金屬中氣體分析
[拼音]:weishengsu
[英文]:vitamin
為維持人體內脂肪、蛋白質和糖類等正常代謝和身體的正常發育成長所必需的一類在化學結構和生理作用上各不相同的有機化合物,是一類重要的化學合成藥。其英文名來源於希臘文vite(是生命的意思)。維生素不僅用於治療維生素缺乏症,且廣泛用做醫療輔助用藥或預防用藥,以增強體質,對抗某些可疑的致癌物質或防止衰老。1933年N.霍沃思合成了維生素C,這是世界上第一個用化學合成法大量生產的維生素。
品種
現在已知的維生素有三、四十種,大都是根據它們的缺乏症而發現的。發現時,其化學結構尚未闡明,習慣上按發現先後以英文字母(A、B、C、D、E 等)順序命名,只有個別的維生素(K、L、P、U等)是根據它們的生理作用的外文名中第一個字母而取名的。維生素B後來被證明是很多維生素的混合體,這些成員(統稱B族維生素)有的根據其發現之先後而取名為B1、B2、B6、B12、B15,有的則很快就改用了學名,如煙酸、葉酸、泛酸、乳清酸等。世界各國對於各種維生素都有法定的學名,一般是分別根據它們的化學結構或主要生理作用而命名。例如維生素A的學名為抗乾眼醇或視網膜醇,維生素B1稱鹽酸硫胺,維生素B2稱核黃素,維生素B6稱吡哆醇,維生素C稱抗壞血酸,維生素D稱鈣化醇或骨化醇,維生素E稱生育酚等。
維生素的工業生產始於20世紀30年代,直到現在,維生素的產量和產值在整個製藥工業中仍佔有重要的地位,現在年產量達萬噸級的有維生素C,年產量超過千噸的有維生素A、B1、B2、B6、E,煙酸和泛酸鈣等,有的維生素如D和B12產量不大,但產值很高。中國的維生素品種基本齊全,產量約佔化學合成藥總產量的1/10。
生產方法
維生素的化學結構複雜程度不同,其生產方法也不相同,通常有下述三種方法:
(1)全合成法:是維生素的主要生產方法,以基本有機化工的產品為原料,進行化學合成;
(2)半合成法:是利用具有某些基本結構的天然化合物作為中間體進行修飾;
(3)微生物合成法:是利用某些微生物進行發酵培養,然後分離提純。第三種方法較少採用。此外,也有個別的維生素是直接從天然資源中分離提純製取的。不少維生素同時存在幾種生產方法。例如:
(1)維生素 A可採用乙炔、丙酮、雙乙烯酮(見乙烯酮)等為起始原料的全合成法製得,或以香茅草油中的檸檬醛為中間體的半合成法製得;
(2)維生素B2通常可以由化學合成法制得,也可由微生物合成(發酵培養),然後分離提純製得;
(3)維生素B12主要是從鏈黴素和慶大黴素的廢發酵母液中提取,也可採用純種發酵的微生物合成法制得;
(4)維生素E可從基本有機化工的產品進行全合成,也可利用天然的檸檬醛或α-蒎烯等作為中間體進行半合成,還可從榨油廠的油渣中直接分離提取。
中國生產狀況
生產量最大的品種是維生素C,中國50年代開始對萊氏法工藝進行研究,其工藝過程是以葡萄糖為原料,經催化加氫製成D-山梨醇,再經黑醋菌發酵進行生物氧化而得L-山梨糖。L-山梨糖與丙酮縮合成為雙丙酮山梨糖,後者被次氯酸鈉氧化,得雙縮丙酮古龍酸,然後以濃鹽酸使之水解並內酯化,即得維生素C。中國研製成功高效率的氣液混合器,使葡萄糖催化加氫的壓力從10~15MPa降低到3~4MPa。從60年代中期開始,中國開發了用假單孢菌將L-山梨糖直接進行生物氧化成為 α-酮基古龍酸,並進而轉化為維生素C的生產方法。由於它應用兩次生物合成法,故稱為兩步發酵法,1975年這一工藝在上海第二製藥廠投產。此法省去了大量的丙酮和苯等有機溶劑,大大降低了生產成本,並簡化了生產過程。
展望
由於維生素生產技術水平的提高,價格相應降低,現已廣泛用做食品的營養強化劑和牲畜家禽的飼料新增劑,預計這方面將不斷髮展,各種維生素的需要量將愈來愈大。此外,將會陸續出現一些性質更為穩定、易於吸收、而排洩緩慢的速效、長效衍生物如呋喃硫胺等擬維生素,以提高維生素的療效或擴大其應用範圍。
維生素生產技術雖已達相當高水平,但仍有很大潛力,例如近年來出現了從葡萄糖兩步發酵制α-酮基古龍酸的維生素C新合成方法,又可省去一步高壓催化加氫過程。