El ácido ascórbico es un compuesto orgánico con fórmula C6 H8 O6, originalmente llamadoácido hexurónico. Es un sólido blanco, pero las muestras impuras pueden aparecer amarillentas. Se disuelve bien en agua para dar soluciones ligeramente ácidas. Es unagente reductorsuave.
El ácido ascórbico existe como dos enantiómeros ( isómeros de imagen especular ), comúnmente denominados » l » (para «levo») y » d » (para «dextro»). El isómero l es el que se encuentra con mayor frecuencia: se encuentra naturalmente en muchos alimentos y es una forma (» vitamer «) de Vitamina C, un Nutriente esencial para los humanos y muchos animales.
La deficiencia de Vitamina C causa Escorbuto, anteriormente una enfermedad importante de los marineros en largos viajes por mar. Se utiliza como aditivo alimentario y como suplemento dietético por sus propiedades antioxidantes. La » d «síntesis química pero no tiene un papel biológico significativo.
Historia
Los antiescorbúticas propiedades de ciertos alimentos se demostraron en el siglo 18 por James Lind. En 1907, Axel Holst y Theodor Frølich descubrieron que el factor antiescorbútico era una sustancia química soluble en agua, distinta de la que evitaba el beriberi. Entre 1928 y 1932, Albert Szent-Györgyi aisló a un candidato para esta sustancia, al que llamó «ácido hexurónico», primero de plantas y luego de glándulas suprarrenales animales.
En 1932 Charles Glen King confirmó que efectivamente era el factor antiescorbútico.
En 1933, el químico de azúcar Walter Norman Haworth, trabajando con muestras de «ácido hexurónico» que Szent-Györgyi había aislado del pimentón y lo envió el año anterior, dedujo la estructura correcta y la naturaleza óptico-isomérica del compuesto, y en 1934 informó Su primera síntesis. En referencia a las propiedades antiescorbúticas del compuesto, Haworth y Szent-Györgyi propusieron renombrarlo como «ácido a-escorbótico» para el compuesto, y más tarde específicamente ácido l -ascórbico.
Debido a su trabajo, en 1937 los Premios Nobel de química y medicina fueron otorgados a Haworth y Szent-Györgyi, respectivamente.
Propiedades químicas
Acidez
El ácido ascórbico es un ácido vinílico carboxílico y forma el anión ascorbato cuando se desprotona en uno de los hidroxilos. Esta propiedad es característica de las reductonas : enediols con un grupo carbonilo adyacente al grupo enediol, a saber, con el grupo –C (OH) = C (OH) –C (= O) -. El anión ascorbato se estabiliza mediante la deslocalización electrónica que resulta de la resonancia entre dos formas:
Por esta razón, el ácido ascórbico es mucho más ácido de lo que se esperaría si el compuesto contuviera solo grupos hidroxilo aislados.
Sales
El anión ascorbato forma sales, como el ascorbato de sodio, el ascorbato de Calcio y el ascorbato de potasio.
Ésteres
El ácido ascórbico también puede reaccionar con ácidos orgánicos como ésteres formadores de Alcohol, como el palmitato de ascorbilo y el estearato de ascorbilo.
Ataque nucleofílico
El ataque nucleofílico del ácido ascórbico en un protón da como resultado una 1,3-dicetona:
Oxidación
El ion ascorbato es la especie predominante con valores de pH biológicos típicos. Es un agente reductor suave y antioxidante. Se oxida con la pérdida de un electrón para formar un catión radical y luego con la pérdida de un segundo electrón para formar ácido deshidroascórbico. Típicamente reacciona con oxidantes de las especies reactivas de oxígeno, como el radical hidroxilo.
El ácido ascórbico es especial porque puede transferir un solo electrón, debido a la naturaleza estabilizada por resonancia de su propio ion radical, llamado semidehidroascorbato. La reacción neta es:
En la exposición a oxígeno, ácido ascórbico se someterá a la descomposición adicional por oxidación a diversos productos incluyendo ácido dicetogulónico, ácido xilónico, ácido treónico y ácido oxálico.
Las especies reactivas de oxígeno son perjudiciales para los animales y las plantas a nivel molecular debido a su posible interacción con ácidos nucleicos, proteínas y Lípidos. Algunas veces estos radicales inician reacciones en cadena. El ascorbato puede terminar estas reacciones de radicales en cadena por transferencia de electrones.
Las formas oxidadas de ascorbato son relativamente poco reactivas y no causan daño celular.
Sin embargo, al ser un buen donante de electrones, el exceso de ascorbato en presencia de iones metálicos libres no solo puede promover sino también iniciar reacciones de radicales libres, lo que lo convierte en un compuesto prooxidativo potencialmente peligroso en ciertos contextos metabólicos.
El ácido ascórbico y sus sales de sodio, potasio y calcio sales se utilizan comúnmente como antioxidantes aditivos alimentarios. Estos compuestos son solubles en agua y, por lo tanto, no pueden proteger las grasas de la oxidación: para este propósito, los ésteres solubles en Grasa del ácido ascórbico con Ácidos grasos de cadena larga (palmitato de ascorbilo o estearato de ascorbilo) pueden usarse como antioxidantes alimentarios.
Otras reacciones
Crea compuestos volátiles cuando se mezcla con glucosa y aminoácidos en 90 º C.
Es un cofactor en la oxidación de tirosina.
