ВИТАМИН С
Химия и биохимия

Royal Society of Chemistry
Paperbacks
Vitamin С
Its Chemistry
and Biochemistry
Michael B.Davies, John Austin,
David AJPartridge
Department of Applied
Science Anglia Polytechnic,
Cambridge

М. Девис, Дж. Остин,
Д. Патридж
витлмин с
химия и
БИОХИМИЯ
Перевод с английского
канд. хим. наук М.Б.Костиной
Москва «Мир» 1999

УДК 577.16
ББК 24.239
ДП
Девис М., Остин Дж., Патридж Д.
ДП Витамин С: Химия и биохимия: Пер. с англ. — М., М*
1999. - 176 с, ил.
ISBN 5-03-002968-0
Книга английских авторов охватывает широкий спектр вопросов, начи-
начиная с истории открытия аскорбиновой кислоты и кончая современными ме-
методами ее получения в промышленных масштабах. Особый интерес пред-
представляет обобщение большого опыта использования витамина С при лече-
лечении различных заболеваний.
Для специалистов в области химии, биологии, медицины, а также для
широкого круга читателей, включая учителей, студентов и людей, интере-
интересующихся здоровьем.
ББК 24.239
Научно-популярное издание
Майкл Девис, Джон Остии, Дэвид Патридж
ВитаминС
Химия и биохимия
Заведующий редакцией академик | О. А. Реутов |
Зам. зав. редакцией канд. хим. наук Т. И. Почкаева
Ведущий редактор Б. М. Комарова
Художник И. Б. Кравцов
Художественный редактор Н. В. Дубова
Технический редактор Е В. Денюкова
Корректор В. И. Киселева
Оригинал-макет подготовлен И. В. Терешкиной в пакете 1?ТеХ с использованием
кириллических шрифтов, разработанных в редакции АИП издательства «Мир»
Лицензия Л Р № 010174 от 20.05.97 г.
Подписано в печать 23.02.99. Формат 60x88/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Объем 5,50 бум. л. Усл. печ. л. 10,76. Уч.-изд. л. 11,18. Изд. № 3/9214.
Тираж 3000 экз. Зак. 868 С009.
Издательство «Мир»
Государствеиного комитета Российской Федерации по печати.
129820, Москва, 1-й Рижский пер., 2.
Отпечатано в Производственно издательском комбинате ВИНИТИ,
140010, г. Люберцы, Московской обл., Октябрьский пр-т, 403.
Тел. 554-21-86
Редакция литературы по химии
© The Royal Society of Chemistry, 1991
ISBN 5-03-002968-0 (рус.) © перевод на русский язык,
ISBN 0-85186-333-7 (англ.) оформление «Мир», 1999

Предисловие
Непрекращающийся поток публикаций, посвященных все еще зага-
загадочному витамину С, снова и снова возвращает мою память к вол-
волнующим дням шестидесятилетней давности. Это было время глу-
глубоких перемен. Изучение структуры органических молекул пере-
перестало быть только „химией в пробирке", которой так блистательно
владели сэр Роберт Робинсон и его ученики. Начиналась эпоха ин-
инструментальных методов анализа: УФ-спектроскопии, дисперсии
оптического вращения и рентгеноструктурного анализа. Биохимия
как отдельная наука только находилась в стадии становления бла-
благодаря усилиям таких исследователей, как профессора Г. Хопкинс,
А. Харден и Г. Рейстрик.
Не всегда по достоинству оценивают тот факт, что значи-
значительной частью своих успехов в химии углеводов профессор Хе-
уорс обязан микроаналитическому методу анализа, разработанно-
разработанному Преглем. В 1925 г. из Бирмингема в Прагу был направлен
X. Дру для освоения этой методики; вернувшись обратно, он при-
привез знаменитые кульмановские весы и другие приборы. С тех пор
5 мг метилированного углевода было вполне достаточно для анали-
анализа. Это обстоятельство имело большое значение, учитывая ограни-
ограниченную доступность витамина С. Другим нововведением Хеуорса
стало создание коллектива, названного им „синдикат", который
был способен выполнить поставленную задачу. Каждый иссле-
исследователь разрабатывал свою узкую тему, концентрируясь на от-
отдельной стадии синтеза или деградации. Лаборатория работала с
большим напряжением, так как было известно, что конкуренты в
Европе — профессора Каррер, Рейхштейн и Мичел — имеют до-
достаточное количество материала и очень близко подошли к устано-
установлению структуры. Хеуорс, предвидя потенциальные возможно-
возможности рентгеноструктурного анализа, в 1928 г. уговорил К. Г. Кокса
(сейчас сэр Гордон) начать работу по выяснению структуры угле-
углеводов. Очень быстро Коксу удалось продемонстрировать, что в
молекуле витамина С атомы углерода и кислорода лежат в одной
плоскости, и подтвердить, что это действительно углевод.

6 Предисловие
Летом 1933 г. я провел шесть недель в лаборатории BDH на
Грэхем-стрит в Лондоне, изучая возможности наработки витами-
витамина С в промышленном масштабе. С тех пор полученные тогда 0,5 кг
витамина хранятся в нашем музее. Вскоре, однако, был разрабо-
разработан замечательный пятистадийный синтез Рейхштейна и Грюссне-
ра, ключевой стадией которого является биологическое окисление
D-сорбита в L-сорбозу. Этот процесс и стал основой промышлен-
промышленного производства витамина С, осуществляемого и сегодня, за что
следует отдать должное блестящим химикам и технологам Roche
Company. Несколько лет назад я видел впечатляющее хранилище,
вмещавшее 30 т глюкозы и горы стокиллограмовых полиэтилено-
полиэтиленовых пакетов с прекрасным кристаллическим витамином С, жду-
ждущих отправки на экспорт. Производство продолжает расти.
При написании этой книги авторы скрупулезно обобщили до-
достижения последних лет в области изучения витамина С. Необык-
Необыкновенно увлекательна глава, содержащая исторические сведения о
цинге. Удивительно, что победа над этим заболеванием заняла так
много времени, когда ответ буквально лежал на поверхности. Все
разделы хорошо проработаны и ясно изложены. Весьма важны и
интересны медицинские аспекты использования витамина С.
Если все утверждения о биологической значимости и целебных
свойствах этой простой, но загадочной молекулы верны, то мы
имеем в руках нечто такое, что напоминает жизненный эликсир,
который так долго искали алхимики древности! Однако авторы
предостерегают нас от чрезмерного увлечения большими дозами
витамина С. Человеческий организм настолько индивидуален, что
порой ожидаемая польза может обернуться непоправимым злом.
Я с большим удовольствием прочитал рукопись и горячо реко-
рекомендую ее самому широкому кругу читателей, и особенно молодым
ученым, ищущим источники творческого вдохновения.
Проф. М. Стейси
Бирмингем, 1991

Предисловие авторов
Еще ни одна книга не была написана без объединения усилий мно-
многих людей. Мы благодарны членам наших семей за проявленную к
нам терпимость во время написания этой книги. Мы весьма при-
признательны М. Хо, которая оказала неоценимую помощь в офор-
оформлении рукописи, терпеливо разбирала наши практически нечи-
нечитаемые каракули и не жаловалась даже тогда, когда в самый по-
последний момент мы продолжали вносить изменения в текст. Мы
благодарны Р. Мортимеру, Й. Фиддесу и П. Лоуингу, взявшим на
себя труд по прочтению рукописи и сделавшим ряд ценных кри-
критических замечаний, а также нашим коллегам по работе, особенно
Дж. Хадсону, за плодотворное обсуждение исторических аспектов.
Мы также признательны Э. Констеблю за ценные рекомендации
при подготовке рисунков.
Считаем своим приятным долгом выразить особую благодар-
благодарность проф. М. Стейси, чьи впечатления непосредственного участ-
участника событий, развивавшихся вокруг витамина С в тридцатые го-
годы, украсили книгу увлекательными подробностями.
Весьма полезны были советы и помощь П. Картера (Schering
Ltd.), К. Кондита и Д. Годфри (Roche Products Ltd.), П. Скелтона
(University Chemical Laboratories, Cambridge) и Б. и К. Робинсонов
(Media Production, Anglia Polytechnic).
И, наконец, следует отдать должное всем, кто на протяжении
последнего столетия занимался исследованиями витамина С, всем
авторам сотен статей и книг, которыми мы пользовались при на-
написании этой работы.
Мы приносим свои извинения тем, кого забыли упомянуть. Все
неточности в этой книге лежат целиком на совести ее авторов, хотя
мы постарались свести их число к минимуму.

