Askorbinska kiselina

Izvor: Wikipedia
L-Askorbinska kiselina
L-Ascorbic acid.svg
Ascorbic-acid-from-xtal-1997-3D-balls.png
IUPAC ime
Drugi nazivi Vitamin C
Identifikacija
CAS registarski broj 50-81-7 YesY
PubChem[1][2] 5785
ChemSpider[3] 10189562 YesY
UNII PQ6CK8PD0R YesY
EINECS broj 200-066-2
KEGG[4] D00018
ChEBI 29073
ChEMBL[5] CHEMBL196 YesY
ATC code A11GA01
Jmol-3D slike Slika 1
Slika 2
Svojstva
Molekulska formula C6H8O6
Molarna masa 176.12 g mol−1
Agregatno stanje Bela ili svetlo žuta čvrsta materija
Gustina 1.65 g/cm3
Tačka topljenja

190-192 °C, 463-465 K, 374-378 °F (razlaže se)

Rastvorljivost u vodi 33 g/100 mL
Rastvorljivost u etanol 2 g/100 mL
Rastvorljivost u glicerol 1 g/100 mL
Rastvorljivost u propilen glikol 5 g/100 mL
Rastvorljivost u drugim rastvaračima nerastvorna u dietil etru, hloroformu, benzenu, petroleumskom etru, uljima, mastima
pKa 4.10 (prvi), 11.6 (drugi)
Opasnost
Podaci o bezbednosti prilikom rukovanja (MSDS) JT Baker
Oxford University
LD50 11.9 g/kg (oralno, pacov)[6]

 YesY (šta je ovo?)   (verifikuj)

Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje (25 °C, 100 kPa) materijala

Infobox references

Askorbinska kiselina je organsko jedinjenje koje se javlja u prirodi. Ona ima antioksidanske osobine. Ona je bela čvrsta materija. Uzorci koji sadrže nečistoće imaju svetlo žutu boju. Askorbinska kiselina se dobro rastvara u vodi, pri čemu formira blago kisele rastvore.

Askorbinska kiselina je jedna od komponenti vitamina C. Njeno ime je izvedeno iz a- (sa značenjem "ne") i scorbutus (skorbut), oboljenje izazvano nedostatkom vitamina C. Ona je derivat glukoze koji mnoge biljke i životinje proizvode, dok ljudi moraju da je unose putem ishrane. Drugi kičmenjaci koji nemaju sposobnost biosinteze askorbinske kiseline su primati, morsko prase, teleost ribe, slepi miševi, i ptice. Kod svih ovih vrsta askorbinska kiselina je dijetarni mikronutrijent (vitamin).[7]

Istorija[uredi - уреди]

Od sredine 18-tog veka, bilo je poznato da limunov sok može da spreči pojavu skorbuta kod mornara. U početku se pretpostavljalo da do toga dolazi usled kiselosti, međutim uskoro je postalo jasno da druge prehrambene kiseline, na primer sirće, nemaju tu sposobnost. Dva norveška lekara su 1907. objavila pronalazak esencijalnog jedinjenja iz hrane koje sprečava bolest, i koje se razlikuje od jedinjenja koje sprečava beriberi. Oni is ispitivali bolesti dijetarnih deficijencija koristeći novi životinjski model na morskim prascima, koji su podložni skorbutu. Novo otkriveni prehrambeni faktor je vremenom nazvan vitamin C.

Mađarski istraživački tim predvođen Albert Sent Đerđi‎‎jem, kao i američki naučnik Čarls Glen King, su tokom 1928 do 1932 identifikovali antiskorbutski faktor kao specifičnu hemijsku supstancu. Na Majo klinici, Sent Derdži je izolovao heksuronsku kiselinu iz životinjske adrenalne žlezde. On je pretpostavljao da je to antiskorbutni faktor, ali nije mogao to da dokaže bez biološkoj testa. Taj test je konačno izveden na Univerzitetu Pitsburga u Kingovoj laboratoriji, koji je radio na tom problemu godinama, koristeći morske prasiće. Krajem 1931. Kingova laboratorija je dobila adrenalnu heksuronsku kiselinu indirektno od Sent Đerđija i koristeći svoj životinjski model, dokazala da je to vitamin C početkom 1932.

