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酮酸
鎖定
- 中文名
- 酮酸
- 外文名
- keto-acid
- 類 型
- 有機酸
酮酸物質介紹
酮酸的命名:用系統命名法命名時,選擇包括羧基碳原子在內的最長碳鏈作主鏈,以羧酸作為母體,連在主鏈上的“=O”被稱作“氧亞基”,羧基位於鏈端時,“—CHO”被稱作“甲酰基”。氧亞基的位次用阿拉伯數字標明。
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·α酮酸含有氨基酸的碳結構骨架。
酮酸分類
酮酸α酮酸
另一個典型的反應是轉氨基反應,在這個反應中一個α酮酸獲得一個氨基,同時一個穀氨酸失去一個氨基,而不釋放氨。通過這個反應丙酮酸可以轉化為丙氨酸,草酰乙酸(它同時是一個α酮酸和β酮酸)轉化為天冬氨酸,a-酮戊二酸轉化為穀氨酸。
酮酸β酮酸
酮酸化學
酮酸還原反應
酮酸加氫還原生成羥基酸。
例如:
酮酸脱羧反應
β-酮酸受熱時更易脱羧。β-酮酸只有在低温下穩定,在室温以上易脱羧成酮,這是β-酮酸的共性。
例如:
脱羧反應
酮酸代謝
酮酸生成氨基酸
酮酸氧化
酮酸轉變
使用四氧嘧啶(alloxan)破壞犬的胰島β-細胞,建立人工糖尿病犬的模型。待其體內糖原和脂肪耗盡後,用某種氨基酸飼養,並檢查犬尿中糖與酮體的含量。若飼某種氨基酸後尿中排出葡萄糖增多,稱此氨基酸為稱生糖氨基酸(glucogenicaminoacid);若尿中酮體含量增多,則稱為生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)。尿中二者都增多者稱為生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)。從下表中可以看出,凡能生成丙酮酸或三羧酸循環的中間產物的氨基酸均為生糖氨基酸;凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸均為生酮氨基酸;凡能生成丙酮酸或三羧酸循環中間產物同時能生成乙酰CoA或乙酰乙酸者為生糖兼生酮氨基酸。
氨基酸和糖、脂肪的共有中間代謝產物
氨基酸簡稱 | 共同中間代謝產物 | 生糖或生酮 |
天 | 草酰乙酸 | 生糖 |
絲、甘、丙、羥、脯、半胱、胱 | 生糖 | |
蘇 | 丙酮酸、琥珀酰輔酶A | 生糖兼生酮 |
色 | 丙酮酸、乙酰乙酸 | 生糖兼生酮 |
谷、組、鳥、精、瓜、脯 | 生糖 | |
蛋、纈 | 琥珀酰輔酶A | 生糖 |
異亮 | 生糖兼生酮 | |
酪、苯丙 | 乙酰乙酸、延胡索酸 | 生糖兼生酮 |
亮 | 乙酰乙酸 | 生酮 |
賴 | 乙酰輔酶A、α-酮戊二酸 | 生酮 |
酮酸分解
β-酮酸的分解分兩種:
酮酸酮式分解
酮酸酸式分解
酮酸異構
乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)是β-酮酸——乙酰乙酸的酯。它不同於β-酮酸,比較穩定。乙酰乙酸乙酯是無色有香味的液體,沸點180.4℃,微溶於水,易溶於乙醇、乙醚及大多數有機溶劑。它是有機合成的重要原料。
乙酰乙酸乙酯具有酮和羧酸酯的基本性質,能與HCN,NaHSO3,羥胺及苯肼反應,以稀NaOH水解為乙酰乙酸和乙醇。此外,乙酰乙酸乙酯還能使溴溶液裉色,與金屬鈉作用放出氫氣,與FeCL3呈紫紅色。這些性質表明乙酰乙酸乙酯還應具有烯醇式構造。
實際上,乙酰乙酸乙酯是其酮式構造與烯醇式構造的平衡混合物。在水溶液中,酮式佔優勢。