Глава 1. Введение
О витамине С слышал каждый. Лишь немногие из простых орга-
органических молекул возбуждают такой всеобщий интерес. Частично
это объясняется тем благотворным влиянием на человеческий ор-
организм, которое оказывают все витамины и ряд других веществ в
малых дозах. Их значимость особенно проявилась в последние го-
годы в связи с негативным действием на здоровье человека целого
ряда соединений, особенно пищевых добавок. Общеизвестно, что
витамины необходимы для поддержания хорошего самочувствия.
Вследствие этого многим из них приписываются целебные свой-
свойства, что не всегда соответствует действительности. О витамине
С зачастую говорят как о почти магическом средстве, именно по-
поэтому полезно привести полную картину химии и биохимии этого
загадочного соединения.
Витамин С отличается от всех других витаминов, и, как мы
убедимся по ходу изложения, химия и биохимия этого соединения
делают его во многих аспектах просто уникальным. Витамин С
вездесущ: он найден и в животном, и в растительном мире, при-
причем его роль часто не вполне ясна. Синтетический витамин ши-
широко используется в качестве пищевых добавок и, следовательно,
имеет Е number (E300). Однако присутствие витамина С в пище ни
у кого не вызывает возражений,чего нельзя сказать о многих дру-
других пищевых добавках. Несомненно, что его антиокислительные
свойства способствуют сохранности продуктов питания.
Витамин С стал предметом дискуссий еще задолго до того, как
была установлена его природа. Его роль (в качестве компонента
овощей и фруктов) в лечении и профилактике цинги широко деба-
дебатировалась на протяжении столетий. И даже само его существо-
существование подвергалось сомнению вплоть до начала XX в. Спорным
является и вопрос о том, кому принадлежат лавры первооткры-
первооткрывателя. Даже сегодня не прекращается полемика о значении ви-
витамина С для здоровья человека, а также об оптимальных дозах
витамина, которые следует принимать: рекомендации различных
авторов колеблются от 30 мг до 10 г в день. Его роль в лечении

Введение 9
простудных заболеваний, в улучшении состояния раковых боль-
больных и другие медицинские аспекты являются темами оживлен-
оживленных дискуссий. Биохимия витамина С у млекопитающих настоль-
настолько далека от понимания, что даже до сих пор его биохимическая
роль в таких системах остается неясной. Химическая структу-
структура L-аскорбиновой кислоты однозначно определена методом рент-
геноструктурного анализа монокристаллического образца, однако
структура продукта ее двухэлектронного окисления — дегидро-
аскорбиновой кислоты — окончательно не установлена, так как
до сих пор не удалось получить это соединение в чистом виде в
кристаллическом или хотя бы в твердом состоянии.
В химическом отношении витамин С является простейшим сре-
среди витаминов, поэтому он был одним из первых соединений этого
класса, которое удалось выделить в индивидуальном состоянии,
очистить и всесторонне охарактеризовать, в том числе и структур-
структурно. Витамин С производится в больших количествах, чем какой-
либо другой из витаминов или все остальные витамины, вместе
взятые. Это одно из немногих чистых химических веществ, кото-
которое потребляется человеком в граммовых количествах (возмож-
(возможным конкурентом является сахар). Витамин С не оказывает ника-
никаких вредных воздействий даже в таких больших дозах, и, наконец,
это лекарство просто приятно принимать, особенно в виде фруктов
и овощей.
Можно подумать, что после всесторонних исследований на про-
протяжении многих лет эта простая молекула уже ничем не может
удивить. Тем не менее конференции, посвященные химии витами-
витамина С, собирают большое число участников, и каждый раз всплы-
всплывают все новые и новые аспекты. Причина незатухающего инте-
интереса к химии витамина С объясняется тем фактом, что, несмо-
несмотря на простоту молекулы, наличие в ней ендиольной группиров-
группировки создает основу для сложных окислительно-восстановительных
процессов с участием стабильных промежуточных радикалов, на
которые сильно влияют свойства кислотных групп самой моле-
молекулы. Давно было известно, что L-аскорбиновая кислота легко
окисляется кислородом воздуха. Первый продукт этой реакции,
дегидроаскорбиновая кислота, еще сохраняет антискорбутное дей-
действие, но дальнейшее окисление приводит к необратимому распа-
распаду витамина. Механизм всех стадий этого процесса остается до
конца невыясненным, несмотря на пристальное изучение. Недав-
Недавно появилось много работ, посвященных взаимодействию витами-
витамина С с ионами металлов, особенно с ионами переходных метал-
металлов. Это открыло новые возможности в работе с L-аскорбиновой
кислотой, теперь не только в качестве сильного восстановителя,

10 Глава 1
но и в качестве комплексообразующего агента. Действительно,
окисление L-аскорбиновой кислоты кислородом или другими оки-
окислителями катализируется ионами переходных металлов, особенно
Cu(II), поэтому растворы витамина С иногда стабилизируют доба-
добавлением ЭДТА, которая образует комплексы с ионами металлов и
таким образом ингибирует катализ. Иногда витамин С участвует
в биохимических процессах не в одиночку, а совместно с другими
веществами, например с витамином Е. Исследования в области
витамина С достигли, по-видимому, некоего стабильного уровня.
В 1969, 1979 и 1989 гг. ежегодно публиковалось примерно одина-
одинаковое количество работ, посвященных различным аспектам химии
L-аскорбиновой кислоты. Таким образом, в течение последних два-
двадцати лет интенсивность исследований сохраняется на постоянном
уровне, и пока нет ни малейшего признака снижения интереса к
этому соединению.
Развитие аналитических методов обнаружения и количествен-
количественного определения имело решающее значение для выявления вита-
витамина С в природе й изучения его стабильности. Применявшиеся
первоначально биологические методы постепенно были вытеснены
химическими вследствие простоты, большей чувствительности, се-
селективности и воспроизводимости последних. Многие успешно ис-
используемые сегодня методы анализа основаны на применении вы-
высокоэффективной жидкостной хроматографии. Однако возмож-
возможности этих методов применения ограничены относительно низкой
чувствительностью обнаружения дегидроаскорбиновой кислоты в
присутствии L-аскорбиновой кислоты, что значительно затрудняет
количественное определение дегидроаскорбиновой кислоты в жи-
животных и растительных тканях. Ситуация аналогична и в случае
продуктов дальнейшего окисления. Поэтому существует настоя-
настоятельная необходимость в совершенствовании методов обнаруже-
обнаружения этих соединений, что позволило бы изучать механизм и ки-
кинетику окисления L-аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах,
определяя количество всех продуктов окисления.
Как известно, аскорбиновая кислота применяется в качестве
компонента фармацевтических препаратов. Обычно она использу-
используется не в чистом виде, а в смесях с другими веществами, которые
часто добавляются просто для улучшения вкуса. Однако большие
количества аскорбиновой кислоты используются в целях, которые
не так широко известны. Во многих работах было продемонстриро-
продемонстрировано ее воздействие на рост растений, в частности на прорастание
семян и рост корней. Опрыскивание раствором аскорбиновой ки-
кислоты эффективно защищает растения от вредного влияния озо-
озона, образующегося в процессе фотолиза некоторых компонентов

