維生素 B 12

2.8.2.1 維生素 B 12 基本性質

維生素 B₁₂，化學簡式為 C₆₃H₈₈O₁₄N₁₄PCo，分子量為 1533.5。其結 構如圖6 所示 (Martens et al., 2002)，其分子中心部份之結構由平面大環分 子所組成，此結構稱為 Corrin Ring，中心為一個為一個鈷原子，因此維 生素B₁₂也稱鈷胺素 (Cobalamin)。由動物中所分離的維生素 B₁₂，其軸向 配位基為氰基 (CN)，因此稱為氰鈷胺素 (Cyanocobalamin)。此軸向配位 基（氰基）可被其他配位基取代，例如與水形成Acquacobalamin (B_12a)，

或被甲基取代形成甲基維生素 B₁₂ (Methylcobalamin)等維生素 B₁₂之衍生 物 (連, 1994)。

維生素 B₁₂依其中心金屬離子鈷的價電子數，可分成三種不同之氧化 還原型態之維生素 B₁₂：三價的維生素 B₁₂、二價還原態的維生素 B_12r、 一價超還原態的維生素 B_12s，這三者存在一關聯式 (Disproportionation)如 式2-18，其平衡常數在酸性及中性條件時，約為 10^-14，當 pH 大於 12 時 也僅約10^-10 (Blaser and Halpern, 1979；Lexa and Saveant, 1983)。Lexa 指出 B₁₂/B_12r與 B_12r/B_12s之標準還原電位分別為-0.04V 與 -0.85V vs. SCE。

2 B_12r = B₁₂ ＋ B_12s （2-17）

維生素 B₁₂溶解於水中，會呈現紅色透明狀。而當以檸檬酸鈦或硼氫 化鈉等還原劑加以還原為還原態之 B₁₂，則會轉為琥珀色之液體，因此可

由顏色來簡單判斷維生素 B₁₂之還原態。

圖6 維生素之結構 (Martens et al., 2002)

2.8.2.2 維生素 B 12 催化降解鹵化碳氫化合物

連興隆的研究中，在單獨的檸檬酸鈦厭氧還原環境中，四氯化碳的轉 換並未發生，但加入電子攜帶者後反應則明顯的進行 (連, 1994)。這可說 明加入的電子攜帶者促進了反應的發生，並進一步使四氯化碳發生轉換。

就理論與實驗上得結果，暗示了四氯化碳轉換過程中，存在一個能量障 礙，經由電子攜帶者的作用，降低了能障，達到催化四氯化碳轉換的效果 (連, 1994)。其反應如圖 7 所示。除四氯化碳，文獻中也指出四氯乙烯經由 檸檬酸鈦-B₁₂ 系統，可被還原為三氯乙烯，並進一步還原降解為二氯乙 烯、氯乙烯及乙炔等產物 (Kevin et al., 2005)。以上皆證明了維生素 B₁₂ 在存在還原劑的情況下能還原降解含氯有機物 (RCl)。此外，除以還原劑 作為電子提供者以還原電子媒介體外，也可以電化學的方式進行維生素 B₁₂之還原 (Ahuja et al., 2004)。

圖 7 維生素 B12參與反應示意圖，Red 表還原劑，Ox 表氧化劑 氧化態 B₁₂

還原態B12

e -e

-RH＋Cl

-RCl＋H⁺ Red

Ox

2.8.2.3 維生素 B 12 降解鹵化碳氫化合物機制：維生素 B ₁₂ 複合物

Schrauzer 與 Deutsch 對維生素 B_12s的烷基化 (Alkylation)動力學研究 指出還原態維生素 B_12s與有機物 (RX)結合會形成維生素 B₁₂複合物（方 程式 2-18），反應速率式為 r = k [B_12s] [RX] (Schrauzer and Deutsch, 1969)。

B_12s ＋ RX → B₁₂–R ＋ X^- (2-18)

Wood 等人使用維生素 B_12s降解含氯烷類，發現維生素 B_12s與四氯化 碳反應生成 Co-CCl₃，與氯仿反應生成 Co-CHCl₂，與二氯甲烷反應生成 Co-CH₂Cl (Wood et al., 1968)。Kevin 等人也指出四氯乙烯經由檸檬酸鈦 -B₁₂ 系統還原降解，產生含乙烯基之有機維生素 B₁₂ (Ethane Involves Organocobalamins) ， 例 如 二 氯 乙 烯 及 一 氯 乙 烯 之 乙 烯 基 維 生 素 B₁₂ (Vinylcobalamin)證實維生素 B₁₂ 複合物存在於脫氯反應中 (Kevin et al., 2005)。

除了一價超還原態的維生素 B_12s，二價還原態的維生素 B_12r也可與含 氯有機物進行反應。除了發生 Disproportionation 反應生成 B_12s之外（方 程式 2-17），B_12r可與含氯有機物 RX 反應形成 B₁₂-X 與 R^‧，而 R^‧又可 與B_12r反應形成B₁₂-R（方程式 2-19、2-20、2-21）。

B_12r ＋ RX → B₁₂–X ＋ R^‧ (2-19) R^‧ ＋ B_12r → B₁₂-R (2-20)

2.8.2.4 電子供應者對維生素 B 12 脫氯反應之影響

以 DTT 作為還原劑，可將三價 B₁₂ 還原為二價 B_12r。以此系統進行 四氯化碳降解實驗，可發現當 DTT 濃度越高，則反應進行的越快 (Nada et al., 1994)。此外經由維生素 B₁₂還原脫氯三氯乙烷，以檸檬酸鈦作為電子 提供者時，檸檬酸鈦還原劑的濃度越高則反應速率越快 (Ahuja et al., 2004)。由以上可知可知道系統中足夠之電子供應者是必要的。

2.8.2.5 系統 pH 值對維生素 B 12 脫氯反應之影響

文獻中指出，以檸檬酸鈦作為電子供應者，還原態 B₁₂去除四氯化碳 之反應速率，會隨 pH 逐漸提高而隨之之增加 (Nada et al., 1994)。而催化 還原脫氯 cis-DCE、trans-DCE、1,1-DCE 時，在不同的 pH 值之下一樣有 著不同的影響 (Glod et al., 1997)。在 pH=7 的條件之下，產物較不完整，

而將 pH（以 Na₂CO₃）提高到9 則可測得較為完整之產物（質量平衡比較 完整）。產物不完整可能是因為產生了『非揮發 (Nonvolatile) 』產物：一 價 還 原 態 之 維 生 素 B₁₂ 與 含 氯 乙 烯 類 反 應 ， 產 生 了 烴 基 維 生 素 B₁₂ (Alkylcobalamin)的緣故。由分光光度計測量結果，當 pH = 7 時，加入 cis-DCE 到一價 B₁₂中，隨著時間可發現代表一價 B₁₂的 390 nm 特徵波長 逐漸降低。而代表烴基維生素 B₁₂的 520 nm 的特徵波長則逐漸提高。但 是當 pH 值提高到 9，波長 520 nm 消失， 390 nm 增加，代表了鈷碳鍵 結打斷，維生素B₁₂還原為一價狀態。因此可知道，pH 值在此一系統中扮 演重要的角色，當 pH 增加時維生素 B₁₂的再生速率也會增加，因此維持 在鹼性條件下有著較好的反應能力 (Glod et al., 1997)。