核黃素

核黃素，也稱為乳黃素或維生素 B2，以前稱為維生素 G，是一種來自 B 族復合物的維生素。 核黃素是黃素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 和黃素單核苷酸 (FMN) 的組成部分，它們又是許多脫氫酶和氧化還原酶的輔助因子。

核黃素含有核糖基殘基（“ribo”）和黃色生色團（“黃素”）。 黃素是雜環異惡嗪的衍生物，異惡嗪是一種三環含氮環系。 甲基位于 7 和 8 位，1'-核糖基殘基位于 10 位。 修飾會顯著惡化作為維生素的效果。 異核黃素、D-阿拉伯黃素、D-半乳糖黃素、7,8-二乙基-和 7,8-二氯-10-(D-1'-核糖基)-異惡嗪是維生素 B2 拮抗劑。

核黃素是水溶性維生素之一，雖然它不太溶于水。 它對光敏感，尤其是對紫外線敏感。在酸性或堿性條件下，無生物活性的螢光素或螢黃素會通過光解作用形成。 這會對透明玻璃瓶中牛奶的維生素 B2 含量產生負面影響。

另一方面，它對熱和氧氣非常穩定，烹飪過程中的損失約為 20%。

植物和許多微生物從 GTP 和 5-磷酸核酮糖中產生核黃素。 GTP 在一系列反應中轉化為 5-氨基-6-（D-核糖基氨基）尿嘧啶，核酮糖轉化為L-3,4-二羥基-2-丁酮-4-磷酸鹽。 然后兩者都在 lumazine 合酶的幫助下縮合為6,7-二甲基-8-核糖基嗪。 其中兩個分子最終轉化為核黃素，核黃素合酶在歧化反應中催化5-氨基-6-（D-核糖基氨基）尿嘧啶裂解。

有機合成是從D-核糖開始的。 或者，也可以使用 D-葡萄糖。 D-葡萄糖通過羥基的氧化、差向異構化和隨后的還原轉化為D-核糖。

在 50–80 °C 下，將 D-核糖溶解在含有 3,4-二甲苯胺的甲醇中噸。 在這個過程中，氫氣在 3 巴的壓力下被送入鈀碳催化劑，這意味著雙鍵氧可以吸收兩個氫原子，因此可以從化合物中分離出水。 這種裂解驅動了中間體 N-D-ribityl-3,4-xylidine 的形成。

然后將該中間體與苯胺衍生物（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。 這種重氮鹽與活化芳烴反應的親電芳烴取代反應稱為偶氮偶聯。 重氮鹽帶正電荷的氮原子受到N-D-ribitel-3,4-xylidine鄰位的攻擊，鹽酸裂解，形成1-D-核糖氨基-3,4-二甲基-6-苯并唑苯 .

最后，將 1-D-三氨基-3,4-二甲基-6-苯基偶氮苯溶解在冰醋酸和二惡烷中，加入巴比妥酸。 巴比妥酸的雙鍵氧將接受質子并打開環系統并消除水（縮合反應）。 然后中間體與 1-D-ribitylamino-3,4-二甲基-6-苯基偶氮苯結合，經歷分子內環閉合并消除苯胺。

所得產物是核黃素，然后可以純化。

核黃素是黃素輔酶 (FAD, FMN) 的前體，黃素輔酶尤其存在于氧化還原酶中，例如 NADH脫氫酶，起主要作用。 因此，它在新陳代謝中起著核心作用。

食物中的維生素 B2 通常與蛋白質結合，最初以 FAD 或 FMN 的形式在胃中釋放。 兩者都被腸??道焦磷酸酶或磷酸酶轉化為核黃素，這發生在小腸上皮細胞的刷狀緣膜上。 在其近端區域，游離核黃素最終通過 ATP 和鈉離子依賴性轉運被粘膜細胞吸收，膽汁酸促進了這一過程。 被動擴散在高劑量下也是可能的。 另一方面，銅、鋅、鐵、咖啡因、茶堿、糖精、色氨酸、煙酸和抗壞血酸會減少吸收。

在粘膜細胞攝取后，使用黃素激酶發生 ATP 依賴性再磷酸化以形成 FMN。 它進入血液并被輸送到那里——就像核黃素本身一樣——以結合的形式（與白蛋白松散結合，與免疫球蛋白或特定核黃素結合蛋白結合更緊密，尤其是在懷孕期間）。 它們通過門靜脈到達肝臟，大部分被吸收，有很強的首過效應。

在生物體內，核黃素主要以磷酸化形式存在。 FMN 本身在很小程度上與特定的脫輔酶結合，但大部分被 FAD 合成酶轉化為 FAD，這發生在幾乎所有組織中（特別是在肝臟、腎臟和心臟中）。