维生素K3的作用

【背景及概况】^[1][2]

维生素是人类维持生命正常代谢过程中一种必耍微量有机物。这些有机物往往是人类自身不能生成，因此需耍从食物中获取。维生素不是为人类生命活动所提供能力的来源，也不是人类细胞组合和活动的组成部分，但是人身体的生陈代谢不可或缺的一部分，如果缺少这部分则会发生病状。维生素K类是一类含萘醌结构、具有凝血作用的化合物的总称。在20世纪20年代，丹麦科学家发现，用特殊食物喂养的鸡可避免出现的出血症状。后来用化学方法分离鉴定出这些物质，因其具有抗凝血作用，命名为维生素K。维生素K在医学和禽畜的肥料等方面有着重要的用途。维生素K1又称叶叶绿素，是一种具有黄色粘稠油状物体。维生素K2为淡黄色晶体。维生素K3黄色或者白色的晶体，其加成物亚硫酸氨钢甲萘醌是一种白色的晶体并且易溶于水中。维生素K是在非极性溶剂中能溶解，一般情况下绝大部分先在脂肪性分子胶团中储藏起来，因此胆汁和族液参加是人体摄取其必要条件。维生素K被称为抗出血维生素，其在人体内有两个基本作用：一是合成凝血酶原；二是起到促进血浆凝血因子合成作用。当维生素K在人体内匿乏甚至没有时，引起血酶原和凝血因子负增长这样将会导致大的出血。维生素K除广泛的存在于食物中之外，还可由人体肠道中的大肠杆菌合成并被吸收利用。

维生素K3化学名称为亚硫酸氢钠甲萘醌(sodium menadione sulfate，MSB)， 稳定型维生素K3为甲萘醌亚硫酸氢烟酰胺(MNB)，属维生素类药物，为生物活性物质，是合成 K 系列维生素的重要中间体，维生素K3的抗出血能力是维生素 K2和维生素K1的 2～3 倍，故其在精细化工及医药行业被广泛使用，还可用于饲料添加剂领域，其特殊的止血功能能够缩短凝血时间，减少动物的死亡率，同时维生素K3有利于畜禽胚胎的形成，从而提高幼崽的存活概率，在医学、化妆品、保健品和工业上也有广泛的应用。

【性质及结构】^[1][2]

维生素K3熔点105-107℃，具有特殊的刺激气味，不溶于水，溶于乙醇、苯、氯仿、四氯化碳和植物油等，纯品为亮黄色的晶体，在空气中稳定，遇光或铁质分解变质，能随水蒸气一同挥发。

【制备】^[3]

方法1：以β-甲基萘（β-MN）作原料，冰乙酸为反应溶剂，经铬酐氧化制得：

方法2：以甲基-1，4-苯醌为原料，通过与丁二烯发生 Diels-Alder 环化加成得到中间体 1，4-二羟基-2-甲基萘，最后再被铬酸氧化得到：

【应用】^[1][2]

1. 医学作用

维生素K3是是维生素K族中生物活性最强的一类。它是一种抗出血性药物的重要中间体。临床上用于防治出血、解痉、镇疼。此外，由于分子中的醌型结构经黄酶催化氧化还原循环的诱导能产生活性氧O^2-、H₂O₂和OH^-，从而破坏肿瘤细胞中的过氧化氢酶，产生细胞毒作用，抑制或破坏肿瘤细胞生长，因此，在临床上可用于某些癌症的辅助治疗。维生素K3批准适应症为：1）用于止血，如阻塞性黄疸、胆瘘、慢性腹泻、广泛肠切除所致肠吸收功能不良患者，早产儿及新生儿低凝血酶原症，香豆素类或水杨酸类药物过量以及其他原因所致凝血因子Ⅱ过低等引起的出血。2）预防长期口服广谱抗生素类药物引起的维生素K缺乏症。3）用于镇痛，如胆石症、胆道蛔虫病引起的绞痛。4）大剂量用于杀鼠药二苯茚酮钠中毒解救。此外，超说明书适应症还包括：1）小儿腹泻，肌内注射维生素K3 0.5~1mg/(kg·d)，每日1次，疗程3~5天；2）支气管哮喘，维生素K 38mg，肌内注射；3）慢性支气管炎，取肺俞、心俞、膈俞、定喘诸穴，将维生素K，注射液16mg和利多卡因注射液20mg混合，每穴注射1.0~1.5ml，每日1次，脊柱两侧穴位交替注射，10天为1个疗程；4）尿石症，维生素K3，每8h肌内注射16mg，或将维生素K3 32mg加入10%葡萄糖注射液500ml中，缓慢静脉滴注，每日1次；5）偏头痛，治疗初期口服维生素K4 8mg，每日3次，1周后改为4mg，每日3次。少数发作严重的病例初期肌内注射维生素K3 8mg，每天2次，疼痛缓解后改用口服维生素K4 4mg，维持3个月；6）痛经，行经开始腹痛时1次性肌内注射维生素K3 4mg；在行经前3天开始口服维生素K44mg，每日3次，连续7天。

2. 生物学作用

维生素K3亦称抗出血因子，主要参与肝脏凝血酶的合成和促进血浆凝血因子、VII、IX、X在肝脏内的合成，是维持血液凝固机制系统的功能所不可缺少的。维生素K缺乏时，凝血因子活性降低，凝血时间延长，在补充维生素的4-6小时后，可恢复正常，但摘除肝脏的动物，却不能够恢复。在动物体内，只有生物活性的是K2，而维生素K1和维生素K3经吸收后都要在肝脏中转化为K2吸才能发挥功能。不同维生素K的吸收效率不同，一般在10%-70%之间。维生素K1的吸收率较低，沉积率较高，而维生素K3刚好相反，天然维生素K的稳定性很差，而维生素K3盐在不含徽量矿物元素的复合维生素预混料中稳定性很好，但在碱性条件下维生素K3盐很容易被破坏，因此碱性或微碱性的矿物质不能和维生素K3盐混在一起。

3. 涂料

目前环境问题越来越严重人类对保护环境进行可持续发展也得到了重视，其中人类对保护海洋环境在舰船等船只用的涂料也得到了改变，变得越来越环保。因此，维生素K3及其衍生物具备良好的杀菌功能和防污能力便被运用到了其中。

4. 饲料、农业、净水杀菌等

维生素还可作为饲料添加剂， 原因之一可预防牲畜出现出血症状，并且可与其他药品搭配使用预防一些疾病，第二点可使得牲畜在发育过程中不会产生骨密度较低等状况，保证牲畜的生长；还可用作植物生长调节剂、促进剂、除草剂，可使农作物有更好的抗寒、抗旱、抗倒伏、促进产量的增加等优点，对这些农作物有了根本上的改变，并且维生素K3加入到农药和化肥里并不会产生任何的有毒物质，因此具备了环保的优点；维生素K3作为净水杀菌的药剂是可防治传染病的发生，具备绿色环保且对人身体没有危害等优点； 维生素K3还可以轮船、军舰等的涂料，用途非常广泛。

【参考文献】

[1] 郝文强. 维生素 K_3 合成工艺的研究及结构表征[D]. 陕西科技大学， 2016.

[2] 诸爱士， 孙军. 维生素 K3 合成工艺研究[J]. 科技通报， 2001， 17(3): 37-41.

[3] 张天永， 刘晓思， 李彬， 等. β-甲基萘催化氧化合成维生素 K3 的研究进展[J]. 化工进展， 2017， 36(1): 316-323.