【第二十期·格物2】维生素B12不为人知的秘密（屈马赫同学）

维生素B12是组成中唯一含有金属元素的维生素，这种维生素是所有高等动物所必需的。动物本身不能合成维生素B12，只有某些细菌可以在体内合成维生素B12。但维生素B12的全合成已经实现，全合成会在后文进行讲解。

在人教版化学选择性必修三上给出了维生素B12的立体结构（如下图）不难看出，中心的钴离子为六配位化合物。在图中可以很清晰的看出来钴离子位于大环的四齿配体咕啉环的中央。第五个配体由图中钴离子上方的5，6-甲基苯并咪唑环上的氮占据。图中钴离子下方为氰根时为维生素B12，当下方为5’-脱氧腺苷时为B12辅酶。相信结合图来看，大家可以较好理解维生素B12的结构。

但仍有一些点需要关注。B12辅酶具有高度的不对称性，其中的Co原子的第六配体（5’-脱氧腺苷）是B12辅酶的催化活性部位。在催化生化反应中，5’-脱氧腺苷将会先一步脱下，然后进行和底物的结合。所以B12辅酶的功能性是由5’-脱氧腺苷来决定的，如果将这一配体替换成其他碱基作为配体时，会导致B12辅酶失去活性。所以这体现了酶的专一性（doge）。

在维生素B12中，会根据价态的不同分为B12、B12r、B12s。根据第六配体，可以将带有氰根的维生素B12简化为CN-cbl。因为维生素B12的复杂性，所以维生素B12会有很多的衍生物。包括咕啉环上取代基和侧链的变化、轴向配体变化和金属价态的变化产生的化合物。

在生物体中维生素B12起辅酶的作用，意思是辅助某种酶发挥作用如图所示这类反应的特征是底物分子中连结于C1的氢原子在催化过程中转移到C2上；原来与C2成键的X基团被转移到了C1上去。在人体中的实际应用有L-谷氨酸根（左）在谷氨酸变为酶和B12辅酶的作用下变成3-甲基-L-天冬氨酸根（右）。

这类反应的机理目前还没有完全了解，下图为某教材上给出的反应机理：

在上述式子中，RCH2—表示为5’-脱氧腺苷。

接下来略提一下大名鼎鼎的维生素B12的全合成。这是由美国化学家伍德沃德所提出的合成方法。这其中涉及过于高深的有机化学，所以不进行讨论和介绍，如果有兴趣可以去网页pdf自行观看生肉论文。（http://old.iupac.org/publications/pac/1973/pdf/3301x0145.pdf）

最后总结，维生素B12中钴离子的杂化所产生的几何状态可以使第六配体和咕啉环的键较弱，容易反应，其次，咕啉环可以取多种的空间构象，来适应不同环境。B12的体系很适合完成辅酶的生理功能。