Введение 11
загрязненной атмосферы, особенно в больших городах. Витамин С
находит применение и в качестве добавки к кормам для домашних
животных, хотя большинство из них способны его биосинтезиро-
вать. У рыб, неспособных к биосинтезу аскорбиновой кислоты,
недостаток этого витамина проявляется в виде „синдрома сломан-
сломанного хребта": наблюдаются его искривление, нарушения в синтезе
коллагена, задержка роста и другие симптомы. Таким образом,
развитие прудового рыбоводства требует все больших количеств
аскорбиновой кислоты.
Говоря об использовании L-аскорбиновой кислоты в пищевой
промышленности, можно условно выделить два направления:
1. В качестве пищевой добавки с целью повышения питатель-
питательности. Добавление L-аскорбиновой кислоты компенсирует потери
витамина в процессе приготовления пищи либо просто повышает
природное содержание витамина. Так, добавление L-аскорбиновой
кислоты во фруктовый сок усиливает то, что заложено природой,
а добавление в искусственные фруктовые напитки улучшает вкус
и повышает питательность.
2. Добавление L-аскорбиновой кислоты в качестве антиоксидан-
та повышает кислотность продуктов и увеличивает срок их
хранения.
Свежее мясо обязано своим характерным красным цветом при-
присутствию таких комплексов железа, как миоглобин. Технологи-
Технологический процесс приготовления мясных продуктов включает доба-
добавление нитритов, что позволяет сохранить цвет мяса вследствие
реакции оксида азота с миоглобином. Добавление аскорбиновой
кислоты также улучшает цвет, вкус и запах мясных продуктов, а
также снижает количество используемых нитритов. Кроме того,
практически случайно было обнаружено, что аскорбиновая кисло-
кислота в одиночку или в комплексе с токоферолом ингибирует образо-
образование канцерогенных нитрозосоединений, не препятствуя в то же
время подавлению нитритом опасного микроорганизма Clostridium
botulinum.
L-Аскорбиновая кислота широко применяется в хлебопечении в
качестве разрыхлителя теста. Практически это приводит к улуч-
улучшению качества и увеличению объема выпекаемого хлеба, повы-
повышению эластичности и рыхлости теста. При хранении хлеб не за-
засыхает, так как улучшается поглощение влаги. Более того, срок
хранения хлеба увеличивается, поскольку мука с добавкой L-ас-
L-аскорбиновой кислоты по своим пекарским характеристикам при-
приближается к муке высшего сорта. Утешительно сознавать, что
продуктами разложения L-аскорбиновой кислоты в процессе хле-
хлебопечения являются углекислый газ, L-треониновая кислота

12 Глава 1
и 2,3-дикетогулоновая кислота, но ни в коем случае не щавеле-
щавелевая кислота. Во многих странах это единственный разрыхлитель,
использование которого разрешено. Все другие используемые раз-
разрыхлители теста являются окислителями, как, например, бромат
калия; L-аскорбиновая кислота — единственный восстановитель,
используемый для этой цели. Механизм действия витамина С все
еще остается тайной. Ясно, что в процессе приготовления
теста L-аскорбиновая кислота превращается в стабильную деги-
дроаскорбиновую кислоту.
В некоторых странах установлены максимально допустимые
количества L-аскорбиновой кислоты, добавляемые в качестве раз-
разрыхлителя. Величины колеблются от 200 мг/кг в Канаде до
20 мг/кг в Уругвае.
Другими областями промышленного применения ь-аскорбино-
вой кислоты являются реакции полимеризации, фотография, тех-
технология обработки металлов и даже внутривагинальная контра-
контрацепция. В большинстве этих применений использование L-аскор-
L-аскорбиновой кислоты в той или иной мере основано на ее восстанови-
восстановительных свойствах.
L-Аскорбиновая кислота обнаружена у всех представителей ра-
растительного мира, во всех частях растений, и часто в достаточно
больших количествах. Биохимия витамина С у растений до конца
не выяснена. Существует точка зрения, что L-аскорбиновая ки-
кислота — просто вторичный продукт клеточного метаболизма ра-
растений. Невероятно, чтобы такое вездесущее в растительном мире
соединение оказалось там почти случайно в качестве побочного
продукта каких-то процессов! Ну а если это действительно так —
эта случайность обернулась удачей.
Существует экспериментальное доказательство того, что ь-ас-
корбиновая кислота является основным предшественником винной
кислоты, содержащейся в винограде. Так, если незрелый вино-
виноград подкармливать ь-аскорбиновой кислотой, меченной 14С в по-
положении С-1, 72% введенной метки локализуется на атоме угле-
углерода карбонильной группы винной кислоты. Показано, что ато-
атомы углерода с С-1 по С-4 L-аскорбиновой кислоты участвуют в
построении молекулы винной кислоты; если же пометить поло-
положение С-6, можно зафиксировать отсутствие радиоактивной мет-
метки в винной кислоте. Однако процесс вызревания винограда от-
отнюдь не прост. Он зависит от множества факторов, включая и
развитие лозы, причем протекает по-разному в разных частях ра-
растения. Аналогичным образом было показано, что, например, у
герани, конечным продуктом биосинтетического цикла является
оксалат. Многие растения способны аккумулировать относитель-

Введение 13
но большие количества щавелевой кислоты, иногда даже в виде
кристаллов оксалата кальция. Самым известным аккумулятором
оксалата является ревень. Очевидно, у этих растений щавелевая
кислота также имеет своим предшественником L-аскорбиновую ки-
кислоту. Биосинтез самой L-аскорбиновой кислоты из D-глюкозы у
растений осуществляется посредством биохимических процессов,
отличных от тех, которые имеют место у животных, способных
к ее биосинтезу. У растений цикл биохимических превращений
включает окисление глюкозы по С-1, эпимеризацию по С-5 и со-
сохранение гидроксиметильной группы при С-6.
Как теперь известно, процесс фотосинтеза, жизненно важный
для всего живого на Земле, представляет собой сложную цепь био-
биохимических превращений, но до сих пор содержит ряд неясностей.
Установлено, что молекулярный кислород необходим для разви-
развития жизни, но в больших концентрациях оказывает неблагоприят-
неблагоприятное воздействие на целый ряд важных биохимических процессов,
в том числе на процесс фотосинтеза, ингибируя .работу хлоропла-
стов. При освещении хлоропластов может происходить распад та-
таких кислородсодержащих соединений, как пероксид водорода, с
образованием атомарного кислорода. Полагают, что присутствие
L-аскорбиновой кислоты в растениях препятствует этому процессу,
так как подавляет действие сильных окислителей.
Продолжаются споры на тему о биохимической роли L-ас-
L-аскорбиновой кислоты у животных, о причинах ее высокой концен-
концентрации в растениях, а также о том, кто первый открыл и выде-
выделил витамин С. Интерес к химии этого соединения не ослабевает,
и, несомненно, будет сделано еще немало открытий. Однако для
большинства людей наиболее интересными и спорными остаются
вопросы использования витамина С в медицине. В каких коли-
количествах следует его принимать? Помогает ли он при простуде?
Оказывает ли он положительный эффект в терапии рака? В по-
подобных спорах лучше всего утверждать только то, что известно
наверняка. Ясно, что витамин С жизненно важен для образова-
образования полноценного коллагена и потому способствует заживлению
ран. Только по одной этой причине полезно принимать витамин в
количествах, гораздо больших, чем это рекомендуется при цинге.
С другой стороны, значительное увеличение дозы не способству-
способствует усилению положительного эффекта. Даже витамины не сто-
стоит глотать десятками грамм! Нас часто спрашивают: какова же
оптимальная ежедневная доза? Все вышеизложенное и есть ответ
на этот вопрос.

