Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về vitamin B1, B6 và B12 1. Giới thiệu chung - Tên thông thường: vitamin B1 hay thiamine - Tên IUPAC: 2–[3–[(4–amino–2–metyl–pyrimidin–5–yl)metyl]–4– metyl–thiazol–5–yl]etanol. - Công thức phân tử: C12H17SON4 - Khối lượng mol phân tử: 265,35g/mol - Hình 1.
Công thức cấu tạo của vitamin B1 Công thức cấu tạo của vitamin B1 cho thấy nó là một dẫn xuất pyrimidin gắn với dẫn xuất thiazol qua nhóm metylen [12]. Tính chất vật lý Vitamin B1 là những tinh thể trắng nhỏ hay bột kết tinh, có mùi đặc trưng. Khi tiếp xúc với không khí, chế phẩm khan nhanh chóng hút ẩm (khoảng 4% nước). Dung dịch trong nước có môi trường axit, nóng chảy ở 248 0C và phân hủy.
Dễ tan trong nước và axit axetic nhưng khó tan trong etanol 96% và metanol, không tan trong ete, benzen hay clorofom và chịu nhiệt khá nên không bị phân huỷ khi nấu nướng. Trong môi trường không phân cực vitamin B1 hấp thụ tại 2 bước sóng λmax1= 246,9 nm và λmax2= 264,5 nm. 2 Vitamin B1 không ổn định với ánh sáng và độ ẩm. Mất hoạt tính trong môi trường trung tính và bazơ.
Ổn định tính chất ở pH = 4. Dạng chế phẩm của vitamin B1 có thể tồn tại ở dạng thiamin monohydroclorua, thiamin mononitrat… [12]. Tính chất hóa học Vitamin B1 là dẫn xuất pyrimidin gắn với dẫn xuất thiazol qua nhóm metylen. Do có 3 nguyên tử N nên mang lại cho vitamin B1 tính bazơ.
Tuy nhiên 2 nguyên tử N có tính bazơ yếu. Vì vậy chế phẩm được dùng loại thiamin monohydroclorua, dung dịch của chúng trong nước có môi trường axit, chúng dễ tan trong nước và vững bền hơn thiamin bazơ. Do nguyên tử N bậc 4 nên vòng thiazol trong thiamin kém vững bền đặc biệt trong môi trường kiềm. Trong môi trường này vòng bị mở và lúc đó dễ bị oxi hóa thành các sản phẩm không có hoạt tính vitamin.
Do vậy khi pha chế dung dịch thiamin phải đựng trong cốc thủy tinh trung tính, pH của dung dịch phải axit. Vitamin B1 bị oxy hóa bởi K3[Fe(CN)6] trong môi trường kiềm tạo thành thiocrom màu vàng phát huỳnh quang màu xanh da trời. Phản ứng này được dùng để định tính vitamin B1 và định lượng vitamin B1 bằng phương pháp đo huỳnh quang [8]. Nhóm -OH trong phân tử làm cho vitamin B1 có thể ete hóa hay este hóa tạo thiamin panmitat, thiamin stearat, thiamin phtalat… song quan trọng nhất là tạo với H3PO4 thiamin pyrophotphat (TPP) – là coenzym xúc tác nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể.
3 Tổng hợp thiamin pyrophotphat (TPP): Vitamin B1 phản ứng với HBr để tạo thành hợp chất thiamin – bromo. Các hợp chất bromo lần lượt phản ứng với dung dịch pyrophotphat bạc trong axit photphoric và axit clohidric để tạo thành TPP. Chức năng sinh học của TPP TPP đóng vai trò vô cùng quan trong trong việc chuyển hóa axit pyruvic thành axit oxaloaxetic. TPP CO2 + CH3-CO-COOH HOOC-CH2-CO-COOH Axit pyruvic tác dụng với axit oxaloaxetic dưới tác dụng của xúc tác là oxi và TPP tạo thành axit xitric và cacbon dioxit.
TPP chuyển hóa axit pyruvic thành andehit axetic. TPP CH3-CO-COOH CH3-CHO + CO2 TPP chuyển hóa axit pyruvic thành axit axetic. TPP CH3-CO-COOH CH3-COOH 4 Thiamin pyrophotphat là coenzym xúc tác cho quá trình phân giải các xeto axit như axit pyruvic, axit oxaloaxetic…Vì vậy khi thiếu vitamin B1, sự chuyển hóa các xeto axit bị ngừng trệ làm cho cơ thể tích lũy một lượng lớn các xeto axit làm rối loạn trao đổi chất và gây nên trạng thái bệnh lí nguy hiểm. Vì thế nhu cầu vitamin B1 đối với cơ thể tỉ lệ thuận với nhu cầu năng lượng [8].
