酸是分子中同時(shí)含有羧基和酮基的化合物。根據(jù)分子中羧基和酮基的相對(duì)位置可分為αβγ－酮酸，其中αβ－酮酸是人體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物。
物質(zhì)介紹
酮酸是一類在生物體內(nèi)擁有重要作用的有機(jī)酸，在氨基酸新陳代謝和維持氧化還原狀態(tài)的過(guò)程中它起一個(gè)中心作用。酮酸分兩種：
·α酮酸含有氨基酸的碳結(jié)構(gòu)BOBBIN。
·β酮酸是高能量的（不穩(wěn)定的）代謝物，它可以失去羧基同時(shí)釋放能量促進(jìn) 其它反應(yīng)進(jìn)行（脫羧）。
α酮酸
α酮酸是羧基在阿爾法碳上的的酮酸，丙酮酸是最簡(jiǎn)單的α酮酸。丙酮酸可以隨酒精發(fā)酵的過(guò)程中分解為乙醛和二氧化碳。在酶的作用下也可以分解為乙輔酶A和二氧化硫。三羧酸循環(huán)中有一個(gè)類似的反應(yīng)。
在實(shí)驗(yàn)室里使用強(qiáng)硫酸可以瓦解-CO-COOH上比較弱的C-C鍵，丙酮酸比如可以在這個(gè)反應(yīng)中被分解圍一氧化碳和食用醋酸。
另一個(gè)典型的反應(yīng)是轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)中一個(gè)α酮酸獲得一個(gè)氨基，同時(shí)一個(gè)谷氨酸失去一個(gè)氨基，而不釋放氨。通過(guò)這個(gè)反應(yīng)丙酮酸可以轉(zhuǎn)化為β-氨基酸，草酰乙酸（它同時(shí)是一個(gè)α酮酸和β酮酸）轉(zhuǎn)化為天門(mén)冬氨酸，a-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化為谷氨酸。
β酮酸
β酮酸的兩個(gè)羧基之間還隔著一個(gè)碳。β酮酸非常不穩(wěn)定，它會(huì) 自動(dòng)脫羧，在細(xì)胞中這個(gè)過(guò)程通過(guò)催化劑作用發(fā)生。比如在糖異生過(guò)程中草酰乙酸的脫羧。
化學(xué)
酮酸分子中含有羧基和酮基兩種官能團(tuán)，因此它既有羧酸的性質(zhì)，如成鹽和 成等；又有酮的典型反應(yīng)，如與羥胺反應(yīng)，加氫還原等。此外，由于兩種官能團(tuán)的相互影響，還有一些特殊性質(zhì)，如α-酮酸，β-酮酸易脫羧等。
還原反應(yīng)
酮酸加氫還原生成羥基酸。
例如：
加氫還原
脫羧反應(yīng)
α-酮酸分子中的酮基與羧基直接相連，由于氧原子的電負(fù)性較強(qiáng)，使酮基與羧基碳間的電子云密度降低，因而碳碳鍵容易斷裂，α-酮酸與硫酸共熱，發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成少1個(gè)碳原子的醛。
β-酮酸受熱時(shí)更易脫羧。β-酮酸只有在低溫下穩(wěn)定，在室溫以上易脫羧成酮，這是β-酮酸的共性。
例如：
脫羧反應(yīng)
代謝
氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨或其它方式脫氨所生成的α-酮酸有下述去路：
生成氨基酸
－α－酮酸經(jīng)聯(lián)合加氨反應(yīng)可生成相應(yīng)的氨基酸。八種必需氨基酸中，除賴氨酸和Thr外其余六種亦可由相應(yīng)的α-酮酸加氨生成。但和必需氨基酸相對(duì)應(yīng)的α－酮酸不能在體內(nèi)合成，所以必需氨基酸依賴于食物供應(yīng)。
氧化
這是α-酮酸的重要去路之一。α-酮酸通過(guò)一定的反應(yīng)途徑先轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰輔酶A、或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。三羧酸循環(huán)將氨基酸代謝病與糖代謝、脂肪代謝緊密聯(lián)系起來(lái)。
轉(zhuǎn)變
使用四氧(alloxan)破壞犬的胰島β-細(xì)胞，建立人工糖尿病犬的模型。待其體內(nèi)糖原和脂肪耗盡后，用某種氨基酸飼養(yǎng)，并檢查犬尿中糖與酮體的含量。若飼某種氨基酸后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(huán)的中間產(chǎn)物的氨基酸均為生糖氨基酸；凡能生成乙酰輔酶A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(huán)中間產(chǎn)物同時(shí)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(chǎn)物