Kasnije te godine, Sent Đerđijeva grupa je otkrila da je paprika, uobičajeni začin u mađarskoj kuhinji, bogat izvor heksuronske kiseline. On je poslao uzorak ove sad daleko dostupnije hemikalije Volteru Normanu Hauortu, britanskom hemičaru specijalizovanom u šećerima.[8] Radeći sa tad asistentom direktora za istraživanja Edmundom Hirstom i njihovim istraživačkim timovima, Hauort je 1933 odredio korektnu strukturu i optički izomernu prirodu vitamina C i 1934 je objavio prvu sintezu vitamina.[9] Hauort i Sent Đerđi su predložili novo ime jedinjenja, „a-skorbinska kiselina“. Ime je postalo L-askorbinska kiselina kad su Hauort i Sent Džerdži dokazali strukturu putem njene sinteze.[10]

Nobelova nagrada za hemiju je dodeljena 1937. Normau Hauortu za njegov rad na određivanju strukture askorbinske kiseline (zajedno sa Polom Karerom, koji je dobio nagradu za rad na vitaminima), i nagrada za fiziologiju ili medicinu je te godine dodeljena Albertu Sent Đerđiju ja njegove studije bioloških funkcija L-askorbinske kiseline. Američki lekar Fred R. Klener M.D. je promovisao vitamin C kao lek za mnoge bolesti tokom 1950-ih putem znatnog povećanja njegovog doziranja do desetina grama dnevno injekcijama. Nobelovac Lajnus Poling je takođe preporučivao visoke doze askorbinske kiseline (on je sam koristio 18 grama dnevno) kao preventinu meru protiv prehlade i kancera. Klenerovi rezultati su bili i ostali kontroverzni, pošto njegova ispitivanja ne zadovoljavaju moderne metodološke standarde.[11]

Reakcije[uredi - уреди]

Struktura askorbinska kiselina podseća na šećer iz kog je izvedena. Njen prsten ima znatan broj funkcionalnih grupa koje sadrže kiseonik. Ovaj molekul se je u ravnoteži sa dva ketonska tautomera, koji su manje stabilni od enolne forme. U rastvorima, ovi oblici askorbinske kiseline se brzo pretvaraju jedan u drugi.

Nukleofilni napad askorbinskog enola na proton kojim se formira 1,3-diketon

Antioksidansni mehanizam[uredi - уреди]

Kao blag redukujući agens, askorbinska kiselina se razgrađuje pri izlaganju vazduhu, konvertujući kiseonik u vodu. Redoks reakciju ubrzava prisustvo metalnih jona i svetlost. Ona se može oksidovati elektronom do radikalnog stanja ili dvostruko oksidovati do stabilne forme pod imenom dehidroaskorbinska kiselina.

Askorbat obično deluje kao antioksidans. On tipično reaguje sa oksidansima reaktivnih vrsta kiseonika, kao što je hidroksil radikal koji se formira iz vodonik peroksida. Takvi radikali su štetni za životinje i biljke jer mogu da reaguju sa nukleinskim kiselinama, proteinima, i lipidima. Ponekad ti radikali iniciraju lančane reakcije. Askorbat može da prekine te lančane reakcije elektronskim transferom. Askorbinska kiselina je posebna po tome što može da prenese jedan elektron usled stabilnosti njenog radikalnog jona koji se naziva "semidehidroaskorbat", dehidroaskorbat. Neto reakcija je:

RO• + C6H7O6 → ROH + C6H6O6-

Oksidovane forme askorbata su relativno nereaktivne, tako da ne uzrokuju ćelijsko oštećenje.

Međutim, pošto je ona dobar donor elektrona, višak askorbata u prisustvu slobodnih metalnih jona može ne samo da promoviše nego i da inicira reakcije slobodnih radikala. To je čini potencijalno opasnim prooksidativnim jedinjenjem u određenim metaboličkim kontekstima.

Kiselost[uredi - уреди]

Askorbinska kiselina, redukton, se ponaša kao vinilogna karboksilna kiselina, kod koje elektroni dvostrukih veza, slobodni elektroni hidroksilnih grupa, i karbonilne dvostruke veze formiraju konjugovani sistem. Zato što dve glavne rezonantne strukture stabilizuju deprotonisanu konjugovanu bazu askorbinske kiseline, hidroksilna grupa askorbinske kiseline je znatno kiselija od tipičnih hidroksilnih grupa. Drugim rečima, askorbinska kiselina se može smatrati enolom kod koga je deprotonisani oblik stabilizovani enolat.

