核黄素

核黄素，也称为乳黄素或维生素 B2，以前称为维生素 G，是一种来自 B 族复合物的维生素。 核黄素是黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 和黄素单核苷酸 (FMN) 的组成部分，它们又是许多脱氢酶和氧化还原酶的辅助因子。

核黄素含有核糖基残基（“ribo”）和黄色生色团（“黄素”）。 黄素是杂环异恶嗪的衍生物，异恶嗪是一种三环含氮环系。 甲基位于 7 和 8 位，1'-核糖基残基位于 10 位。 修饰会显着恶化作为维生素的效果。 异核黄素、D-阿拉伯黄素、D-半乳糖黄素、7,8-二乙基-和 7,8-二氯-10-(D-1'-核糖基)-异恶嗪是维生素 B2 拮抗剂。

核黄素是水溶性维生素之一，虽然它不太溶于水。 它对光敏感，尤其是对紫外线敏感。在酸性或碱性条件下，无生物活性的萤光素或萤黄素会通过光解作用形成。 这会对透明玻璃瓶中牛奶的维生素 B2 含量产生负面影响。

另一方面，它对热和氧气非常稳定，烹饪过程中的损失约为 20%。

植物和许多微生物从 GTP 和 5-磷酸核酮糖中产生核黄素。 GTP 在一系列反应中转化为 5-氨基-6-（D-核糖基氨基）尿嘧啶，核酮糖转化为L-3,4-二羟基-2-丁酮-4-磷酸盐。 然后两者都在 lumazine 合酶的帮助下缩合为6,7-二甲基-8-核糖基嗪。 其中两个分子最终转化为核黄素，核黄素合酶在歧化反应中催化5-氨基-6-（D-核糖基氨基）尿嘧啶裂解。

有机合成是从D-核糖开始的。 或者，也可以使用 D-葡萄糖。 D-葡萄糖通过羟基的氧化、差向异构化和随后的还原转化为D-核糖。

在 50–80 °C 下，将 D-核糖溶解在含有 3,4-二甲苯胺的甲醇中吨。 在这个过程中，氢气在 3 巴的压力下被送入钯碳催化剂，这意味着双键氧可以吸收两个氢原子，因此可以从化合物中分离出水。 这种裂解驱动了中间体 N-D-ribityl-3,4-xylidine 的形成。

然后将该中间体与苯胺衍生物（例如苯基重氮氯化物）一起置于乙酸中，形成 1-D-三氨基-3,4-二甲基-6-苯基偶氮苯。 这种重氮盐与活化芳烃反应的亲电芳烃取代反应称为偶氮偶联。 重氮盐带正电荷的氮原子受到N-D-ribitel-3,4-xylidine邻位的攻击，盐酸裂解，形成1-D-核糖氨基-3,4-二甲基-6-苯并唑苯 .

最后，将 1-D-三氨基-3,4-二甲基-6-苯基偶氮苯溶解在冰醋酸和二恶烷中，加入巴比妥酸。 巴比妥酸的双键氧将接受质子并打开环系统并消除水（缩合反应）。 然后中间体与 1-D-ribitylamino-3,4-二甲基-6-苯基偶氮苯结合，经历分子内环闭合并消除苯胺。

所得产物是核黄素，然后可以纯化。

核黄素是黄素辅酶 (FAD, FMN) 的前体，黄素辅酶尤其存在于氧化还原酶中，例如 NADH脱氢酶，起主要作用。 因此，它在新陈代谢中起着核心作用。

食物中的维生素 B2 通常与蛋白质结合，最初以 FAD 或 FMN 的形式在胃中释放。 两者都被肠​​道焦磷酸酶或磷酸酶转化为核黄素，这发生在小肠上皮细胞的刷状缘膜上。 在其近端区域，游离核黄素最终通过 ATP 和钠离子依赖性转运被粘膜细胞吸收，胆汁酸促进了这一过程。 被动扩散在高剂量下也是可能的。 另一方面，铜、锌、铁、咖啡因、茶碱、糖精、色氨酸、烟酸和抗坏血酸会减少吸收。

在粘膜细胞摄取后，使用黄素激酶发生 ATP 依赖性再磷酸化以形成 FMN。 它进入血液并被输送到那里——就像核黄素本身一样——以结合的形式（与白蛋白松散结合，与免疫球蛋白或特定核黄素结合蛋白结合更紧密，尤其是在怀孕期间）。 它们通过门静脉到达肝脏，大部分被吸收，有很强的首过效应。

在生物体内，核黄素主要以磷酸化形式存在。 FMN 本身在很小程度上与特定的脱辅酶结合，但大部分被 FAD 合成酶转化为 FAD，这发生在几乎所有组织中（特别是在肝脏、肾脏和心脏中）。