Глава 2. Исторический очерк.
Роль витамина С
в профилактике и
лечении цинги
Ничто другое так убедительно не свидетельствует о важности ви-
витамина С для человеческого организма, как последствия его от-
отсутствия в течение даже относительно короткого периода време-
времени. Уже через несколько месяцев проявляются первые симптомы
чрезвычайно неприятной и в конечном итоге смертельной болез-
болезни — цинги. Сегодня нам трудно понять тот ужас, который ис-
испытывали перед загадочным недугом мореплаватели в средние ве-
века. Это было только одно из множества заболеваний, от которых
страдали моряки. Но в длительных морских экспедициях, стано-
становившихся все более частыми начиная с XIV в., болезнь, казалось,
возникала ниоткуда, без всякой видимой причины. Когда в 1497—
1499 гг. Васко де Гама впервые обогнул Мыс Доброй Надежды, он
потерял половину экипажа; с тех пор еще в течение четырех столе-
столетий цинга продолжала собирать свою смертельную дань с морских
путешественников.
Что же это за болезнь? Определение из учебников было бы
примерно таким: болезнь, вызывающая кровотечение в тканях,
кровоточивость десен, потерю зубов, анемию и общую слабость.
Однако свидетельства очевидцев доносят до нас более отталкива-
отталкивающую картину. Так, Томас Стивене в 1579 г. писал с корабля,
идущего из Лиссабона в Гоа:
„... Десны распухают до огромных размеров... ноги отекают, все те-
тело болит и настолько цепенеет, что невозможно шевельнуть ни рукой,
ни ногой, и смерть наступает от слабости; или их слабит и лихорадит,
и они умирают от этого... "
Отец Антонио де ля Асенсьон записал в своем дневнике во вре-
время экспедиции вдоль побережья Калифорнии в 1602 г.:
„... Первый отмечаемый симптом — боль во всем теле при малейшем
прикосновении... все тело, особенно ниже талии, покрывается красны-
красными пятнами... Чувствительность тела больных настолько велика, что
... лучшая помощь, которая может быть им оказана, — это не касать-
касаться даже их постельного белья... верхние и нижние десны распухают с
обеих сторон до таких размеров, что зубы невозможно сомкнуть. Зубы,
лишившиеся опоры, настолько расшатываются, что движутся при пово-

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 15
роте головы... силы покидают их, и они умирают совершенно внезапно,
замолкнув на полуслове".
Сегодня известно, что цинга — болезнь, вызванная недостат-
недостатком витаминов, и, очевидно, она сопутствовала человечеству на
протяжении всей его истории. Однако только длительные морские
путешествия раннего средневековья привлекли к ней особое вни-
внимание, хотя любые бедствия, сказывающиеся на снабжении продо-
продовольствием (например, осада), должны были бы также приводить
к росту заболеваемости цингой. Очевидно, можно выделить по
крайней мере три основные причины, препятствовавшие выявле-
выявлению лекарственного средства против цинги:
1. Недостаток информации в древней медицине
Тот факт, что потребление цитрусовых излечивает цингу, ско-
скорее всего был известен еще задолго до описываемых событий.
Винслоу и Дюран-Рейнолс ссылались на испанский медицинский
трактат XIII в., в котором апельсиновый и лимонный соки реш>
мендовались в качестве целебного средства для больных, страдаю-
страдающих цингой. Подобные рекомендации встречались на протяжении
и последующих четырех столетий, но так и не получили должного
распространения, так как нигде в мире широкие слои населения
не читали ученых трактатов. Потребовалось невероятно долгое
время для того, чтобы то, что сегодня настолько очевидно, было
признано официальной медициной.
2. Нестабильность витамина С
В последующих главах мы рассмотрим химизм окисления вита-
витамина С. Давно было известно, что антискорбутное действие овощей
и фруктов снижается при их хранении вледствие потери витами-
витамина С из-за множества окислительно-восстановительных процессов
под действием кислорода воздуха. Этот факт препятствовал ис-
использованию овощей, фруктов и фруктовых соков для профилак-
профилактики и лечения цинги вплоть до начала XX в.
3. Статистика заболеваемости
Цинга воспринималась как болезнь относительно узкого слоя
населения. Считалось, что она не поражает богатых и известных
людей. Но позже мы увидим, что в зимние месяцы случаи заболе-
заболевания отмечались и среди аристократов. Более того, заболевали
даже члены королевских семей, хотя цингу тогда еще и не умели
распознавать. Цингой редко болели горожане. Все это в совокуп-
совокупности с отсутствием понимания патологии означало, что цинга не
была „модной" болезнью, владевшей умами медицинских светил.

16 Глава 2
Один из первых отчетов о лечении цинги можно найти в работе
Хаклита „Принципы навигации", опубликованной в 1600 г. Автор
описывает события, происходившие в экспедиции Жака Кортье на
остров Ньюфаундленд в 1535 г.
„Некоторые совсем обессилили... у других вся кожа от лодыжек до
шеи была покрыта бордовыми кровоподтеками. Изо рта несло зловони-
зловонием, а десны сгнили вплоть до корней зубов, да и зубы почти все выпали.
Однажды капитан, обдумывая наше печальное положение, вышел про-
прогуляться за ворота форта. Вдруг он увидел отряд аборигенов из Ста-
даконы, и среди них был Домагая. Десять-двенадцать дней назад он
тоже был очень болен: у него были распухшие колени, усохшие муску-
мускулы, испорченные зубы, гниющие и зловонные десны. Увидев его живым
и здоровым, капитан необычайно обрадовался, надеясь узнать, как то-
тому удалось излечиться, и тем самым помочь своим людям. Когда отряд
приблизился, капитан спросил Домагаю об этом, и тот ответил, что
пил сок и отвар из листьев какого-то дерева. Тогда наш капитан спро-
спросил, не растет ли оно поблизости... Домагая послал двух женщин, они
принесли десять-двенадцать веток и показали, как приготовить отвар,
который следует пить каждый день. На их языке дерево называется
Ammeda или Hannedew, очевидно, это был сассафрас. Капитан прика-
приказал приготовить напиток для своих людей, но никто не мог отважиться
попробовать его, за исключением одного-двух человек. Глядя на них,
и другие сделали то же самое. Вскоре их здоровье улучшилось, а за-
затем наступило и полное исцеление. Как только открылась целебная
сила этого лекарства, оно стало предметом непрерывной борьбы: лю-
люди готовы были поубивать друг друга, ссорясь из-за того, кто первым
выпьет напиток. Дерево размером с огромный дуб за пять-шесть дней
было ободрано догола. Если бы все лекари Монпелье и Ловы оказались
здесь со всеми своими снадобьями, они и за год не принесли бы столько
пользы, сколько одно это дерево за шесть дней. Все, кто пользовался
им, милостью Божьей выздоровели".
В случае описываемых событий диагноз не вызывает сомнений.
Однако основной проблемой для судовых медиков оставалось то,
что моряки страдали множеством различных заболеваний, вызы-
вызываемых разнообразными причинами. Они были плохо описаны, и
зачастую было трудно, а то и просто невозможно поставить точ-
точный диагноз. В результате многие случаи цинги оставались нерас-
нераспознанными, что затрудняло лечение.
Одно из первых описаний цинги на английском языке можно
найти в первом издании A589 г.) тех же „Принципов навигации"
Хаклита, где говорится о том, что в 1582 г. на судне, возвраща-
возвращающемся из Магелланова пролива, два человека умерли почти у
родных берегов.
Пионерами дальних морских экспедиций были испанцы и пор-
португальцы. Начало освоения Мирового океана англичанами было