Tổng hợp vitamin B1 Vitamin B1 có thể được tổng hợp từ phản ứng giữa 2–methyl–4–amino–5– bromo–methyl–pyrimidine–hydrobromide (A) và 4–methyl–5–β–oxy–ethyl- thiazole (B). Sau đó cho sản phẩm thu được qua axit clohidric 10% [12]. Chức năng của vitamin B1 Vitamin B1 là thành phần của men thiamin pyrophotphat (TPP) có vai trò rất quan trọng trong chuyển hoá chất bột, đường (gluxit). Vitamin B1 cần cho quá trình tổng hợp axit ribonucleic (RNA), axit deoxyribonuleic (DNA) là những axit liên quan đến quá trình di truyền, vitamin B1 cũng cần cho quá trình tổng hợp nicotinamit adenin dinucleotit photphat khử (NADP) cần cho tổng hợp axit béo mà các axit béo không no lại có rất nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể (là thành phần của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao như lipoprotein, là yếu tố cần thiết của màng tế bào, các tổ chức liên kết, tổ chức thần kinh.
Vitamin B1 còn tham gia vào quá trình sản xuất và giải phóng chất dẫn truyền thần kinh axetylcolin, chuyển hoá một số axit amin cần thiết như leucin, isoleucin và valin (các axit amin này có nhiều vai trò rất quan trọng trong cơ thể). 5 Khi thiếu vitamin B1 kéo dài sẽ bị mắc bệnh Beri - beri. Ở người trưởng thành, bệnh Beri - beri thể hiện dưới 2 dạng: Thể ướt hay còn gọi là thể phù: bệnh nhân có ứ nước ở vùng bắp chân, thường bắt đầu ở vùng bàn chân rồi lan dần lên cao và gây khó đi lại. Khi tích tụ dịch ở vùng cơ tim có thể gây suy tim và tử vong.
Thể khô hay thể gầy mòn: có sự mất dần các khối cơ, bệnh nhân trở nên gầy mòn, suy kiệt. Vitamin B1 cần thiết cho việc tạo ra một loại men (enzyme) quan trọng tham gia vào quá trình chuyển hoá chất bột, đường (gluxit) và quá trình phát triển của cơ thể. Ngoài ra, vitamin B1 kích thích sự tạo thành một loại men tham gia vào quá trình tiêu hóa thức ăn, kích thích cảm giác thèm ăn. Khi thiếu vitamin B1, trẻ thường biếng ăn, mệt mỏi, nhất là những trẻ lười ăn chất bột đường như: bột, cháo, cơm… thì việc bổ sung vitamin B1 là cần thiết [8].
Dạng bào chế của vitamin B1 - Dạng viên nén : 10 mg; 50 mg; 100 mg; 250 mg; 300 mg. - Dạng thuốc tiêm: 50mg/mL; 100mg/mL. Các dạng bào chế của vitamin B1 1. Nhu cầu vitamin B1 và nguồn thực phẩm Với nồng độ cao vitamin B1 được hấp thụ bằng cơ chế thụ động nhưng ở nồng độ thấp nó được hấp thụ bằng hệ thống vận chuyển chủ động qua trung gian một số chất mang và bị photphonyl hóa.
Vitamin B1 sau khi được hấp thụ trong ruột non và tá tràng, nó chuyển vào gan liên kết với photpho thành dạng hoạt động, rồi vào máu để phân bố đi khắp cơ thể. Trong máu, vitamin B1 gắn với protein huyết tương mà chủ yếu là albumin và hồng cầu. Các cơ quan dự trữ 6 vitamin B1 bao gồm cơ, tim, gan, thận và não, trong đó cơ là nơi dự trữ chính. Hàm lượng vitamin B1 trong các mô là rất ít, vì thế hàm lượng vitamin B1 trong cơ thể phụ thuộc vào lượng đưa vào qua thức ăn.
