике число речовин - флавоноїдів, які поширені в природіабо у вільному стані, або у вигляді глікозидів.

З індивідуальнихречовин, що володіють Р-вітамінною активністю, застосовують рітозід (рутин), кверцетин,дигідрокверцетин.

Рутин міститься влисті рути пахучої, в нирках і квітках софори японської та інших рослин.Найбільш багатим його джерелом служить зелена маса гречки, з якоївиділяють 1,5-6% рутина. Витягують рутин водою, потім відокремлюють білки осадженням,і рутин перекрісталлізовивают. При отриманні слід враховувати, що рутин вкислому середовищі, особливо при нагріванні, легко гідролізується з утвореннямкверцетину, рамнози і глюкози.

Кверцетин отримують зрутина шляхом гідролізу. Дигідрокверцетин отримують з деревини модринисибірської і модрини Гмеліна, або модрини Даурської сімейства соснових.

До теперішнього часувідкрито кілька вітамінів групи D: D 2 , D 3 , D 4 , D 5 , D 6 , D 7 . Природні вітаміни D 2 (ергокальциферол) і D 3 (холекальциферол) міститися в невеликих кількостях вяєчному жовтку, ікрі, вершковому маслі, молоці. Значні кількості цихвітамінів супроводжують ретинолу в печінці і жировій тканині риб (головним чиномтріски) та морських тварин. При ультрафіолетовому опроміненні (в певнихдозах) вміст вітамінів групи D у цих продуктах підвищується.

Провітаміномергокальциферолу служить ергостерину, який отримують екстракцією із дріжджів.Дешевим джерелом ергостерину є міцелій - відхід виробництва пеніциліну,містить близько 0,5% стеринів.

Механізм утвореннякальциферолів заснований на фотохімічної реакції, якій піддають природністерини (ергостерин, холестерин та ін.) При ультрафіолетовому опроміненні(Фотолізі) ергосеріна утворюється ряд продуктів, в тому числі ергоальціферол:

Вихід ергокальциферолузалежить від умов проведення фотолізу: дже...рела опромінення, тривалостіфотолізу, довжини хвилі, розчинника і т.д.длітельное опромінення призводить довтрати вітамінної активності та утворення токсичних продуктів: токсістеріна ісупрастерінов. Тому необхідно суворе дотримання режиму провелденіяпроцесу фотолізу.

Джерелом отримання токоферолівслужить масло зародків пшениці або кукурудзи, яке піддають гідролізу, анеомиляемой залишок (близько 5%), що містить токофероли і стерини, розчиняють ветанолі, хлороформі або діхлоретане. Потім розчинник видаляють, залишок розчиняютьв ацетоні або метиловому спирті і при -10 В° с викристалізовується стерини. Залишокстеринів осаджують дігітоніном. Сумішшю токоферолів очищають і розділяютьхроматографічним методом.

До теперішнього часувиділені з природних джерел або отримані синтетичним шляхом 7 різнихречовин, що володіють Е-вітамінною активністю.

В якості ЛЗ застосовуютьО±-токоферолу ацетат. Синтезують його конденсацією тріметілгідрохінона іізофітолу з подальшим ацетилюванням оцтовим ангідридом утворивсяО±-токоферолу:

Встановлено, стоК-вітамінною активністю має кілька речовин, що стимулюють згортаннякрови.В залежності від хімічної структури природні вітаміни групи К умовноділять на фіілохінони і менахінон.

Филлохинон широкопоширений в природі головним чином в зелених частинах рослин (листялюцерни, шпинату, в цвітній капусті, хвої, зелених томатах, коноплях іт.д.). деякі з них є джерелами отримання філлохинон.

Филлохинон (вітамін К 1 )у вигляді індивідуального речовини під назвою фітоменадіон застосовують вмедичній практиці.

Синтез вітаміну К заснованийна алкілуванні 2-метил-1 ,4-дігідроксінафталіна фитолом в присутностікаталізатора (алюмосилікатів) з подальшим окисленням до2-метил-1 ,4-діоксонафталіна:

менадіон єпродуктами життєдіяльності бактерій, у тому числі що містяться в кишечникутварин, їх продукують також різні мікроорганізми.

В якості ЛЗ із групименадіон (вітаміни К 2 ) використовують у медицині синтетичноотриманий менадіона натрію бісульфіт (Вікасол).

Синтез його здійснюютьз ОІ-метилнафталіну, який є продуктом виробництвакоксохімічної промисловості. Метилнафталіном окислюють оксидом хрому до 2-метил-1 ,4-діоксонафталіна(Менадіона0. менадіон перервдят в розчинний стан введеннямгідрофільній сульфогрупи.

ОІ-метилнафталіном 2-метил-1 ,4-діоксонафталінменадіона натрію бісульфіт