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 17
положено кругосветным плаванием Дрейка в 1577-1579 гг. Так
же как испанцы и португальцы, английские моряки страдали от
цинги. И снова мы встречаемся со ссылками на эффективное ле-
лечение этой болезни с помощью различных фруктов и растений.
Так, судовой журнал кругосветной экспедиции Томаса Кавендиша
A586 г.) пестрит упоминаниями о необходимости свежих фруктов,
и в этом плавании было относительно мало случаев заболевания.
Из отчета сэра Ричарда Хокинза об экспедиции 1593 г. мы мо-
можем почерпнуть сведения о том, насколько быстро настигала цин-
цинга морских путешественников. Плавание началось в апреле, а в
августе, когда мореплаватели достигли экватора, часть команды
уже слегла от цинги. К октябрю на судне осталось только четы-
четыре здоровых человека. Ситуацию удалось спасти в Бразилии, в
то время португальской колонии, где в изобилии были апельсины
и лимоны. В качестве профилактического средства наряду с ци-
цитрусовыми Хокинз рекомендовал и сильно разбавленную серную
кислоту, а наибольшую пользу приписывал „воздуху земли", ибо
море есть природная среда обитания для рыб, но никак не для
человека!
Несомненно, что факты исцеления цинги с помощью фрукто-
фруктовых соков получали все большую известность. Отчет об экспеди-
экспедиции сэра Джеймса Ланкастера на остров Суматра в 1601 г. недву-
недвусмысленно свидетельствует о пользе апельсинов и лимонов:
„... Причина хорошего самочувствия людей генерала кроется в том,
что он приказал взять на борт бутыли с лимонным соком. Каждое утро
на протяжении всего путешествия он давал каждому по три полных
ложки... С помощью этого средства генерал спас многих... "
Ост-Индская компания настоятельно рекомендовала всем экс-
экспедициям, которые она финансировала, иметь среди запасов про-
продовольствия лимонную воду. Даже в 1626 г. все еще шли споры о
том, что полезнее при заболевании цингой: тамаринд или другие
фрукты, но суда Ост-Индской компании неизменно снабжались
фруктовыми соками.
Предполагаемые причины
возникновения цинги
В этом месте стоит сделать паузу в обсуждении эволюции пред-
представлений о противоцинготных средствах и рассмотреть предпола-
предполагаемые причины заболевания. Не претендуя на исчерпывающее
изложение этой темы, осветим некоторые ранние теории.

18 Глава 2
Одним из самых первых предположений было то, что цинга
является болезнью селезенки. Представления позднего средневе-
средневековья о функционировании человеческого организма и причинах
недомоганий абсолютно отличались от сегодняшних, хотя, как и
теперь, полагались абсолютно верными. В медицине средних веков
мало что изменилось со времен древних греков, чьи медицинские
познания пользовались самым большим уважением. Гиппократ
жил в 460-377 гг. до н. э. и был современником Сократа. Пре-
Преподавание в медицинской школе Гиппократа основывалось на так
называемом сборнике Гиппократа, который состоял из 60 текстов.
Авторство большинства из них приписывают самому Гиппократу,
но туда вошли произведения и других древнегреческих врачей, на-
например зятя Гиппократа Полибия. Древнегреческие медики имели
весьма туманные представления о строении и функционировании
различных частей человеческого тела. Особенно непонятной для
них оставалась природа и функция жизненно важных органов, и,
конечно, они ничего не знали о кровообращении. Им был известен
тот факт, что человеческий организм секретирует жидкости. Бы-
Было очевидно, что они как-то связаны с болезнями: потеря крови
вызывает болезнь и в конечном итоге смерть, выделения из но-
носа — признак общего переохлаждения и других заболеваний, у
больных часто наблюдается рвота, и так далее. Согласно теории,
сформулированной древнегреческими врачами, организм подвер-
подвержен влиянию четырех содержащихся в нем жидких сред или гу-
моров: кровь, черная желчь, желтая желчь и слизь. Соотношение
между жидкостями определяет состояние здоровья человека. Ка-
Каждый гумор соотносится с определенным типом темперамента:
кровь — сангвинический, или оптимистический,
черная желчь — меланхолический, или мрачный,
желтая желчь — холерический, или раздражительный,
слизь — флегматичный, или умеренный.
Полагали, что эти жидкости вырабатываются различными орга-
органами: сердце продуцирует кровь, селезенка — черную желчь, пе-
печень — желтую желчь, мозг — слизь. Исходя из учения о четырех
стихиях (воздух, вода, земля, огонь) и их первичных качествах (те-
(тепло, холод, влажность, сухость), каждому гумору приписывались
определенные физические свойства: кровь — горячая и влажная,
черная желчь — холодная и сухая, желтая желчь — горячая и
сухая, слизь — холодная и влажная (рис. 2.1).
Терминология гуморальной патологии используется и сегодня,
когда мы говорим о человеке, что он меланхолик, флегматик, хо-
холерик, сангвиник, или называем больного печеночником. Счита-

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 19
холерик сангвиник
кровь
желтая желчь
сердце
меланхолик
селезенка
черная желчь
Рис. 2.1. Теория четырех гуморов.
лось, что цинга вызывается нарушениями функции селезенки, ко-
которая у цинготных больных набухает и затвердевает. Вследствие
этого черная желчь якобы не может очиститься в процессе ре-
рециркуляции, что и проявляется в виде симптомов болезни. Не-
Недостатком этой теории, не говоря о ее полной несостоятельности,
является то, что она не указывала пути к исцелению. Нарушение
баланса черной желчи связывалось с приступами меланхолии, по-
поэтому цингу пытались лечить, улучшая настроение пациентов. А
этого можно было добиться, обеспечив больному приятное окру-
окружение, свежий воздух и все то, чего человек лишен в тесноте огра-
ограниченного пространства корабля.
Значение химических процессов в лечении и понимании причин
возникновения патологических состояний сегодня ни у кого не вы-
вызывает сомнений. Вряд ли можно говорить о существовании химии
как науки в XVI-XVII вв., но некоторые идеи о взаимодействии ме-
между субстанциями, приемлемые и сегодня, постепенно дошли до
нас именно благодаря алхимикам. Одна из них заключается в том,
что вещества можно классифицировать как кислоты и щелочи.
Конечно, тогда не существовало определения кислот и щелочей,