亮氨酸，賴氨酸為生酮氨基酸，異亮氨酸、色氨酸、L-苯丙氨酸和酪氨酸Thr為生糖兼生酮氨基酸，其余氨基酸均為生糖氨基酸。
分解
β-酮酸的分解分兩種：
酮式分解
乙酰乙酸乙酯(又叫β-丁酮酸乙酯，簡(jiǎn)稱三乙)，及其取代衍生物與稀堿作用，水解生成β-基酸，受熱后脫羧生成甲基酮。故稱為酮式分解。
酸式分解
乙酰冰醋乙酯及其取代衍生物在濃堿作用下，主要發(fā)生乙酰的斷裂，生成乙酸或取代乙酸，故稱為酸式分解。
異構(gòu)
β-丁酮酸只有在低溫下穩(wěn)定，而它的酯是穩(wěn)定的化合物，一般制成β-丁酮酸乙酯(又稱乙酰乙酸乙酯)，便于保存。其結(jié)構(gòu)如下：
乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）是β-酮酸——乙酰乙酸的酯。它不同于β-酮酸，比較穩(wěn)定。乙酰乙酸乙酯是無(wú)色有香味的液體，沸點(diǎn)180.4℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚及大多數(shù)有機(jī)溶劑。它是有機(jī)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(zhì)，能與氫氰酸，NaHSO3，羥胺及苯肼反應(yīng)，以稀氫氧化鈉水解為乙酰乙酸和乙醇。此外，乙酰乙酸乙酯還能使溴溶液色，與鈉作用 放出氫氣，與三氯化鐵呈紫紅色。這些性質(zhì)表明乙酰乙酸乙酯還應(yīng)具有烯醇式構(gòu)造。
實(shí)際上，乙酰乙酸乙酯是其酮式構(gòu)造與烯醇式構(gòu)造的平衡混合物。在水溶液中，酮式占優(yōu)勢(shì)。
如將此平衡混合物溶解在石油醚中，冷至-78℃，可以得到酮式的羽果樂(lè)隊(duì)。如將平衡混合物與金屬鈉反應(yīng)生成的烯醇鈉，在-78℃，可以得到酮式的晶體。但是，無(wú)論是將酮式的晶體或烯醇式的油狀液放置一定時(shí)間，或用適當(dāng)溶劑溶解后再放置，都將成為酮式與烯醇式的平衡混合物。
乙酰乙酸乙酯表現(xiàn)出雙重的反應(yīng)性能：
(1)它可以和2，4，2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成橙色的2，4-二硝基苯，表明含酮式結(jié)構(gòu)。
(2)又能與三氯化鐵溶液作用顯紫色；能使溴水褪色；能與鈉作用放出氫氣。這3個(gè)反應(yīng)是烯醇的典型反應(yīng)。
研究證明，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式異構(gòu)體的混合物，在室溫下它們之間處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。
乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式是構(gòu)造異構(gòu)體，二者的差別僅 在于一個(gè)雙鍵及一個(gè)質(zhì)子的位置不同。在酮式中是C=O雙鍵，質(zhì)子連在羧酸酯基的α碳上；在烯醇式中是C=C雙鍵，質(zhì)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(zhuǎn)化，只要有痕量的酸或堿，甚至玻璃容器的器壁，都能促其轉(zhuǎn)變，建立平衡。象這種處于動(dòng)態(tài)平衡的同分異構(gòu)現(xiàn)象叫做互變異構(gòu)現(xiàn)象，在平衡體系中能彼此互變的異構(gòu)體稱為互變異構(gòu)體。除乙酰乙酸乙酯外，還有許多物質(zhì)，如β-二酮以及某些糖和含氮化合物等，也能產(chǎn)生這種互變異構(gòu)現(xiàn)象。乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式異構(gòu)稱為酮式-烯醇式互變異構(gòu)。
凡含α-H碳基化合物都有酮式-烯醇式互變異構(gòu)。酮式與烯醇式的比例與其分子構(gòu)造及介質(zhì)等有關(guān)。在醛或酮中也有酮式-烯醇式互變異構(gòu)平衡存在，羰基的α-H作為質(zhì)子轉(zhuǎn)移，不過(guò)在平衡混合物中，烯醇所占的比例太小。
在1，3-二羰基化合物中，烯醇式的比例大大增加，例如，2，4-戊二酮（乙酰丙酮）的水溶液中含16%的烯醇，而其己烷溶液中，烯醇式占92%。
1，3-二酮含有大量烯醇式的原因有二：一是π電子云的離域使烯醇式比較穩(wěn)定，二是生成的烯醇能借分子內(nèi)氫鍵形成六元環(huán)。
乙酰乙酸乙酯的烯醇式也能形成分子內(nèi)氫鍵，同時(shí)與羧酸酯基中的 形成共軛體系，因而也有較多的烯醇式。由于酮基對(duì)α-H的作用強(qiáng)于羧酸酯基中的，所以α-H移向酮基而不移向羧酸酯基。