如將此平衡混合物溶解在石油醚中,冷至-78℃,可以得到酮式的晶體。如將平衡混合物與金屬鈉反應生成的烯醇鈉,在-78℃,可以得到酮式的晶體。但是,無論是將酮式的晶體或烯醇式的油狀液放置一定時間,或用適當溶劑溶解後再放置,都將成為酮式與烯醇式的平衡混合物。
乙酰乙酸乙酯表現出雙重的反應性能:
(1)它可以和2,4,二硝基苯肼反應生成橙色的2,4-二硝基苯腙,表明含酮式結構。
研究證明,乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式異構體的混合物,在室温下它們之間處於動態平衡狀態。
乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式是構造異構體,二者的差別僅在於一個雙鍵及一個質子的位置不同。在酮式中是C=O雙鍵,質子連在羧酸酯基的α碳上;在烯醇式中是C=C雙鍵,質子連在羧酸酯基的β碳所連的羥基中。酮式與烯醇式之間很容易相互轉化,只要有痕量的酸或鹼,甚至玻璃容器的器壁,都能促其轉變,建立平衡。象這種處於動態平衡的同分異構現象叫做互變異構現象,在平衡體系中能彼此互變的異構體稱為互變異構體。除乙酰乙酸乙酯外,還有許多物質,如β-二酮以及某些糖和含氮化合物等,也能產生這種互變異構現象。乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式異構稱為酮式-烯醇式互變異構。
凡含α-H碳基化合物都有酮式-烯醇式互變異構。酮式與烯醇式的比例與其分子構造及介質等有關。在醛或酮中也有酮式-烯醇式互變異構平衡存在,羰基的α-H作為質子轉移,不過在平衡混合物中,烯醇所佔的比例太小。
由於乙酰乙酸乙酯的上述性質,可以通過亞甲基上的取代,引入各種不同的基團後,再經酮式分解或酸式分解,就可以得到不同結構的酮或酸。
酮酸用途
本品由四種酮酸、一種羥酸和五種必需氨基酸配方製成,其中酮酸和羥酸以鈣鹽形式存在。酮酸或羥酸經過酶的轉氨基作用合成相應的必需氨基酸,同時尿素氮被降減,通過再利用含氮代謝產物減少尿毒症毒素的蓄積,改善尿毒症症狀;通過腎小球的高濾過,降低血磷和PTH水平延緩慢性腎衰的進程,從而推遲開始透析的時間;補充必需氨基酸則糾正基酸代謝紊亂,改善營養狀況。本品由德國費森尤斯卡比公司開發上市。
補充複方α-酮酸和必需氨基酸,能改善體內氨基酸和蛋白代謝紊亂,促進蛋白合成。配合低蛋白飲食,減輕腎小球的高濾過,保護腎單位,減緩慢性腎功能衰竭惡化。降低血磷和甲狀旁腺素水平,改善繼發性甲狀旁腺亢進引起的一系列症狀。
慢性腎衰患者體內必需氨基酸減少,非必需氨基酸增多。這種比例失調可造成蛋白質合成減少、分解增多。補充必需氨基酸,可使腎衰患者即使在低蛋白飲食的情況下,也可增加體內蛋白質的合成,並可糾正患者必需氨基酸和非必需氨基酸的失衡。另外低蛋白飲食大大減少了磷的攝入,可降低血磷水平,減輕鈣磷代謝紊亂。複方а-酮酸的主要成分是必需氨基酸和а-酮酸的鈣鹽。а-酮酸是合成氨基酸的原料,在體內可轉變為必需氨基酸。單純使用必需氨基酸可使必需和非必需氨基酸比例適當,但氨基酸本身含氮,通過代謝也會產生含氮廢物,這些含氮廢物通過腎臟排泄會加重病腎的負擔;還有研究表明必需氨基酸會改變腎臟血流動力,引起高濾過,導致殘存的腎單位進一步毀損。而應用酮酸的好處在於:酮酸不含氮,不會引起體內含氮代謝物增多,再者а-酮酸與體內的氨基結合生成必需氨基酸還能使含氮廢物再利用,因而優於必需氨基酸。а-酮酸製劑含有鈣鹽,對糾正鈣磷代謝紊亂,減輕繼發性甲旁亢也有一定的療效。
複方α-酮酸是一種複方製劑,其中含有一定量的必需氨基酸,同時還含有α-酮酸、鈣等物質。α-酮酸本身不含氮,在體內通過轉氨基作用結合一個氮以後轉變為相應的必需氨基酸。所以,複方α-酮酸在對慢性腎功能衰竭的患者治療中比必需氨基酸療效更好。