20 Глава 2
которое мы имеем сегодня, но было известно, что поодиночке они
могут оказывать разрушительное действие на человеческий орга-
организм. Полагали, что процесс пищеварения есть не что иное, как
реакция между кислотами и щелочами. Нарушение пищеварения
приводит к избытку в организме, скажем, кислоты: возникшее
патологическое состояние следует лечить щелочным препаратом.
Другой тип расстройства может привести к нарушению равновесия
щелочных условий, в этом случае прописывалась кислота. Цинга
рассматривалась как смешанный тип патологии, так как характер-
характерные для болезни язвы считались атрибутом повышенной кислот-
кислотности, а зловонное дыхание приписывалось нарушению щелочного
баланса. Таким образом, рекомендовалось принимать как кислот-
кислотные, так и щелочные снадобья, причем лечение сопровождалось
обильным кровопусканием, которое традиционно считалось бла-
благотворным при различных недугах и с большим энтузиазмом ис-
использовалось веками. Что касается кровопускания, его польза
признавалась и в середине XIX в.
В известном смысле цинга была болезнью империй. Страны с
территориальными амбициями, такие, как Испания, Португалия,
Британия, должны были содержать мощный флот для разведки
дальних территорий, расширения пределов своих империй и за-
защиты отдаленных колоний. Британский флот начал выступать в
такой роли с конца XVII в. И с этого времени основной пробле-
проблемой флота становится цинга. Война с Испанией, начавшаяся в
1740 г., потребовала от британского флота присутствия на огром-
огромных территориях для захвата испанских кораблей, везущих со-
сокровища из южноамериканских и иных колоний. И у английских
моряков, и у их испанских и португальских коллег опыт был оди-
одинаково печален: спустя несколько месяцев, проведенных на море,
проявлялись первые признаки цинги. Наряду с пониманием поль-
пользы свежих овощей и фруктов широко бытовало заблуждение об
эффективном лечении заболевания посредством всего „хорошего":
свежего воздуха, хорошего питания, умеренного климата. Стан-
Стандартным лекарством, которое часто прописывалось при лечении,
был так называемый купоросный эликсир — сильно разбавленная
серная кислота, содержащая спирт, сахар и ароматические добав-
добавки для улучшения вкуса. Нам сегодня абсолютно ясно, что для
преодоления этих заблуждений, которые не исключали и верных
представлений о способах лечения цинги, необходимо было четко
продемонстрировать преимущества использования в качестве ле-
лекарственного средства свежих овощей и фруктов. То есть необхо-
необходимы были, как мы сказали бы сегодня, клинические испытания.
Нечто очень близкое к этому и проделал Джеймс Линд.

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги
Джеймс Линд
21
Джеймс Линд родился в 1716 г. в Эдинбурге. Его предки были
родом из Далрая в графстве Эршир. По удивительному совпаде-
совпадению именно в Далрае сегодня работает предприятие фирмы Roche
Products, производящее ежегодно тысячи тонн L-аскорбиновой ки-
кислоты. В возрасте пятнадцати лет Линд был отдан в учение к
местному хирургу. Он осваивал свою профессию таким же обра-
образом, как, скажем, подмастерье плотника: много наблюдал и слу-
слушал, прежде чем его постепенно стали допускать к самостоятель-
самостоятельной работе. В 1739 г., когда ему было двадцать три года, он посту-
поступил на службу в британский флот в качестве помощника судового
хирурга. В возрасте тридцати лет Линд становится хирургом на
судне „Salisbury" и вскоре дважды подряд, в 1746 и 1747 гг., стал-
сталкивается со вспышками цинги. Во время второй вспышки он и
осуществил эксперимент по проверке эффективности существую-
существующих в то время способов лечения цинги, т. е. заложил основы того,
что сегодня мы называем клиническими испытаниями.
Джеймс Линд A716-1794)
(библиотека Веллкомовского института, Лондон)

22 Глава 2
Таблица 2.1. Испытания Джеймса Линда различных способов лечения
цинги
Группа Лечение
1 1 кварта сидра
2 25 капель купоросного эликсира трижды в день
3 Две полные ложки уксуса перед приемами пищи
4 1/2 пинты морской воды
5 2 апельсина и 1 лимон
6 Паста, содержащая чеснок, семена горчицы и др.
Линд взял двенадцать человек, больных цингой, и велел кор-
кормить их одинаковой пищей. Пациенты были разбиты на шесть
групп по два человека в каждой, и с каждой группой проводил-
проводился определенный курс лечения (табл. 2.1). Апельсинов и лимонов
хватило только на шестидневный курс, но пациенты, получавшие
их, вскоре оправились настолько, что смогли вернуться к своим
повседневным обязанностям. У пациентов, получавших сидр, к
концу второй недели гниение десен несколько уменьшилось и уже
не наблюдалось такой утомляемости и слабости. Другие курсы
лечения дали весьма незначительный эффект или такового вооб-
вообще не имели. Результаты этого эксперимента позволили Д. Линду
прийти к заключению, что „апельсины и лимоны являются наи-
наиболее эффективным лекарственным средством от этой болезни на
море". В 1748 г. Линд оставил службу и вернулся в Эдинбург, где
в 1750 г. был избран членом Королевского медицинского колле-
колледжа. В 1758 г. он начинает практиковать в новом военно-морском
госпитале в Госпорте недалеко от Портсмута, который и сегодня
является действующим лечебным учреждением. Строительство
этого госпиталя было следствием возросшей заболеваемости в Ко-
Королевском флоте в то время.
В 1753 г. Линд опубликовал свой знаменитый труд, озагла-
озаглавленный „Трактат о цинге в трех частях, содержащий исследова-
исследование природы, причин возникновения и лечения этого заболевания,
а также критический и хронологический обзор публикаций". Вто-
Второе издание вышло в свет в 1757 г.
В книге представлен прекрасный обзор практических знаний
о цинге, но теоретические обоснования причин возникновения бо-
болезни не выдерживают никакой критики. Даже в 1953 г. на сим-
симпозиуме, посвященном двухсотлетнему юбилею трактата, не было
сделано ни малейшей попытки интерпретировать эти теоретиче-
теоретические представления, в основе которых лежит идея о „засорении"

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 23
кожных пор, служащих якобы для избавления организма от не-
нежелательных „жидкостей и испарений".
Линд рекомендовал иметь на кораблях обширные запасы све-
свежих овощей, апельсинов и лимонов, но даже он не пришел к убе-
убеждению, что овощи и фрукты могут служить для профилактики
цинги.
Однако никто из авторитетных людей не прислушивался к со-
советам доктора Линда. Очевидно, он не обладал достаточным влия-
влиянием в официальных медицинских кругах. Прошло много времени,
прежде чем появился человек, пользующийся таким влиянием, —
сэр Гилберт Блейн.
Сэр Гилберт Блейн
Влияние британского флота на развитие методов лечения и про-
профилактики цинги повысилось с назначением в 1781 г. Гилберта
Блейна главным медиком флотилии под командыванием адмира-
адмирала Родни. Блейн родился в 1749 г. и получил медицинское образо-
образование в Эдинбурге и Глазго. После присуждения степени магистра
он практиковал как лечащий врач и заслужил прекрасную репу-
репутацию, которой был обязан своей дружбой с адмиралом Родни.
Проведя десять месяцев во флотилии, Блейн подготовил и отпра-
отправил в адмиралтейство записку о росте числа несчастных случаев.
За год флотилия потеряла 1600 человек, причем только 60 из них
погибли в результате военных действий. И это при том, что во фло-
флотилии было всего 12 000 человек! Среди заболевших было много
случаев со смертельным исходом, и несомненно, многих унесла в
могилу цинга. Блейн констатировал:
„... Цингу, одну из основных болезней, которыми страдают моряки,
можно надежно предотвращать и излечивать овощами и фруктами, в
частности, апельсинами и лимонами".
В записке рекомендовалось организовать снабжение кораблей
свежими фруктами, так как „.. .каждые пятьдесят апельсинов со-
сохранят для флотилии лишнюю пару рук".
Возвратившись в 1782 г. вместе с адмиралом Родни в Лондон,
Блейн отправился затем в Вест-Индию, где провел последующие
два года и уже никогда больше не возвращался на море.
И все-таки неразбериха продолжалась. Несмотря на недвусмы-
недвусмысленные утверждения Блейна об эффективности свежих фруктов,
вопреки весомым практическим доказательствам его правоты со-
совет больных и раненых моряков отверг все предложения медиков
раз и навсегда решить проблему цинги. В качестве оружия в борь-

