酮酸（同时含有羧基和酮基的化合物）

物质介绍

酮酸

·α酮酸含有氨基酸的碳结构骨架。

酮酸

α酮酸是羧基在阿尔法碳原子上的的酮酸，丙酮酸是最简单的α酮酸。丙酮酸可以随酒精发酵的过程中分解为乙醛和二氧化碳。在酶的作用下也可以分解为乙酰辅酶A和二氧化硫。三羧酸循环中有一个类似的反应。

在实验室里使用强硫酸可以瓦解-CO-COOH上比较弱的C-C键，丙酮酸比如可以在这个反应中被分解围一氧化碳和醋酸。

另一个典型的反应是转氨基反应，在这个反应中一个α酮酸获得一个氨基，同时一个谷氨酸失去一个氨基，而不释放氨。通过这个反应丙酮酸可以转化为丙氨酸，草酰乙酸（它同时是一个α酮酸和β酮酸）转化为天冬氨酸，a-酮戊二酸转化为谷氨酸。

3-丁酮酸

化学

乙酰乙酸

酮酸加氢还原生成羟基酸。

例如：

加氢还原

加氢还原

α-酮戊二酸

β-酮酸受热时更易脱羧。β-酮酸只有在低温下稳定，在室温以上易脱羧成酮，这是β-酮酸的共性。

例如：

脱羧反应

代谢

氨基酸经联合脱氨或其它方式脱氨所生成的α-酮酸有下述去路：

－α－酮酸经联合加氨反应可生成相应的氨基酸。八种必需氨基酸中，除赖氨酸和苏氨酸外其余六种亦可由相应的α-酮酸加氨生成。但和必需氨基酸相对应的α－酮酸不能在体内合成，所以必需氨基酸依赖于食物供应。

这是α-酮酸的重要去路之一。α-酮酸通过一定的反应途径先转变成丙酮酸、乙酰CoA、或三羧酸循环的中间产物，再经过三羧酸循环彻底氧化分解。三羧酸循环将氨基酸代谢与糖代谢、脂肪代谢紧密联系起来。

使用四氧嘧啶(alloxan)破坏犬的胰岛β-细胞，建立人工糖尿病犬的模型。待其体内糖原和脂肪耗尽后，用某种氨基酸饲养，并检查犬尿中糖与酮体的含量。若饲某种氨基酸后尿中排出葡萄糖增多，称此氨基酸为称生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)；若尿中酮体含量增多，则称为生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)。尿中二者都增多者称为生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)。从下表中可以看出，凡能生成丙酮酸或三羧酸循环的中间产物的氨基酸均为生糖氨基酸；凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸均为生酮氨基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循环中间产物同时能生成乙酰CoA或乙酰乙酸者为生糖兼生酮氨基酸。

氨基酸和糖、脂肪的共有中间代谢产物

亮氨酸，赖氨酸为生酮氨基酸，异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸苏氨酸为生糖兼生酮氨基酸，其余氨基酸均为生糖氨基酸。

分解

β-酮酸的分解分两种：

乙酰乙酸乙酯(又叫β-丁酮酸乙酯，简称三乙)，及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成β-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。故称为酮式分解。

乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下，主要发生乙酰基的断裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。

异构

β-丁酮酸只有在低温下稳定，而它的酯是稳定的化合物，一般制成β-丁酮酸乙酯(又称乙酰乙酸乙酯)，便于保存。其结构如下：

乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）是β-酮酸——乙酰乙酸的酯。它不同于β-酮酸，比较稳定。乙酰乙酸乙酯是无色有香味的液体，沸点180.4℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚及大多数有机溶剂。它是有机合成的重要原料。

乙酰乙酸乙酯

实际上，乙酰乙酸乙酯是其酮式构造与烯醇式构造的平衡混合物。在水溶液中，酮式占优势。

如将此平衡混合物溶解在石油醚中，冷至-78℃，可以得到酮式的晶体。如将平衡混合物与金属钠反应生成的烯醇钠，在-78℃，可以得到酮式的晶体。但是，无论是将酮式的晶体或烯醇式的油状液放置一定时间，或用适当溶剂溶解后再放置，都将成为酮式与烯醇式的平衡混合物。

乙酰乙酸乙酯表现出双重的反应性能：

(1)它可以和2，4，二硝基苯肼反应生成橙色的2，4-二硝基苯腙，表明含酮式结构。

(2)又能与三氯化铁溶液作用显紫色；能使溴水褪色；能与金属钠作用放出氢气。这3个反应是烯醇的典型反应。

研究证明，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式异构体的混合物，在室温下它们之间处于动态平衡状态。