Elektronsko potiskivanje glavnih struktura konjugovane baze askorbinske kiseline

Prehrambena hemija[uredi - уреди]

Askorbinska kiseline i njene natrijumske, kalijumske, i kalcijumske soli su u širokoj upotrebi kao antioksidansni prehrambeni aditivi. Ta jedinjenja su rastvorna u vodi te stoga ne mogu da zaštite masti od oksidacije. Za tu svrhu, u masnoći rastvorni estri askorbinske kiseline sa dugim lancima masnih kiselina (askorbil palmitat ili askorbil stearat) se mogu koristiti kao prehrambeni antioksidansi. Osamdeset procenata svetske ponude askorbinske kiseline se proizvodi u Kini.[12]

Relevantni evropski prehrambeni aditivi (E brojevi) su:

  1. E300 askorbinska kiselina (odobrena za upotrebu kao prehrambeni aditiv u Evropskoj Uniji,[13] SAD-u[14] i Australiji i Novom Zelandu)[15]
  2. E301 natrijum askorbat (odobren za upotrebu kao prehrambeni aditiv u Evropskoj Uniji,[13] SAD-u[16] i Australiji i Novom Zelandu)[15]
  3. E302 kalcijum askorbat (odobren za upotrebu kao prehrambeni aditiv u Evropskoj Uniji,[13] SAD-u[14] i Australiji i Novom Zelandu)[15]
  4. E303 kalijum askorbat
  5. E304 masno kiselinski estri askorbinske kiseline (i) askorbil palmitat (ii) askorbil stearat.

U proizvodnji plastike, askorbinska kiselina se može koristiti za ubrzavanje formiranja molekulskih lanaca i sa manje otpada nego tradicionalni sintetički metodi.[17]

Ona formira isparljiva jedinjenja kad se pomeša sa glukozom i aminokiselinama.[18]

Askorbinska kiselina je kofaktor u oksidaciji tirozina.[19]

Alternativna upotreba[uredi - уреди]

  • Askorbinska kiselina se lako oksiduje, te se koristi kao reduktant u rastvorima za razvijanje fotografija (između ostalog) i kao prezervativ.
  • Ona se takođe koristi za uklanjanje metalnih mrlja, kao što je gvožđe sa površina fiberglas bazena za plivanje.
  • Korisnici heroina koriste askorbinsku kiselinu za rastvaranje heroina u vodi, da bi bio u obliku podesnom za unos injekcijom.[21]

Biosinteza[uredi - уреди]

Glavni članak: Vitamin C

Askorbinska kiselina je prisutna u biljkama, životinjama, i jednoćelijskim organizmima gde se formira iz glukoze.[22] Neke životinje imaju sposobnost formiranja askorbinske kiseline, dok je ostale moraju unositi putem hrane. Nedostatak askorbinske kiseline uzrokuje skorbut. Reptili i stariji rodovi ptica formiraju askorbinsku kiselinu u bubrezima. Noviji rodovi ptica i većina sisara je formiraju u jetri, pri čemu je enzim L-gulonolakton oksidaza neophodan za konvertovanje glukoze u askorbinsku kiselinu.[22] Ljudi i neki drugi primati, ne izražavaju L-gulonolakton oksidazu usled genetičke mutacije, i iz tog razloga ne mogu da biosintetišu askorbinsku kiselinu. Sinteza i signalna svojstva se još uvek proučavaju.[23]

Industrijska priprema[uredi - уреди]

Zastarela ali istorijski važna sinteza askorbinske kiseline iz glukoze putem Reichsteinovog procesa.

Askorbinska kiselina se industrijski priprema iz glukoze metodom baziranim na istorijskim Reichsteinovom procesu. U prvom stepenu ovog petostepenog procesa, glukoza se katalitički hidrogeniše do sorbitola, koji se zatim oksiduje mikroorganizmom Acetobacter suboxydans do sorboze. Samo jedna od šest hidroksilnih grupa se oksiduje ovom enzimatskom reakcijom. Od ove tačke su moguća dva puta. Tretman proizvoda sa acetonom u prisustvu kiselog katalizatora konvertuje četiri preostale hidroksilne grupe do acetala. Nezaštićena hidroksilna grupa se oksiduje do karboksilne kiseline reakcijom sa katalitičkim oksidansom TEMPO (koji se regeneriše natrijum hipohloritom - rastvorom ze obeljavanje). Kiselinom katalisana hidroliza ovog proizvoda ima dvostruku funkciju uklanjanja dve acetalne grupe i laktonizaciono zatvaranje prstena. Ovaj stepen proizvodi askorbinsku kiselinu. Svaki od pet stepeni ima prinos veći od 90%.[24]

