Witamina C, znana również jako kwas askorbinowy, askorbinian – właściwa to kwas askorbowy.
Kwas L-askorbinowy bywa niepoprawnie nazywany „lewoskrętną witaminą C” – przypomina Justyna Strąg.
Wynika to zapewne z nieznajomości opisów nazw związków i litera L kojarzona jest z łacińskim laevus – lewy. Natomiast kwas L-askorbinowy skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo, niezależnie z jakich źródeł pochodzi (warzywa, owoce czy suplementy diety).
Witamina C lewoskrętna nie istnieje
Skręcalność optyczną kwasu L-askorbinowego oraz jego izomerów można sprawdzić m.in. w certyfikatach analitycznych, które są dostępne w niektórych sklepach z odczynnikami chemicznymi.
Izomerami nazywa się związki chemiczne, które mają ten sam wzór sumaryczny, masę molową, skład ilościowy, ale odmienną budowę cząsteczki oraz właściwości fizyczne i chemiczne.
Wyróżnia się wiele rodzajów izomerii: zasadniczy podział dotyczy izomerii konstytucyjnej i przestrzennej. Izomeria konstytucyjna dotyczy różnic w kolejności powiązania atomów. Przykładem jest tu D-glukoza w formie łańcuchowej i pierścieniowej. Izomeria przestrzenna natomiast (stereoizomeria) związana jest z różnym ułożeniem atomów w przestrzeni – tzw. konfiguracji, przy zachowaniu takiej samej konstytucji. Izomery przestrzenne nazywane są stereoizomeriami.
W ich obrębie wyróżnia się enancjomery (izomery optyczne) oraz diastereoizomery. I tak enancjomery stanowią wobec siebie odbicia lustrzane i nie jest możliwe nałożenie jednego enancjomeru na drugi (to jak z naszymi dłońmi). Natomiast diastereoizomery to stereoizomery, które nie są enancjomerami.
Każdy atom węgla posiadający cztery różne podstawniki tworzy centrum stereogeniczne (asymetrii lub chiralności), dawniej takie atomy określano jako asymetryczne atomy węgla (nadmienić trzeba, że chiralność jest właściwością całej cząsteczki, natomiast stereogeniczność jest cechą strukturalną, która ją powoduje). Oznacz to, że podstawniki przy tym atomie węgla mogą zajmować różne pozycje w przestrzeni – nie dające na siebie nałożyć, lecz mające się do siebie jak przedmiot do lustrzanego odbicia.
Roztwory enancjomerów wykazują aktywność optyczną, czyli skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego o ten sam kąt, ale w przeciwnych kierunkach. Wartość tego kąta jest cechą charakterystyczną dla substancji, podobnie jak gęstość, temperatura topnienia lub wrzenia.
I tak izomery skręcające płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo są IZOMERAMI LEWOSKRĘTNYMI i oznacz się je znakiem (-). Z kolei IZOMERY PRAWOSKRĘTNE skręcają płaszczyznę tego światła w prawo i oznaczane są (+).
Co oznacza litera “L” lub “D” przy nazwie związku?
Symbole L i D są stosowane do opisu konfiguracji optycznie czynnych związków organicznych, niezależnie od kierunku skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego.
Jedną z metod określania, a tym samym odróżniania poszczególnych izomerów zaproponował w 1885 roku pionier chemii cukrów Karl Fischer, za wzorzec przyjął aldehyd glicerynowy (wg poprawnego nazewnictwa IUPAC 2,3-dihydroksypropanal). Metoda ta polega na pionowym rzutowaniu wzoru strukturalnego cząsteczki na płaszczyznę. Cechą szczególną jest położenie grupy hydroksylowej (–OH) przy asymetrycznym atomie węgla o najwyższym lokancie. Izomer o konfiguracji D (od dexter – prawy) to enancjomer z grupą hydroksylową po prawej stronie płaszczyzny, a izomer o konfiguracji L (od loevus – lewy) to enancjomer z grupą hydroksylową po lewej stronie płaszczyzny.
Udoskonaloną metodę określania konfiguracji przestrzennej podstawników centra stereogennego wprowadzili w latach 50-tych XX wieku pionierzy stereochemii Cahn, Ingold i Prelog (CIP) i jest ona metodą bezwzględną (więcej o tej metodzie przeczytasz w załączonej bibliografii). Nie ma żadnej korelacji między metodami określania konfiguracji D–L oraz R–S. Oznacza to, że konfiguracja D, określona przy pomocy wzoru Fischera, wcale nie musi odpowiadać konfiguracji R, określonej za pomocą reguły CIP i odwrotnie. Jednakże w wielu, zwłaszcza prostych, przypadkach występuje zgodność obu metod.
Obecnie reguła CIP jest jedyną poprawną metodą określania konfiguracji przestrzennej związków zawierających centra stereogenne, nie mniej jednak metoda Fischera nadal jest dość popularna, szczególnie w stereochemii cukrów i białek (w tym aminokwasów), co niestety często niesie ze sobą wiele nieścisłości.
Zgodnie z regułą Le Bela-van’t Hoffa cząsteczka kwasu askorbowego posiada 2n stereoizomerów, gdzie n oznacza liczbę centrów stereogennych, w tym przypadku wynosi ona 4.
Poniżej ilustracja z czterema stereoizomerami (na rysunku potoczne nazwy stereoizmowerów – oznaczonych B, C, D).
Tylko pierwszy z nich, oznaczony „A” na obrazku, jest biologicznie aktywnym stereoizomerem pełniącym wymienione wcześniej funkcje biologiczne (wykazuje tzw. działanie witaminizujące), jego nazwa chemiczna to: (2R)-2-[(1S)-1,2-dihydroksyetylo]-3,4-dihydroksy-2H-furan-5-on i tylko ten związek nazywany jest zwyczajowo witaminą C.
Zdj. okładkowe: www.pixabay.com, stux
Grafika w tekście: Justyna Strąg
Bibliografia:
- “Fact Sheet for Health Professionals – Vitamin C”. https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminC-HealthProfessional/
- “Vitamin C for preventing and treating the common cold” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1160577/
- Vitamin C https://lpi.oregonstate.edu/mic/vitamins/vitamin-C
- Vitamin C. History https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/14356007.a27_443
- Normy żywienia dla populacji Polski https://ncez.pl/upload/normy-net-1.pdf
- Anna Szczepańska, Anna Ners, Zofia Zawistowska: Kuchnia i zdrowie. Warszawa: Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1988
- McMurry, Chemia Organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003.