Lượng vitamin B1 cần cung cấp hằng ngày cho cơ thể: trẻ em 1 – 12 tuổi 0,7 – 1,2mg; trẻ trên 12 tuổi là 1,3 – 1,5mg; người lớn nam là 1,5mg và nữ là 1,3mg; phụ nữ mang thai và nuôi con bú là 1,8mg. Hàm lượng vitamin B1 trong một số thực phẩm Hàm lượng Hàm lượng Thực phẩm Thực phẩm (mg/100g) (mg/100g) Cao men bia 3,10 Bánh mì từ bột thô 0,34 Đậu nành khô 1,10 Lòng đỏ trứng gà 0,32 Đỗ xanh hạt 0,72 Thịt bò 0,20 Thịt lợn 0,53 Thịt gà 0,15 Gạo 0,41 1. Giới thiệu chung - Tên thông thường: vitamin B6 hay pyridoxine - Tên IUPAC: 4,5 – di(hydroxymethyl) – 2 – methylpyridin – 3- ol - Công thức phân tử: C8H10NO3 - Khối lượng mol phân tử: 169,18g/mol Hình 1. Công thức cấu tạo của vitamin B6 7 - Vitamin B6 tồn tại ở 3 dạng: pyridoxine, pyridoxal và pyridoxamine.
Cả 3 dạng này đều có trong các thực phẩm từ động thực vật và có hoạt tính tương đương nhau. Cấu trúc hóa học của 3 dạng vitamin B6 như sau: 1. Tính chất vật lý Pyridoxin bazơ là những tinh thể không màu nóng chảy ở 160oC, tan được trong nước. Pyridoxin bazơ nóng chảy ở 204-208oC, rất dễ tan trong nước và tan dược trong etanol.
Bền khi đun sôi trong dung dịch axit, kiềm nhưng không bền khi có mặt các chất oxy hóa. Cả 3 chất đều hấp thụ bức xạ tử ngoại vì vậy có thể đo phổ hấp thụ vùng tử ngoại để định tính và định lượng vitamin B6 [8]. Tính chất hóa học Cả 3 hợp chất pyridoxine, pyridoxal và pyridoxamine đều là dẫn xuất của pyridin, vị trí số 3 có nhóm hydroxyl phenyl, vị trí số 5 có nhóm hydrometyl. Chúng chỉ khác nhau nhóm thế ở vị trí số 4.
Do vậy: Cả 3 chất đều có tính bazơ (nhân pyridin) nên: - Tác dụng với các axit tạo muối. Chế phẩm được dùng là pyridin hydroclorit dễ tan trong nước, tạo muối, kết tủa với axit silicovolframic, axit photphovolframic. - Định lượng chúng bằng phương pháp đo axit trong môi trường khan. Do có nhóm hydroxyl phenyl mà cả 3 chất đều có tính chất: 8 + Tính axit yếu: Dễ dàng hòa tan các chế phẩm trong các dung dịch kiềm, tác dụng với FeCl3 cho muối phức màu đỏ.
+ Tính khử: vitamin B6 dễ bị oxi hóa, tác nhân xúc tác sự oxi hóa là ánh sáng, tia tử ngoại. Vì vậy phải bảo quản chế phẩm vitamin B6 trong bình thủy tinh màu vàng và để chỗ tránh ánh sáng. Dễ tham gia phản ứng thế ở vị trí số 6, tác dụng với muối diazoli tạo phẩm màu azo, ứng dụng các phản ứng này để định tính và định lượng vitamin B6. Do có nhóm metanol ở vị trí số 5 mà các chất này có hoạt tính sinh học: tác dụng với axit photphoric, bị este hóa.
Do khác nhau ở vị trí số 4 mà chỉ có pyridoxin phản ứng được với boric tạo phức vững bền. Phản ứng này để phân biệt pyridoxin với pyridoxal và pyridoxamin [8]. Chức năng của vitamin B6 Dùng để phòng và điều trị bệnh thiếu vitamin B6. Vitamin B6 dễ dàng được biến đổi thành coenzym – pyridoxal photphat trong cơ thể.
Coenzym này đóng vai trò thiết yếu trong chuyển hóa protein cũng như trong sản xuất năng lượng, chuyển hóa chất béo, hoạt động hệ thần kinh trung ương và sản xuất hemoglobin. Vitamin B6 dùng để điều trị nhiễm độc isoniazio hoặc cycloserin. Thiếu hụt vitamin B6 có thể dẫn đến thiếu máu nguyên bào sắt, viêm dây thần kinh ngoại vi, viêm da tăng bã nhờn, khô nứt môi. Nhu cầu cơ thể tăng và việc bổ sung vitamin B6 có thể cần thiết trong các trường hợp sau: nghiện rượu, bỏng, suy tim sung huyết, sốt rét kéo dài, cắt bỏ dạ dày, lọc máu, cường tuyến giáp, nhiễm khuẩn, bệnh đường ruột… Người mang thai có nhu cầu tăng mọi mặt về vitamin nên được bổ sung bằng chế độ ăn uống.
Nhiều thầy thuốc vẫn khuyên dùng thêm nhiều vitamin và khoáng chất đối với người mang thai kém ăn hoặc nguy cơ thiếu hụt cao.