焦磷酸硫胺素(维生素B₁的辅酶形式)

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焦磷酸硫胺素（Thiamine 焦磷酸盐，tpp），亦称辅羧酶，是维生素B₁经磷酸化后生成的辅酶形式，也是糖、脂肪酸和氨基酸氧化代谢中重要的辅助因子，天然存在于米糠等食物中。

焦磷酸硫胺素外观为无色或白色固体或白色粉末，化学式为C12H19ClN4O7P2S，分子量为460.77，CAS号为154-87-0，可溶于水，浓度50mg/mL时溶液呈澄清至微浑浊的无色状态。在生化反应中其可催化缩合、脱羧和还原反应，依赖其噻唑基行使功能。焦磷酸硫胺素是α-酮酸脱羧酶、转酮酶、磷酸酮糖酶等的辅酶，硫胺素分子中噻唑环的C₂上的氢原子易解离出一个质子以形成负碳离子，此负碳离子是一个有效的亲核剂，能参与共价催化作用。在细胞内，利用焦磷酸硫胺素适配体与天然核酶组装成的人工核酶开关调节靶基因表达。

焦磷酸硫胺素储存温度为−20℃。其在临床上常用于维生素B₁缺乏症的治疗，其具有优异的P2Y6R抑制活性，超生理剂量的焦磷酸硫胺素可有效减少小鼠动脉粥样硬化，为动脉粥样硬化的治疗和预防提供了新策略。2025年5月，中国南京大学化学化工学院特聘研究员黄小强团队，通过融合电催化和酶催化，成功解锁了焦磷酸硫胺素依赖酶的新催化功能，实现醛到手性羧酸的动态动力学氧化新转化。该体系以清洁电能替代传统化学氧化剂，可在较低酶负载量下（0.05摩尔%），实现布洛芬、萘普生等十种(S)-芳基丙酸类抗炎药药物的高效合成。

理化性质

物理性质

焦磷酸硫胺素（thiamine 焦磷酸盐，TPP）是VB₁（硫胺素）的焦磷酸酯，是维生素B₁的辅酶形式。外观为无色或白色固体、白色粉末，化学式为C12H19ClN4O7P2S，分子量为460.77，CAS号为154-87-0，可溶于水，浓度50mg/mL时溶液澄清至极微浑浊、无色。结构式如下：

化学性质

在生化反应中可催化缩合、脱羧和还原反应，依赖其噻唑基（Thiazolium）行使功能。

焦磷酸硫胺素是α-酮酸脱羧酶、转酮酶（转酮醇酶）、磷酸酮糖酶（phosphoketolase）等的辅酶。硫胺素分子中噻唑环的C₂上的氢原子易解离出一个质子以形成负碳离子（carbanion）；此负碳离子是一个有效的亲核剂，能参与共价催化作用。

例如，丙酮酸脱羧形成乙醛的反应中，焦磷酸硫胺素作为辅酶参与脱羧反应的过程（如图所示）。焦磷酸硫胺素噻唑环的C₂负碳离子作为亲核剂进攻丙酮酸分子中的羰基碳，形成不稳定的中间配位化合物，经电子重排发生脱羧，断裂出乙醛。

硫胺素焦磷酸类似于安息香缩合反应中的CN⁻，作为焦磷酸硫胺素的模型化合物，可催化醛活化形成活泼的中间体，如下图：

制备方法

焦磷酸硫胺素天然存在于米糠等食物中。

维生素B1（硫胺素，thiamine）经磷酸化后即变成其辅酶形式焦磷酸硫胺素，而焦磷酸硫胺素-依赖酶参与氨基酸代谢病和糖代谢等重要的初级代谢。比如在缬氨酸的生物合成中，焦磷酸硫胺素-依赖酶催化途径中的第一步反应：两个丙酮酸的碳-碳键连接。在该反应中，焦磷酸硫胺素作为辅因子首先亲核进攻第一个丙酮酸分子形成一个Breslow中间体，然后该Breslow中间体亲核进攻第二个丙酮酸分子（acyl acceptor），并随着焦磷酸硫胺素的离去形成碳-碳键连接产物。

焦磷酸硫胺素-依赖酶在上述初级代谢中催化了两个脂肪侧链α-酮酸的碳-碳键连接（可归为type I类反应），焦磷酸硫胺素-依赖酶也参与了一些天然产物（次级代谢产物）的生物合成，它们可以催化两个芳香侧链α-酮酸的碳-碳键连接（type II类反应）、脂肪侧链α-酮酸作为acyl donor和芳香侧链α-酮酸作为acyl acceptor的碳-碳键连接（type III类反应）、芳香侧链α-酮酸作为acyl donor和脂肪侧链α-酮酸作为acyl acceptor的碳-碳键连接（type IV类反应）。然而截至目前，催化type II-IV类型的焦磷酸硫胺素-依赖酶尚没有三维结构研究，其如何选择acyl donor和acyl acceptor的内在机制未知，这限制了它们在碳-碳键连接反应方面的催化应用。

应用领域

医学研究

焦磷酸硫胺素具有优异的P2Y6R抑制活性，超生理剂量焦磷酸硫胺素可有效减少小鼠动脉粥样硬化，为动脉粥样硬化的治疗和预防提供了新策略。

焦磷酸硫胺素临床上常用于维生素B1缺乏症的治疗。体外实验结果发现，焦磷酸硫胺素可减少脂质摄取，抑制巨噬细胞泡沫化。

生理功能参与

焦磷酸硫胺素是维生素B1在细胞内的主要活性形式，也是糖、脂肪酸和氨基酸氧化代谢中重要的辅助因子。在细胞内，利用焦磷酸硫胺素适配体与天然核酶组装成的人工核酶开关调节靶基因表达。

测定方法

用荧光法测定维生素B₁专一性不好，用高效液相层析法则比较麻烦。用全酶法分析只有一种方法，即采用丙酮酸脱羧酶(PDC)的方法，以下介绍该法。

一、原理

1、焦磷酸硫胺素：。

。

2、丙酮酸脱羧反应：。

3、乙醇脱氢反应：。

二、试剂

三、操作

四、计算

安全信息

储存方式

储存条件：储存温度为−20 ℃。