Proces koji je u većoj meri biotehnološki, i koji je inicijalno bio razvijen u Kini 1960-tih a unapređen tokom 1990-tih, izostavlja primenu acetonskih zaštitnih grupa. Druge genetički modifikovane vrste mikroba (kao što je mutant Erwinia, između ostalih) oksiduju sorbozu u 2-ketoglukonsku kiselinu (2-KGA), koja zatim podleže zatvaranju prstena laktonizacijom putem dehidracije.[25] Istraživanja s ciljem razvoja mutanta koji bi izvodio fermentaciju direktno iz glukoze do 2-KGA su u toku.[26]

Određivanje[uredi - уреди]

Tradicionalni način određivanja sadržaja askorbinske kiseline je titracija sa oksidujućim agensom. Nekolio različitih procedura je bilo razvijeno. One su uglavnom zasnovane na jodometriji. Jod se koristi u prisustvu skrobnog indikatora. Jod se redukuje askorbinskom kiselinom, i kad sva askorbinska kiselina izreaguje, jod koji je u višku formira plavo-crni kompleks sa skrobnim indikatorom. To je indikacija krajnje tačke titracije. Alternativni pristup je tretman askorbinske kiseline sa viškom joda, čemu sledi povratna titracija natrijum tiosulfatom koristeći skrob kao indikator.[27]

Prethodno opisani jodometrijski metod je dalje razrađen da se iskoristi reakcija askorbinske kiseline sa jodatom i jodidom u kiselom rastvoru. Elektroliza rastvora kalijum jodida proizvodi jod, koji reaguje sa askorbinskom kiselinom. Kraj procesa se određuje potenciometrijskom titracijom na način koji je sličan sa Karl Fišerovom titracijom. Količina askorbinske kiseline se može izračunati primenom Faradajovog zakona. Ovaj metod koristi oksidujući agens N-bromosukcinimid, (NBS). U ovoj titraciji, NBS oksiduje askorbinsku kiselinu u prisustvu kalijum jodida i skroba. Kad je NBS u višku (i.e., reakcija je završena), NBS oslobađa jod iz kalijum jodida, koji zatim formira plavo-crni kompleks sa skrobom, indicirajući krajnju tačku titracije.

Vidi još[uredi - уреди]

Reference[uredi - уреди]

