Глава 30. Производные полиоксикарбоновых и полиаминополикарбоновых кислот

30.1.Производные ненасыщенных полиокси--лактонов

К этой группе относится кислота аскорбиновая, являющаяся -лактоном. Она содержится в свежих овощах (капусте, салате, томатах, картофеле), ягодах, фруктах, иглах хвои, плодах шиповника и т.д. Формулу кислоты аскорбиновой изображают двояко:

По химическому строению кислота аскорбиновая представляет -лактон-2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты. Ввиду наличия в молекуле двойной связи возможно существование геометрических цис- и транс- изомеров кислоты аскорбиновой. Однако пока известен только один из них — цис-изомер. Два асимметрических атома углерода обусловливают существование четырех оптических изомеров. Все они получены синтетически, однако только l-изомер является физиологически активным.

Кислоту аскорбиновую можно выделить из растительного сырья, в частности из плодов шиповника. Вначале получают водные экстракты, сгущают их до сиропов в вакууме, осаждают сопутствующие вещества (спиртом и эфиром), а остаток очищают хроматографическим методом и перекристаллизовывают.

Промышленный способ получения кислоты аскорбиновой основан на синтезе из D-глюкозы, которую восстанавливают в D-сорбит каталитическим гидрированием. Важным этапом синтеза является процесс глубинного бактериохимического окисления (брожения) с помощью Acetobacter suboxydans D-сорбита до L-сорбозы. Последнюю подвергают ацетонированию (чтобы не допустить окисления четырех гидроксилов) и полученную диацетон L-сорбозу окисляют до диацетонкетогулоновой кислоты. Затем осуществляют процесс омыления и лактонизацию 2-кето-L-гулоновой кислоты до кислоты аскорбиновой (см. схему).

Общая схема синтеза кислоты аскорбиновой

Применяемую в качестве лекарственного вещества кислоту аскорбиновую (табл. 30.1) идентифицируют по температуре плавления, удельному вращению. Она легко растворима в воде, медленно растворима в этаноле и практически нерастворима в эфире, бензоле и хлороформе.

30.1. Свойства кислоты аскорбиновой

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание
Ascorbic acid — кислота аскорбиновая	-лактон-2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты	Белый кристаллический порошок без запаха, кислого вкуса. Т.пл. 190–193C (с разложением). Удельное вращение от +22 до +24 (2%-ный водный раствор)

Раствор кислоты аскорбиновой в буферном растворе (pH 7) имеет максимум поглощения при 265 нм.

В кристаллической форме кислота аскорбиновая устойчива. В растворах под действием слабых окислителей различной природы она окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты:

Процесс этот — обратимый. Кислотные свойства кислоте аскорбиновой придает наличие в молекуле двух енольных гидроксилов. В разбавленных растворах щелочей она ведет себя как одноосновная кислота. Разрыва лактонного цикла в этих условиях не происходит, а образуются нейтральные растворимые монозамещенные соли:

Эта реакция лежит в основе определения кислоты аскорбиновой методом кислотно-основного титрования.

Кислотные свойства кислоты аскорбиновой используют для испытания подлинности. После добавления карбоната натрия в водном растворе происходит образование ионизированной формы кислоты аскорбиновой. К полученной натриевой соли прибавляют сульфат железа (II). Появляется темно-фиолетовое окрашивание, обусловленное образованием аскорбината железа, исчезающее после добавления разведенной серной кислоты:

Однако большинство испытаний подлинности и способов количественного определения основано на восстановительных свойствах кислоты аскорбиновой. При добавлении к ее раствору реактива Фелинга появляется оранжево-желтый осадок оксида меди (I).

При взаимодействии кислоты аскорбиновой с раствором нитрата серебра его катион восстанавливается до металлического серебра (реакция образования «серебряного зеркала»):

Восстановительными свойствами кислоты аскорбиновой обусловлено превращение окрашенного в синий цвет раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола в бесцветное лейкооснование:

Аналогичную реакцию кислота аскорбиновая дает с раствором метиленового синего. Растворы иода и перманганата калия обесцвечиваются, нитраты превращаются в нитриты, арсенаты в арсениты, фосфорномолибденовая кислота образует окрашенный в синий цвет продукт реакции также вследствие проявления восстановительных свойств кислотой аскорбиновой.

Восстановление сульфата меди (II) до меди (I) происходит при прибавлении к раствору кислоты аскорбиновой растворов сульфата меди и тиоцианата аммония. При этом выпадает белый осадок тиоцианата меди (I):

+ 2CuSO₄ + 2NH₄NCS  2CuNCS + + (NH₄)₂SO₄ + H₂SO₄

Кислота аскорбиновая дает положительную реакцию с хлоридом трифенилтриазолия подобно глюкозе (см. ч. 2, гл. 29) и реакцию с нингидрином (красновато-коричневое окрашивание) подобно аминокислотам (см.ч. 2, гл. 27), восстанавливает оксид селена (IV) до красного элементного селена.

Количественно по ФС определяют кислоту аскорбиновую, используя в качестве титранта-окислителя 0,1 М раствор иодата калия в присутствии иодида калия:

KIO₃ + 5KI + 6HCl  3I₂ + 6KCl + 3H₂O

Избыток иода окрашивает крахмал в синий цвет. Окисление кислоты аскорбиновой иодом до дегидроаскорбиновой кислоты лежит в основе иодометрического определения. Титруют 0,1 М раствором иода без индикатора до образования стойкого желтого окрашивания или используют крахмал, который добавляют в конце титрования. Этот же химический процесс происходит при прямом иодхлорометрическом определении. Титруют 0,1 М раствором иодмонохлорида (индикатор крахмал). Прибавления иодида не требуется, так как он образуется при взаимодействии кислоты аскорбиновой с титрантом:

В эквивалентной точке выделяется иод, окрашивающий крахмал в синий цвет:

ICl + HI  I₂ + HCl

Иодмонохлорид может быть использован как титрант в биамперометрическом методе определения кислоты аскорбиновой.

Цериметрическое определение основано на том же процессе окисления кислоты аскорбиновой (в среде серной кислоты) 0,1 М раствором сульфата церия (IV), который восстанавливается до иона церия (III). Индикатором служит комплексное соединение железа (II) с о-фенантролином. Оно имеет интенсивно-красное окрашивание. В эквивалентной точке избыток сульфата церия (IV) окисляет ион железа до трехзарядного и происходит образование комплексного соединения голубого цвета:

Широко применяют фотоколориметрические способы, основанные на цветных реакциях с 2,6-дихлорфенолиндофенолом, фосфорномолибденовой кислотой и другими реактивами.

Кислоту аскорбиновую хранят в хорошо укупоренной таре, предохраняя от действия света и кислорода воздуха. Весьма устойчивая в кристаллической форме (в отсутствие влаги), она в растворах быстро окисляется.

Кислоту аскорбиновую (витамин C) применяют в профилактических и лечебных целях при цинге, кровотечениях различной этиологии, инфекционных заболеваниях и интоксикациях, заболеваниях печени, почек и т.д. Назначают внутрь по 0,05–0,1 г 3–5 раз в день. Внутримышечно и внутривенно вводят по 1–3 мл 5%- ного раствора натрия аскорбината.