由于乙酰乙酸乙酯的上述性質(zhì)，可以通過(guò)CH2上的取代，引入各種不同的基團(tuán)后，再經(jīng)酮式分解或酸式分解，就可以得到不同結(jié)構(gòu)的酮或酸。
同理，二取代乙酰乙酸乙酯進(jìn)行酮式分解將得到二取代丙酮；進(jìn)行酸式分解將得到二取代冰醋。說(shuō)明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。
類型
復(fù)方α-酮酸片
本品由四種酮酸、一種羥酸和五種必需氨基酸配方制成，其中酮酸和羥酸以鈣鹽形式存在。酮酸或羥酸經(jīng)過(guò)酶的轉(zhuǎn)氨基作用合成相應(yīng)的必需氨基酸，同時(shí)尿素氮被降減，通過(guò)再利用含氮代謝產(chǎn)物減少尿毒癥毒素的蓄積，改善尿毒癥癥狀；通過(guò)腎小球的高濾過(guò)，降低血磷和PTH水平延緩慢性腎衰的進(jìn)程，從而推遲開(kāi)始透析的時(shí)間；補(bǔ)充必需氨基酸則糾正基酸代謝紊亂，改善營(yíng)養(yǎng)狀況。本品由德國(guó)費(fèi)森尤斯卡比公司開(kāi)發(fā)上市。
補(bǔ)充復(fù)方α-酮酸和必需氨基酸，能改善體內(nèi)氨基酸和蛋白代謝紊亂，促進(jìn)蛋白合成。配合低蛋白飲食，減輕腎小球的高濾過(guò)，保護(hù)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(fā)性甲狀旁腺亢進(jìn)引起的一系列癥狀。
通過(guò)重復(fù)利用含氮代謝產(chǎn)物，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，改善氮平衡和血氨基酸的不平衡狀態(tài)，降低血中K+和PO3-/4離子濃度，從而改善尿毒癥的癥狀。配合低蛋白飲食，預(yù)防和治療慢性腎功能衰竭的蛋白代謝失調(diào)。
人體有8種必需氨基酸，組氨酸的生物合成和酪氨酸對(duì)于正常人來(lái)講雖不是必需氨基酸，但尿毒癥患者體內(nèi)合成這兩種氨基酸的原料缺乏，所以這兩種氨基酸對(duì)腎病患者也成為必需氨基酸。
慢性腎衰患者體內(nèi)必需氨基酸減少，非必需氨基酸增多。這種比例失調(diào)可造成蛋白質(zhì)合成減少、分解增多。補(bǔ)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(nèi)蛋白質(zhì)的合成，并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。復(fù)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(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)楸匦璋被帷渭兪褂帽匦璋被峥墒贡匦韬头潜匦璋被岜壤m當(dāng)，但氨基酸本身含氮，通過(guò)代謝也會(huì)產(chǎn)生含氮廢物，這些含氮廢物通過(guò)腎臟排泄會(huì)加重病腎的負(fù)擔(dān)；還有研究表明必需氨基酸會(huì)改變腎臟血流動(dòng)力，引起高濾過(guò)，導(dǎo)致殘存的腎單位進(jìn)一步毀損。而應(yīng)用酮酸的好處在于：酮酸不含氮，不會(huì)引起體內(nèi)含氮代謝物增多，再者а-酮酸與體內(nèi)的氨基結(jié)合生成必需氨基酸還能使含氮廢物再利用，因而優(yōu)于必需氨基酸。а-酮酸制劑含有鈣鹽，對(duì)糾正鈣磷代謝紊亂，減輕繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)癥也有一定的療效。
復(fù)方α-酮酸是一種復(fù)方制劑，其中含有一定量的必需氨基酸，同時(shí)還含有α-酮酸、鈣等物質(zhì)。α-酮酸本身不含氮，在體內(nèi)通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用結(jié)合一個(gè)氮以后轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的必需氨基酸。所以，復(fù)方α-酮酸在對(duì)慢性腎功能衰竭的患者治療中比必需氨基酸療效更好。
我國(guó)的腎病患者，主要靠腎透析和腎移植來(lái)延長(zhǎng)生命，而腎移植需要很高的費(fèi)用，一般人難以承受，只能靠腎透析。進(jìn)口的開(kāi)同酸片在我國(guó)銷售較好，在北京、上海、廣州市的銷售都位于所有藥品銷售的前50位。因此開(kāi)發(fā)復(fù)方α-酮酸片具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考資料 >