24
Глава 2
Сэр Гилберт Влейн, член Королевского общества A749-1834)
(Королевский медицинский колледж, Лондон)
бе с цингой преимущество отдавалось другим продуктам питания.
Пиво, черная патока, свежий хлеб — все находило своих сторон-
сторонников. Интересно, что иногда и эти средства оказывали явный
эффект. Даже Гилберт Блейн, уже вернувшись к гражданской
жизни, отмечал в своей работе „Наблюдения за болезнями моря-
моряков" антискорбутное действие некоторых других продуктов, в том
числе и черной патоки.
И тут, к счастью, Гилберт Блейн становится придворным ме-
медиком принца Уэльского. Это дало ему положение в обществе и
связи, позволявшие высказывать свою точку зрения на способы ле-
лечения цинги, к которой прислушивались. Теперь он мог благодаря
дружбе с адмиралом Гарденером получить одобрение советом свое-
своего предложения о снабжении лимонным соком корабля флотилии,
идущего в Ост-Индию. В этом плавании ни один человек не умер
от цинги, а те, кто все-таки заболел, очень быстро вылечились с
помощью апельсинового сока. С 1795 г., когда Блейн стал членом

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги
25
совета, британский флот уже регулярно снабжался лимонным со-
соком. Была установлена ежедневная доза — три четверти унции
на человека, и с 1796 г. заболеваемость резко упала. Цинга пере-
перестала быть основной проблемой флота. Это случилось через два
года после смерти Джеймса Линда и только через пятьдесят лет
после его знаменитых клинических испытаний. В 1812 г. Блейн
был возведен в дворянство, а в 1834 г. незадолго до своей смерти
был избран действительным членом Королевского общества.
По-разному сложились судьбы этих двух людей. Линд умер
в 1795 г., за одинадцать лет до этого удалившись от дел и так
и не дождавшись признания своих работ. Однако Блейн по до-
достоинству оценил наиболее выдающиеся результаты деятельности
Линда. Благодаря своему высокому общественному положению
он смог претворить идеи Линда в жизнь и добиться изменений в
продовольственной политике адмиралтейства. Тысячи людей ока-
оказались обязанными своими жизнями этим медикам, и имена обоих
по праву занимают почетное место в истории медицинской науки.
:л *•>
Е. Л. Мосс, акварель.
Ежедневная раздача лимонного сока
во время арктической экспедиции 1875 г.

26 Глава 2
Благодаря главным образом Блейну и Линду цинга на море
была побеждена. Это можно было бы считать счастливым концом
печальной истории, но в XIX в. разразились трагические события,
переместившие центр внимания к этой болезни с моря на сушу.
Цинга на суше
В Северной Европе овощи и фрукты всегда были в недостатке в
зимние месяцы. Должно быть, на протяжении всей истории на-
население Британских островов в холодное время года находилось
на грани заболевания цингой. Ситуация усугублялась в христиан-
христианских странах, где строго соблюдался шестинедельный пост перед
Пасхой. Когда Пасха была ранней, она по времени совпадала толь-
только с появлением первых свежих овощей. Но аристократы считали
овощи пищей, пригодной только для низших классов, так как они
растут в „грязной" земле. Поэтому с приходом зимы аристократы
чаще заболевали цингой. Иными словами, цинга на суше была в
значительной степени сезонной болезнью, появляющейся зимой и
исчезающей с приходом весны. Эти факты были приведены Сю-
Сюзанной Мак-Лин Кибетт в доказательство того, что загадочная бо-
болезнь, которой в последние десять лет жизни страдал Генрих VIII,
была на самом деле цингой. Очевидно, она была вызвана потребле-
потреблением в зимние месяцы пищи, не содержавшей витаминов, и строгим
постом весной. В своем рационе питания англичане делали упор
на мясо птиц и животных, а фрукты есть опасались, так как счи-
считалось, что они вызывают сыпь на коже и лихорадку. В последние
десять лет жизни Генрих невероятно располнел. Он тяжело стра-
страдал от язв на ногах, пятен на теле и лихорадки, был подвержен
резкой смене настроений, — все эти симптомы с большой долей ве-
вероятности указывают на цингу. Любопытной особенностью цинги
является то, что человек может хорошо питаться с точки зрения
количества потребляемой пищи и даже иметь избыточный вес и
все-таки быть безнадежно больным.
Генрих умер 28 января 1547 г. Время года, когда это произо-
произошло, наводит на мысль о том, что именно цинга была основной
причиной его смерти. И это далеко не единственный случай, когда
характерные симптомы наблюдались у представителей аристокра-
аристократии. Очень вероятно, что Яков I и его жена также страдали этим
заболеванием, которое так и осталось недиагностированным сре-
среди бесчисленных недугов, веками мучивших население Северного
Хэмпшира. Однако вплоть до XIX в. не подозревали о существо-
существовании болезни на суше, так как все внимание было приковано к
случаям цинги на море.

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 27
Картофель был завезен в Западную Европу по историческим
меркам относительно недавно, но его питательная ценность уже
неоднократно оспаривалась. Многие считают, что картофель из-
за высокого содержания углеводов следует исключать из рацио-
рациона питания людей, следящих за своим весом. Карпентер и дру-
другие авторы неоднократно подчеркивали важность этого скромно-
скромного овоща в профилактике и лечении цинги. В XIX в. тюрьмы
наряду с больницами были местом, отнюдь не способствовавшим
сохранению здоровья. В то время (а, возможно, и до сих пор) ча-
частью философии пентенциарной системы было убеждение в том,
что преступник должен страдать не столько от потери свободы,
сколько от лишения комфорта и хорошего питания. Прямым ре-
результатом этого были периодические вспышки цинги во всех ан-
английских тюрьмах. Начальство любой тюрьмы вставало перед
дилеммой: как обеспечить заключенным такое питание, которое,
с одной стороны, было бы достаточным для предотвращения бо-
болезни, а с другой — не могло рассматриваться общественностью
как слишком роскошное. Снижение правительственных субсидий
отнюдь не является феноменом конца XX в.: начальники тюрем
периодически получали приказы урезать и без того скудный ра-
рацион своих подопечных. Когда это случалось, в первую очередь
урезалось потребление картофеля. Ясно, что такая политика не
могла не способствовать возникновению цинги. Анализ продоволь-
продовольственного снабжения тюрем того времени, приведенный в отчетах
инспекторов тюрем, показал, что там, где заключенные получали
картофель, цинги не было. В результате картофель был реко-
рекомендован в качестве составной части тюремного меню. Это было
вполне приемлемо, так как картофель давал хорошие урожаи и
обходился дешевле, чем свежие овощи. По этой же причине он
составлял основу питания беднейших слоев населения Ирландии.
Лето 1845 г. выдалось особенно холодным и дождливым даже
для Британских островов. В тот год дожди заливали всю северную
Европу. На посадки картофеля обрушилась болезнь: листья свер-
свернулись и почернели, а клубни деформировались и обесцветились.
При хранении такой картофель быстро сгнивал. Под влиянием
дождливой погоды болезнь картофеля распространилась на всю
северную Европу, и половина урожая в тот год погибла. Положе-
Положение осложнилось тем, что урожай погиб и в следующем, 1846 г.
Разразился страшный голод, который особенно сильно ударил по
Ирландии, где картофель был основным продуктом питания. Лю-
Люди слабели, начался тиф, унесший множество жизней. Вскоре
появилась и цинга. Это было полной неожиданностью для офи-
официальной медицины, несмотря на очевидные доказательства роста

