2.4. Альдегиды и кислоты. Витамины F и B15

Простейший альдегид - метаналь - используют наружно как антисептик в виде слабых водных растворов для дезинфекции рук, кожи и инструментов В промышленности его получают окислением метанола (350 °С, катализаторы - оксиды ) либо метана (600 °С, катализатор - диоксид азота):

Антисептическое действие гексаметилентетрамина (уротропина, 2), используемого в медицине с 1895 г, основано, по-видимому, на его постепенном разложении до формальдегида, ускоряющемся в кислой среде Следовательно, уротропин можно считать пролекарством. Тетраазаадамантан (2) легко получают

конденсацией водных растворов метаналя и аммиака через промежуточный гексагидротриазин (1):

Для вводного и базисного наркоза применяют у-гидроксибутират натрия (4) Его синтез осуществляют в четыре стадии. Конденсацией ацетилена с формальдегидом получают 1,4-бутиндиол, который гидрируют до бутандиола, нагреванием (300 °С) на медном катализаторе этот диол дегидроциклизуют в у-бутиролактон (3); щелочное расщепление последнего приводит к образованию гидроксибутирата (4):

Уреид а-бромизовалериановой кислоты (5) используется под названием бромурал в медицине как успокаивающее и умеренное снотворное средство. Получают его из З-метилбутанола-1 окислением перманганатом калия до изовалериановой кислоты, которую действием хлорокиси фосфора переводят в хлорангидрид; последний бромируют по альфа-положению; затем взаимодействием с мочевиной получают бромурал:

К классу производных алифатических кислот принадлежат два витамина - F и В15 Группа природных веществ, носящих с 1912 г. название "витамины”, объединяет ряд метаболитов, которые образуются главным образом в растениях и микроорганизмах и участвуют в виде комплексов с белками во многих важнейших биохимических реакциях в качестве биокатализаторов или переносчиков функциональных группировок Важно подчеркнуть, что организм человека и животных их не синтезирует самостоятельно, хотя и остро нуждается в этих жизненно важных биорегуляторах (веществах, действующих на регуляторные механизмы) Недостаток витаминов в рационе признается важной причиной роста заболеваемости и смертности людей В этой связи во всех странах мира создаются программы витаминизации

массовых продуктов питания, прежде всего хлеба и других мучных изделий, что должно значительно снизить затраты на лекарства и лечение от различных болезней, возникающих при дефиците витаминов. Поставщиками витаминов для организма человека являются пищевые продукты, главным образом растительного происхождения. Этот факт любопытен тем, что он указывает на интеграцию всех живых организмов на Земле, на их взаимозависимость.

Условно витамины обозначают заглавными латинскими буквами, иногда с цифровым индексом, если под одной буквой был обозначен витамин, оказавшийся при дальнейшем исследовании смесью нескольких соединений с витаминной активностью (иногда индекс получали близкие по структуре, но открытые в разное время вещества). Начиная с 1906 г. - времени открытия первого витамина тиамин) - за последующие 50 лет были открыты все известные в настоящее время витамины (около 20), изучено их строение и осуществлены их синтезы (за исключением витамина синтезированного позднее - в 1972 г.).

Многие витамины утрачивают свое специфическое действие при химической модификации структуры (иногда даже появляется антивитаминная активность у модифицированной молекулы). Однако в некоторых случаях у производных витаминов наблюдается и усиление витаминного действия или проявление новой фармакологической активности, используемой для лечения разнообразных патологических состояний

Витамин F представляет собой смесь трех ненасыщенных алифатических монокарбоновых кислот, в которых все двойные связи имеют цис-замещение:

Линолевая (6) и линоленовая (7) кислоты имеют по 18 углеродных атомов. Они встречаются как в растениях, так и в животных жирах. Первая из них (-октадекадиеновая кислота) содержит две несопряженные двойные связи, а вторая (-октадекатриеновая кислота) - три. Третьим компонентом витамина F является арахидоновая кислота (8), которая входит в состав только животных жиров. Она содержит 20 углеродных атомов и четыре двойные несопряженные связи в положениях 5,8,11 и 14 (эйкозатетраеновая кислота).

Линолевая кислота при метаболизме переходит в арахидоновую, которая, в свою очередь, превращается в такие биорегуляторы,

как простагландины и тромбоксаны (10), имеющие в основе молекулярный скелет простановой кислоты (9) и различающиеся главным образом строением пятичленного цикла:

Эти вещества являются модуляторами гормонов и используются для стимулирования родов или прерывания беременности

В составе растительных масел ненасыщенные кислоты находятся в виде смешанных глицеридов вместе с насыщенными, более устойчивыми, кислотами. Первые при хранении, будучи малоустойчивыми, окисляются воздухом по ненасыщенным связям и расщепляются с образованием низкомолекулярных альдегидов и кислот (например, гексеналя и масляной кислоты), придающих неприятный вкус и запах прогоркшему маслу. В промышленности жидкие растительные масла подвергают каталитическому гидрированию при нагревании и получают таким образом твердые продукты - маргарины, которые могут долго храниться без прогоркания. Однако это химическое воздействие имеет два отрицательных последствия. Во-первых, при гидрировании резко уменьшается содержание важнейшей ненасыщенной цис-кислоты (7) (линоленовой), которая предотвращает атеросклероз - основную причину возрастной смертности. А во-вторых, часть природных цис-изомерных ненасыщенных кислот может претерпевать в указанном химическом процессе изомеризацию в транс-изомеры, которые развивают сердечную патологию, увеличивают риск диабета, ухудшают иммунитет, обмен простагландинов и другие показатели. В связи с этими данными развиваются исследовательские работы по замене гидрирования растительных масел на переэтерификацию насыщенными кислотами, чтобы не снижать содержания линоленовой кислоты и исключить ее цис-трансизомеризацию

Витамин имеет строение пентагидроксизамещенной гексановой кислоты, в которой ОН-группа при этерифицирована -диметиламиноуксусной кислотой. Этот витамин используется в клинике в виде кальциевой соли для комплексной терапии и профилактики атеросклероза, гепатита, цирроза печени и алкогольной интоксикации. Его получают окислением D-глюкозы (11) диоксидом марганца до -глюконовой кислоты (12), в которой затем этерифицируют первичную ОН-группу -диметилглицином; образовавшийся эфир переводят в кальциевую соль (13) действием гидроксида кальция: