烟酸

烟酸

烟酸属于维生素B族,又称尼克酸、维生素B3、抗癞皮病因子,分子式为C6H5NO2,化学名称吡啶-3-甲酸,热稳定性好,能升华,工业上常采用升华法提纯烟酸。烟酸外观为白色晶体或白色结晶性粉末,可溶于水,主要存在于动物内脏、肌肉组织,水果、蛋黄中也有微量存在,是人体必需的13种维生素之一。目前,烟酸主要用于饲料添加剂,可提高饲料蛋白的利用率,提高奶牛产奶量及鱼、鸡、鸭、牛、羊等禽畜肉产量和质量。烟酸还是一种应用广泛的医药中间体,以其为原料,可以合成多种医药,如尼可刹米和烟酸肌醇酯等。此外,烟酸还在发光材料、染料、电镀行业等领域发挥着不可替代的作用。 [1]中文名烟酸外文名Nicotinic acid别    名吡啶-3-甲酸;3-吡啶甲酸;烟酸碱;尼克酸;尼亚生;尼古丁酸;维生素PP化学式C6H5NO2分子量123.11CAS登录号59-67-6EINECS登录号200-441-0熔    点236 至 239 ℃沸    点292.5 ℃水溶性1-5 g/100 mL at 17°C密    度1.473 g/cm³外    观白色晶体或白色结晶性粉末闪    点130.7 ℃应    用饲料添加剂,医药中间体安全性描述S26 S36危险性符号R36/37/38危险性描述Xi

目录

  1. 理化性质
  2. 作用机理
  3. 烟酸需求
  4. 主要价值
  1. 食物来源
  2. 合成方法
  3. ▪ 烷基吡啶直接氧化法
  4. ▪ —氰基吡啶水解法
  1. 应用
  2. 贮藏
  3. 烟酸缺乏症

理化性质

烟酸分子式本品为白色结晶或结晶性粉末;无臭或有微臭,味微酸;水溶液显酸性反应。 本品在沸水或沸乙醇中溶解,在水中略溶,在乙醇中微溶,在乙醚中几乎不溶;在碳酸钠试液或氢氧化钠试液中易溶。 [2]

作用机理

烟酸在动物体内可转化为尼可酰胺,包含于脱氢酶的辅酶分子中,是辅酶I(NAD)和辅酶II(NADP)的成分。在体内这两种辅酶结构中的尼克酰胺部分,具有可逆的加氢和脱氢特性,故在氧化还原过程中起传递氢的作用。 [3]

烟酸需求

烟酸是人体和动物中不可缺少的营养成分,人体每天对烟酸的需求量为:成人10-20mg,婴儿4-11mg。烟酸也是猪、鸡等动物日粮中必需的,其所需的烟酸,除来自肠道微生物的合成和饲料中直接供给外,饲料中色氨酸在合成蛋白质并有多余的情况下,能在体内合成烟酸,所以饲料中的色氨酸含量,也是决定烟酸需要量的重要因素。 [3]

主要价值

烟酸烟酸和其衍生物烟酰胺同属于维生素B系列化合物,是人体中不可缺少的营养成分,在促进人体的正常生长发育上起着重要的作用。 [4]烟酸可影响造血过程,促进铁吸收和血细胞的生成;维持皮肤的正常功能和消化腺的分泌;提高中枢神经的兴奋性和心血管系统、网状内皮系统与内分泌功能。此外还可以提高畜禽的生产性能。烟酸可显著提高饲料转化率和产蛋率,不足时影响糖的酵解、柠檬酸循环、呼吸链以及脂肪酸的生物合成,从而引起烟酸缺乏症。 [3]烟酸也是一种重要的医药原料和化工中间体。利用烟酸可以合成许多治疗各种皮肤性疾病、高血压症和冠心病等的药物也可作为药物中间体用于异烟肼、尼可刹米及烟酸肌醇酯的生产。烟酸同时也广泛应用于发光材料、染料、动物饲料等。 [4]

食物来源

烟酸——一览表烟酸在动物肝肾、牛奶、鸡蛋、糠麸及新鲜蔬菜中含量较多。 [4]

合成方法

1867年第一次在实验室里合成烟酸,但直到二十世纪30年代烟酸才真正实现工业化。最初工业化通过氧化尼古丁合成烟酸,后大多采用喹啉、2-甲基-5乙基吡啶和3-甲基吡啶等烷基吡啶为原料,经化学或电化学氧化合成烟酸。从合成方法分类,一般分为以硝酸、高锰酸钾等作为氧化剂的试剂氧化法,以氨气和空气作为氧化剂的氨氧化法,空气直接氧化法,电解氧化法,生物转化法和吡啶羟基化法等。从主要原料分类,有尼古丁、6-羟基喹啉、萘、吡啶、吡啶-3-甲醛、3-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶,目前应用较广的是3-甲基吡啶路线。 [1]

烷基吡啶直接氧化法

硝酸氧化法以硝酸为氧化剂,在钛材管式反应器中通入硝酸水溶液和MEP的混合物,在330℃、29MPa反应8h再分离、精制得到烟酸纯品。 [1]空气氧化法烟酸空气氧化法以空气作为氧化剂直接氧化3-甲基吡啶合成烟酸,因其效率高、成本低的特点近年来备受关注。这一方法最早是在加有催化剂的烷基吡啶中通人空气进行氧化反应,后来改进为以3-甲基吡啶为原料,在固定床反应器中,在350℃-400℃下气固相催化氧化反应3h合成烟酸。催化剂可以长期套用,通过空气直接氧化3-甲基吡啶得到烟酸,经济性较好,如果能提高单程转化率,将成为一种成本低、效率高的生产工艺,其核心在于高效、低成本、寿命长的催化剂开发,目前大都停留在实验室研究阶段,尚未有成功实施产业化的报道。 [1]电解氧化法电解氧化法因其条件温和、氧化剂价格低廉、毒性及污染小、生产成本低等优点,在生产上应用较为广泛。与化学氧化法相似,常以烷基吡啶类化合物为原料,经电化学氧化合成烟酸,但不足之处在于电解效率低,主要是因为电解槽所用隔离膜选择渗透性差,使该法工业生产受到较大限制。 [1]

—氰基吡啶水解法

氨氧化法该法以3-甲基吡啶或MEP为原料,在催化剂床层中与氨和氧气按一定比例进行气固相催化氧化,生成3-氰基吡啶,水解纯化得到烟酸。该工艺使3-甲基吡啶的单程转化率提高到99%,3-氰基吡啶水解制备烟酸的选择性也提高到99%。 [1]氨氧化法原料是吡啶碱生产过程中产出比例最高的副产物—3-甲基吡啶,价格低廉,来源广泛,且反应条件相对温和,在常压或低压条件下即可进行,生产安全可靠,现有技术单程转化率较高,选择性较好,得到的产品纯度高,可实现连续化合成,适合大规模工业化生产,已成为目前工业上制备烟酸应用最广泛的方法之一。 [1]生物合成法的酶法水解有着化学方法无可比拟的优越性,具有效率高、选择性好、反应条件温和、环境污染小、成本低、产物光学纯度高等优点,符合绿色化学的发展方向。瑞士已有公司将酶催化法合成B族维生素烟酸实现工业化生产。日本京都大学山田秀明等以RhodococcasrhodochrousJ1菌生产烟酸。 [1]

应用

烟酸有3种商品规格,即食品级、饲料级和医药级。烟酸主要作为饲料的营养性添加剂(水溶性维生素),也用于食品、医药、染料的中间体,同时用做电镀液的添加剂和生化试剂。 [4]烟酸在医药合成领域的应用烟酸作为药品,可防治皮肤病和类似的维生素缺乏症,具有扩张血管的作用,用于医治末梢神经痉挛、动脉硬化等病症。烟酸还可以作为医药中间体,用于合成具有重要医药用途的多种酰胺类和酯类药物,如烟酰胺可用于治疗肠胃病,烟酸羟甲胺是保肝利胆抑菌的良药,烟酰苯甲胺作为高效灭螺药物,可用于防治血吸虫病;烟酸与三羟甲基甲胺可合成用于治疗循环系统失调、维生素B缺乏症、舌炎、高血压等病的药物;烟酸和二乙胺合成的尼克刹米是中枢神经兴奋药,用于治疗中枢神经性呼吸及循环系统衰竭症;烟酸与醇反应生成的烟酸肌醇酯、灭脂灵,是治疗高血脂症、冠心病、偏头痛、末梢血管障碍性疾病等的药物。[4]尼可刹米尼可刹米尼可刹米化学名称是N,N-二乙基烟酰胺,用于中枢性呼吸及循环衰竭、麻醉药以及其他中枢抑制类药物的中毒,烟酸先与二乙胺成盐,再在三氯氧磷作用下脱水生成盐酸尼可刹米,经氢氧化钠中和,有机溶剂萃取,减压蒸馏,得到尼可刹米,产品总收率82%。[1]烟酸肌醇酯烟酸肌醇酯化学名称为六烟酸-顺-1,2,3,5-反-4,6-环己烷,又被称为肌醇烟酸酯、烟肌酯、烟酸肌醇、肌醇六烟酸酯、心血通注射液等,具有降低胆固醇、扩张末梢血管作用,可用于治疗高胆固醇血症及动脉粥样硬化症。临床上现用于高脂血症、冠心病、各类末梢血管障碍性疾病(如闭塞性动脉硬化症肢端动脉痉挛症、冻伤、血管性偏头痛等)的辅助治疗。烟酸肌醇酯以烟酸、三氯氧磷、肌醇为原料,先将烟酸与三氯氧磷反应制得烟酸酰氯,然后再与肌醇反应,得到粗品。粗品精制后得到产品嘲。 [1]灭脂灵灭脂灵化学名称为1,1,1-三甲醇基代庚烷三烟酸酯,具有降低胆固醇、甘油三酯,治疗动脉硬化和闭塞以及高血压等功能,同时对治疗冻疮、耳鸣、重听、美尼尔氏症以及各种末梢血管障碍症等具有十分良好的辅助作用。 [1]烟酸作为助剂的应用烟酸是人和动物生长发育不可缺少的食品、饲料添加剂。因此,烟酸被广泛用作糕点、乳制品、玉米粉等的添加剂;烟酸还可以与维生素合用,代替部分亚硝酸盐作为肉类制品的去味剂或防腐剂,此外,烟酸还可以作为蔬菜的保鲜剂。由于谷物饲料中,有很大一部分烟酸是以络合形式存在的,因此不能直接被动物吸收,所以,目前世界上普遍采用的方法是在饲料中添加入工合成的烟酸。通过饲料喂养试验证明,人工合成的烟酸可以百分之百地被动物吸收利用,在短期内就能取得明显的增重效果。根据我国饲养业的情况,我国添加烟酸的标准是:每kg猪饲料(干基)添加量为9-24mg,每kg鸡饲料(干基)添加量为10-27mg。 [4]食品添加剂烟酸属于维生素B族,参与人体的脂质代谢、氧化过程和无氧分解过程。烟酸可以由体内的色氨酸转化生成,人体一般不易发生烟酸缺乏症,但是当主食不含烟酸,或是主食中存在分解烟酸的物质时,易引发由于缺乏烟酸而造成的粗皮肤病。因此,烟酸被广泛应用于面食加工、乳制品和玉米粉的制作。在食品中加入一定量的烟酸可以有效预防缺乏该类病症的发生。饲料添加剂烟酸是动物生长发育不可缺少的一种物质,谷物类饲料中的烟酸主要以结合态的形式存在,动物很难将其吸收,所以需要人工向饲料中添加合成烟酸。 [1]向饲料中加入适量的烟酸,喂养仔猪(鸡)能使其迅速增加重量。给产蛋鸡喂养烟酸类饲料,能提高其产蛋率,并且使鸡蛋中也含有一定的烟酸,营养价值有所提高。 [1]活性染料因为烟酸能使纤维的染色持久、适用范围广、均匀性好,所以烟酸在染料行业表现突出,成为多种活性染料的中间体。1984年,日本化药公司推出了一款弱碱性的烟酸三嗪活性染料。 [1]日用化学工业品在日用化学品工业中,烟酸能与其他日用化工原料一起配制成性能优异的产品,如染发助剂、洗涤剂等。 [1]其他应用烟酸是重要的化工助剂和缓蚀抑制剂,在感光材料中可以作为抗氧化剂和抗灰雾剂。在电镀时,烟酸也是极佳的光亮添加剂,在每升电镀液中只要添加1-10g烟酸就有显著的效果。 [1]烟酸在感光材料中作抗氧化剂和抗灰雾剂。将0.1%的烟酸水溶液加入感光乳液中,能增加感光材料对光的稳定性;在每毫升的感光乳液中加入5-20mL 0.1%的烟酸水溶液,可降低感光材料的灰雾。 [4]

贮藏

密封保存。 [5]

烟酸缺乏症

烟酸片说明书烟酸缺乏症(Pellagra)又称糙皮病,系因烟酸或其前体物质色氨酸缺乏而导致的系统性疾病,临床上该病主要表现为皮炎、腹泻、痴呆及死亡,又称为“4D征”。该病由西班牙的Gaspar Casal医生于1735年首次描述。过去营养不良被认为是该病的主要致病原因,现研究发现嗜酒、药物等也可导致烟酸缺乏症。 [6]以高粱、玉米为主食的地区是烟酸缺乏症的高发区,可以呈现地区性流行。人群中该病常见于成年人,无性别和年龄差异。在我国,该病好发于以玉米为主食的北方。 [6]烟酸缺乏症患者的皮损组织病理显示表皮角层肥厚伴有角化不全和色素增加,真皮上部尤其是血管周围有炎细胞浸润,胶原纤维肿胀,神经有退行性变,神经组织及其他内脏可有不同程度的萎缩、炎症及溃疡等变化,病理方面缺乏特征性改变。 [6]

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