  1. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). "PubChem as a public resource for drug discovery.". Drug Discov Today 15 (23-24): 1052–7. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. PMID 20970519.  edit
  2. Evan E. Bolton, Yanli Wang, Paul A. Thiessen, Stephen H. Bryant (2008). "Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities". Annual Reports in Computational Chemistry 4: 217–241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. Hettne KM, Williams AJ, van Mulligen EM, Kleinjans J, Tkachenko V, Kors JA. (2010). "Automatic vs. manual curation of a multi-source chemical dictionary: the impact on text mining". J Cheminform 2 (1): 3. doi:10.1186/1758-2946-2-3. PMID 20331846.  edit
  4. Joanne Wixon, Douglas Kell (2000). "Website Review: The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes — KEGG". Yeast 17 (1): 48–55. doi:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H. 
  5. Gaulton A, Bellis LJ, Bento AP, Chambers J, Davies M, Hersey A, Light Y, McGlinchey S, Michalovich D, Al-Lazikani B, Overington JP. (2012). "ChEMBL: a large-scale bioactivity database for drug discovery". Nucleic Acids Res 40 (Database issue): D1100–7. doi:10.1093/nar/gkr777. PMID 21948594.  edit
  6. "Safety (MSDS) data for ascorbic acid". Oxford University. 9. 10. 2005.. http://physchem.ox.ac.uk/MSDS/AS/ascorbic_acid.html. pristupljeno 21. 2. 2007.. 
  7. Lachapelle M. Y., Drouin G. (2010). "Inactivation dates of the human and guinea pig vitamin C genes". Genetica 139 (2): 199–207. doi:10.1007/s10709-010-9537-x. PMID 21140195. 
  8. "Story of Vitamin C's chemical discovery". http://profiles.nlm.nih.gov/WG/Views/Exhibit/narrative/szeged.html. pristupljeno Jan 21, 2010. 
  9. Davies Michael B, Austin John, Partridge David A (1991). Vitamin C: Its Chemistry and Biochemistry. The Royal Society of Chemistry. str. 48. ISBN 0-85186-333-7. 
  10. Joseph Louis Svirbelf, Albert Szent-Györgyi (April 25, 1932). The Chemical Nature Of Vitamin C. http://profiles.nlm.nih.gov/WG/B/B/G/W/_/wgbbgw.pdf. .Part of the National Library of Medicine collection. Accessed January 2007
  11. The American physician Thomas E Levy, M.D. J.D. wrote a critical review about Klenner's work, Curing the Incurable, LiveOn Books 2002, 3rd edition 2009, ISBN 0-9779520-2-9.
  12. Weiss, Rick (20. 5. 2007.), "Tainted Chinese Imports Common", Washington Post, http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/05/19/AR2007051901273.html. pristupljeno 25. 4. 2010. .
  13. 13.0 13.1 13.2 UK Food Standards Agency: "Current EU approved additives and their E Numbers". http://www.food.gov.uk/safereating/chemsafe/additivesbranch/enumberlist. pristupljeno 27. 10. 2011.. 
  14. 14.0 14.1 US Food and Drug Administration: "Listing of Food Additives Status Part I". http://www.fda.gov/Food/FoodIngredientsPackaging/FoodAdditives/FoodAdditiveListings/ucm091048.htm. pristupljeno 27. 10. 2011.. 
  15. 15.0 15.1 15.2 Australia New Zealand Food Standards Code}{cite web |url=http://www.comlaw.gov.au/Details/F2011C00827 |title=Standard 1.2.4 - Labelling of ingredients |accessdate = 27. 10. 2011.}}
  16. US Food and Drug Administration: "Listing of Food Additives Status Part II". http://www.fda.gov/Food/FoodIngredientsPackaging/FoodAdditives/ucm191033.htm#ftnT. pristupljeno 27. 10. 2011.. 
  17. "Vitamin C, water have benefits for plastic manufacturing". Reliable Plant Magazine. 2007. Arhivirano iz originala 27. 9. 2007.. http://web.archive.org/web/20070927230356/http://www.reliableplant.com/article.asp?pagetitle=Vitamin+C,+water+have+benefits+for+plastic+manufacturing&articleid=3133. pristupljeno 25. 6. 2007.. .
  18. "Formation of Volatile Compounds in Sugar-Phenylalanine and Ascorbic Acid-Phenylalanine Model Systems during Heat Treatment". http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2621.1981.tb15349.x/abstract. 
  19. "The role of ascorbic acid in the oxidation of L-tyrosine by guinea pig liver extracts". http://www.jbc.org/content/196/2/761.full.pdf. 
  20. Jerker Widengren, Andriy Chmyrov, Christian Eggeling, Per-Åke Löfdahl, and Claus A. M. Seidel (2007). "Strategies to Improve Photostabilities in Ultrasensitive Fluorescence Spectroscopy". The Journal of Physical Chemistry A 111 (3): 429–440. doi:10.1021/jp0646325. PMID 17228891. 
  21. Beynon Caryl M, McVeigh Jim, Chandler Martin, Wareing Michelle, Bellis Mark A (1. 1. 2007.). "The impact of citrate introduction at UK syringe exchange programmes: a retrospective cohort study in Cheshire and Merseyside, UK". Harm Reduction Journal 4 (1): 21. doi:10.1186/1477-7517-4-21. 
  22. 22.0 22.1 Irwin Stone (1972). "The Natural History of Ascorbic Acid in the Evolution of Mammals and Primates". http://www.seanet.com/~alexs/ascorbate/197x/stone-i-orthomol_psych-1972-v1-n2-3-p82.htm. 
  23. Victoriano Valpuesta, Miguel Botella (December 2004). "Biosynthesis of L-ascorbic acid in plants: new pathways for an old antioxidant". TRENDS in Plant Science 9 (12). 
  24. Manfred Eggersdorfer et al. "Vitamins" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a27_443
  25. "China's grip on key food additive". http://www.csmonitor.com/2007/0720/p01s01-woap.html. 
  26. Mustafa Elfari, Seung-Wook Ha, Christoph Bremus, Marcel Merfort, Viola Khodaverdi, Ute Herrmann, Hermann Sahm and Helmut Görisch. "A Gluconobacter oxydans mutant converting glucose almost quantitatively to 5-keto-d-gluconic acid". Applied Microbiology and Biotechnology 66 (6): 668–674. doi:10.1007/s00253-004-1721-4. 
  27. "A website with an excerpt to using iodine". http://www-saps.plantsci.cam.ac.uk/docs/vitc.pdf. 

Literatura[uredi - уреди]

Spoljašnje veze[uredi - уреди]