Usos
Aditivo alimentario
El uso principal del ácido l -ascórbico y sus sales es como aditivos alimentarios, principalmente para combatir la oxidación. Está aprobado para este propósito en la UE con el número E E300, EE. UU., Australia y Nueva Zelanda)
Suplemento dietético
Otro uso importante del ácido l -ascórbico es como suplemento dietético.
Nicho, usos no alimentarios
El ácido ascórbico se oxida fácilmente y, por lo tanto, se usa como reductor en las soluciones de revelador fotográfico (entre otros) y como conservante.
En la microscopía de fluorescencia y las técnicas basadas en fluorescencia relacionadas, el ácido ascórbico se puede usar como antioxidante para aumentar la señal fluorescente y retardar químicamente el foto- blanqueo del tinte.
También se usa comúnmente para eliminar manchas de metal disuelto, como Hierro, de las superficies de piscinas de fibra de vidrio.
En la fabricación de plásticos, el ácido ascórbico puede usarse para ensamblar cadenas moleculares más rápidamente y con menos desperdicio que los métodos de síntesis tradicionales.
Se sabe que los usuarios de heroína usan ácido ascórbico como un medio para convertir la base de heroína en una sal soluble en agua para que pueda inyectarse.
Como lo justifica su reacción con el Yodo, se usa para negar los efectos de las tabletas de yodo en la purificación del agua. Reacciona con el agua esterilizada, eliminando el sabor, el color y el olor del yodo. Esta es la razón por la cual a menudo se vende como un segundo conjunto de tabletas en la mayoría de las tiendas de artículos deportivos como tabletas neutras de agua potable, junto con las tabletas de yoduro de potasio.
El ascorbato intravenoso en dosis altas se está utilizando como agente modificador de la respuesta quimioterapéutica y biológica. Actualmente todavía se encuentra en ensayos clínicos.
Síntesis
La biosíntesis natural de vitamina C ocurre en muchas plantas y animales, por una variedad de procesos.
Preparación industrial
El ochenta por ciento del suministro mundial de ácido ascórbico se produce en China. El ácido ascórbico se prepara en la industria a partir de la glucosa en un método basado en el proceso histórico de Reichstein. En el primero de un proceso de cinco pasos, la glucosa se hidrogena catalíticamente a sorbitol, que luego es oxidada por el microorganismo Acetobacter suboxydans a sorbosa.
Solo uno de los seis grupos hidroxi se oxida por esta reacción enzimática. Desde este punto, hay dos rutas disponibles. Tratamiento del producto con acetona en presencia de un catalizador ácido.convierte cuatro de los grupos hidroxilo restantes en acetales. El grupo hidroxilo no protegido se oxida al ácido carboxílico por reacción con el catalizador oxidante TEMPO (regenerado por hipoclorito de sodio – blanqueo de solución).
Históricamente, la preparación industrial a través del proceso de Reichstein utilizaba permanganato de potasio como solución de blanqueo. La hidrólisis catalizada por ácido de este producto realiza la doble función de eliminar los dos grupos acetales y lactonización de cierre de anillo. Este paso produce ácido ascórbico.
Cada uno de los cinco pasos tiene un rendimiento superior al 90%.
Un proceso más biotecnológico, desarrollado por primera vez en China en la década de 1960, pero más desarrollado en la década de 1990, evita el uso de grupos protectores de acetona. Una segunda especie de microbio modificada genéticamente, como la mutante Erwinia, entre otras, oxida la sorbosa en ácido 2-cetoglucónico (2-KGA), que luego puede sufrir lactonización de cierre de anillo mediante deshidratación.
Este método se utiliza en el proceso predominante utilizado por la industria del ácido ascórbico en China, que suministra el 80% del ácido ascórbico del mundo. Investigadores estadounidenses y chinos están compitiendo para diseñar un mutante que pueda llevar a cabo una fermentación en un recipientedirectamente de glucosa a 2-KGA, evitando la necesidad de una segunda fermentación y la necesidad de reducir la glucosa a sorbitol.
Existe un ácido d -ascórbico, que no se produce en la naturaleza pero puede sintetizarse artificialmente. Para ser específicos, se sabe que l- ascorbato participa en muchas reacciones enzimáticas específicas que requieren el enantiómero correcto ( l- ascorbato y no d- ascorbato). El ácido l -ascórbico tiene una rotación específica de 20D = 23 º.
Determinación
La forma tradicional de analizar el contenido de ácido ascórbico es el proceso de valoración con un agente oxidante, y se han desarrollado varios procedimientos.
El enfoque popular de yodometría utiliza yodo en presencia de un indicador de almidón. El ácido ascórbico reduce el yodo y, cuando todo el ácido ascórbico ha reaccionado, el yodo está en exceso, formando un complejo azul-negro con el indicador de almidón. Esto indica el punto final de la titulación.
Como alternativa, el ácido ascórbico se puede tratar con yodo en exceso, seguido de una valoración posterior con tiosulfato de sodio utilizando almidón como indicador.
Este método yodométrico ha sido revisado para explotar la reacción del ácido ascórbico con el yodato y el yoduro en solución ácida. La electrolización de la solución de yoduro de potasio produce yodo, que reacciona con el ácido ascórbico. El final del proceso se determina mediante valoración potenciométrica de manera similar a la valoración de Karl Fischer.
La cantidad de ácido ascórbico se puede calcular por la ley de Faraday.
Otra alternativa utiliza la N- bromosuccinimida (NBS) como agente oxidante, en presencia de yoduro de potasio y almidón. El NBS primero oxida el ácido ascórbico; cuando este último se agota, el NBS libera el yodo del yoduro de potasio, que luego forma el complejo azul-negro con almidón.