酮式-烯醇式互变

凡含α-H碳基化合物都有酮式-烯醇式互变异构。酮式与烯醇式的比例与其分子构造及介质等有关。在醛或酮中也有酮式-烯醇式互变异构平衡存在，羰基的α-H作为质子转移，不过在平衡混合物中，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电子云的离域使烯醇式比较稳定，二是生成的烯醇能借分子内氢键形成六元环。

乙酰乙酸乙酯的烯醇式也能形成分子内氢键，同时与羧酸酯基中的　形成共轭体系，因而也有较多的烯醇式。由于酮基对α-H的作用强于羧酸酯基中的，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质，可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团后，再经酮式分解或酸式分解，就可以得到不同结构的酮或酸。

同理，二取代乙酰乙酸乙酯进行酮式分解将得到二取代丙酮；进行酸式分解将得到二取代乙酸。说明：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。

类型

复方α-酮酸片

本品由四种酮酸、一种羟酸和五种必需氨基酸配方制成，其中酮酸和羟酸以钙盐形式存在。酮酸或羟酸经过酶的转氨基作用合成相应的必需氨基酸，同时尿素氮被降减，通过再利用含氮代谢产物减少尿毒症毒素的蓄积，改善尿毒症症状；通过肾小球的高滤过，降低血磷和PTH水平延缓慢性肾衰的进程，从而推迟开始透析的时间；补充必需氨基酸则纠正基酸代谢紊乱，改善营养状况。本品由德国费森尤斯卡比公司开发上市。

补充复方α-酮酸和必需氨基酸，能改善体内氨基酸和蛋白代谢紊乱，促进蛋白合成。配合低蛋白饮食，减轻肾小球的高滤过，保护肾单位，减缓慢性肾功能衰竭恶化。降低血磷和甲状旁腺素水平，改善继发性甲状旁腺亢进引起的一系列症状。

通过重复利用含氮代谢产物，促进蛋白质合成，改善氮平衡和血氨基酸的不平衡状态，降低血中K+和PO3-/4离子浓度，从而改善尿毒症的症状。配合低蛋白饮食，预防和治疗慢性肾功能衰竭的蛋白代谢失调。

人体有8种必需氨基酸，组氨酸和酪氨酸对于正常人来讲虽不是必需氨基酸，但尿毒症患者体内合成这两种氨基酸的原料缺乏，所以这两种氨基酸对肾病患者也成为必需氨基酸。

慢性肾衰患者体内必需氨基酸减少，非必需氨基酸增多。这种比例失调可造成蛋白质合成减少、分解增多。补充必需氨基酸，可使肾衰患者即使在低蛋白饮食的情况下，也可增加体内蛋白质的合成，并可纠正患者必需氨基酸和非必需氨基酸的失衡。另外低蛋白饮食大大减少了磷的摄入，可降低血磷水平，减轻钙磷代谢紊乱。复方а-酮酸的主要成分是必需氨基酸和а-酮酸的钙盐。а-酮酸是合成氨基酸的原料，在体内可转变为必需氨基酸。单纯使用必需氨基酸可使必需和非必需氨基酸比例适当，但氨基酸本身含氮，通过代谢也会产生含氮废物，这些含氮废物通过肾脏排泄会加重病肾的负担；还有研究表明必需氨基酸会改变肾脏血流动力，引起高滤过，导致残存的肾单位进一步毁损。而应用酮酸的好处在于：酮酸不含氮，不会引起体内含氮代谢物增多，再者а-酮酸与体内的氨基结合生成必需氨基酸还能使含氮废物再利用，因而优于必需氨基酸。а-酮酸制剂含有钙盐，对纠正钙磷代谢紊乱，减轻继发性甲旁亢也有一定的疗效。

复方α-酮酸是一种复方制剂，其中含有一定量的必需氨基酸，同时还含有α-酮酸、钙等物质。α-酮酸本身不含氮，在体内通过转氨基作用结合一个氮以后转变为相应的必需氨基酸。所以，复方α-酮酸在对慢性肾功能衰竭的患者治疗中比必需氨基酸疗效更好。

我国的肾病患者，主要靠肾透析和肾移植来延长生命，而肾移植需要很高的费用，一般人难以承受，只能靠肾透析。进口的开同酸片在我国销售较好，在北京、上海、广州的销售都位于所有药品销售的前50位。因此开发复方α-酮酸片具有较好的经济效益。