28 Глава 2
заболеваемости при отсутствии в рационе питания картофеля, уже
полученные в английских тюрьмах.
Когда неверные теории получают официальную поддержку,
они, к сожалению, становятся основой практики. Согласно одной
из теорий того времени, цинга возникала вследствие недостатка в
организме белка. Поводом для этого послужили ошибочные пред-
представления о том, что же есть общего у продуктов, обладающих
антискорбутным действием. Результатом применения этой теории
на практике была, конечно, снова цинга. И все же, несмотря на
еще одну неверную интерпретацию причин заболевания, наконец
стало ясно, что в некоторых продуктах питания содержится не-
некое вещество, отсутствие которого в рационе и приводит к его воз-
возникновению. Иными словами, сегодня мы говорим, что цинга —
болезнь, обусловленная неполноценностью питания. Аналогичные
умозаключения вызвали к жизни еще одну теорию того времени,
утверждавшую, что цинга является следствием недостатка калия
в пище.
Тем временем в 1848 г. был получен нормальный урожай кар-
картофеля, и цинга практически исчезла. Социальные последствия
голода тех лет ощущаются, особенно в Ирландии, еще и сегодня,
спустя почти 150 лет.
Снабжение продовольствием всегда ухудшается во время во-
военных действий, и все войны, которые периодически вспыхивали
на протяжении XIX в., собирали свой урожай жертв цинги. Во
время гражданской войны в Америке 25% пленных, умерших в
Андерсонвильской тюрьме, унесла в могилу цинга. Цинга убила
многих при осаде Парижа в 1870 г., сильная вспышка заболева-
заболевания наблюдалась в Крымскую войну A854-1856). Среди больных
и раненых солдат, за которыми ухаживала Флоренс Найтингейл,
многие страдали от цинги, так как обычным эпизодом любой вой-
войны был сбой с доставкой продовольствия.
Цинга представляла большую проблему и в XX в. до тех пор,
пока не было обнаружено и выделено вещество, составляющее ан-
антискорбутное начало пищи.
Исследование Арктики и
Антарктики
В конце XIX — начале XX вв. последними неисследованными
областями на Земле оставались Арктика и Антарктика. На про-
протяжении всего XIX в. было много попыток освоения Арктики.
Типичный маршрут таких экспедиций проходил вокруг мыса Горн,

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги 29
вдоль побережья Америки и затем вдоль северных берегов Аляски.
Такое плавание, подробно описанное Карпентером, было предпри-
предпринято судном „Investigator". Корабль, как и многие другие, оказал-
оказался затертым льдами. В таких ситуациях, продолжавшихся часто
по нескольку лет, путешественников настигала цинга даже при
наличии продуктов, которые, как считалось, обладали антискор-
антискорбутным действием. Ко времени первой экспедиции Скотта в Ан-
Антарктику широкое распространение получила идея о том, что цин-
цинга вызывается первичными продуктами разложения мяса, так на-
называемыми птомаинами. Продовольственные запасы экспедиции
Скотта были тщательно подобраны таким образом, чтобы свести
количество птомаинов к минимому. И это в 1901 г., в начале XX в.!
В сентябре 1902 г. появился первый заболевший. Среди запасов
провианта еще были соки и свежие овощи, и больной выздоровел.
В этом же году при попытке проникнуть как можно дальше на
юг симптомы цинги обнаружились у Скотта и Шеклтона. По воз-
возвращении они оправились, а их выздоровление было приписано
употреблению в пищу сырого тюленьего мяса.
В 1910 г. Скотт предпринял свою знаменитую и ставшую по-
последней в его жизни экспедицию к Южному полюсу. Среди запа-
запасов продовольствия был и фруктовый сок, но людям не сказали,
что его необходимо регулярно пить. Свежее мясо сначала име-
имелось в изобилии. Нет сомнений, что в этой экспедиции лейтенант
Эдвард Эванс (позже адмирал лорд Эванс) перенес цингу. У нас
нет доказательств того, что именно цинга свела в могилу Скот-
Скотта, Эванса, Оатса и Вильсона, хотя обстоятельства смерти Эванса
таковы, что это действительно могло быть так. Но это предполо-
предположение в то время расценили бы как скандальное.
Детская цинга
Во второй половине XIX в. усилилась тенденция как можно рань-
раньше отнимать младенцев от материнской груди. Молоко матери
заменялось сухарями и „концентрированным молоком". Многие
такие младенцы были детьми состоятельных родителей, которые
были бы потрясены, узнав, что их отпрыски заболели цингой в ре-
результате плохого питания.Больные дети испытывали сильные боли
при малейшем прикосновении к телу. Маленькая пациентка док-
доктора Барлоу скончалась в марте 1874 г., не дожив и до двух лет.
Вскрытие показало, что надкостница полностью отделилась от ко-
костей, а образовавшееся пространство заполнено сгустками крови.
Был поставлен диагноз — цинга, и с тех пор детскую цингу ста-
стали называть болезнью Барлоу. Много аналогичных случаев было

30 Глава 2
зафиксировано в Англии, Америке и Германии. Цинга часто на-
накладывалась на рахит и иногда принималась за врожденный си-
сифилис. Интересно, что один из наиболее характерных симптомов
цинги, кровоточивость десен, у многих детей не наблюдался просто
из-за отсутствия у них зубов. Барлоу лечил детей сырой рубленой
говядиной, парным молоком и апельсиновым соком; улучшение
обычно наступало очень быстро.
Неудачи в борьбе с цингой даже в начале этого столетия объ-
объяснялись стойким нежеланием признать цингу болезнью непол-
неполноценности питания. Споры о причинах заболевания и необходи-
необходимой диете не утихали до тех пор, пока не удалось идентифици-
идентифицировать антискорбутный фактор и выделить его из натуральных
природных продуктов питания, а также продемонстрировать его
эффективность в лечении болезни. Но прежде чем это случилось,
прошло более четверти столетия. Все эти двадцать пять лет уче-
ученые постепенно приближались к разгадке тайны неуловимого ан-
антискорбутного вещества.
События, приведшие к открытию
витамина С
Почти минуло первое десятилетие XX столетия, когда, наконец,
было признано, что свежие овощи и фрукты содержат некое веще-
вещество или вещества, необходимые для нормальной жизнедеятель-
жизнедеятельности человека. При исследованиях цинги сложность заключа-
заключалась в том, что многие лабораторные животные, например крысы,
ею не заболевали. Сегодня известно, что причина этого кроет-
кроется в способности многих животных биосинтезировать собственный
витамин С. В 1907 г. Аксель Хольст A860-1931) и Теодор Фре-
лих опубликовали свою знаменитую работу, посвященную иссле-
исследованию причин возникновения цинги, которая была выполнена
на морских свинках. Хольст занимал должность профессора ги-
гигиены и бактериологии в университете Христиании (Осло). Вы-
Выбор морских свинок для проведения этих работ может показаться
сегодня странным, поскольку вездесущая крыса заполонила все
современные биологические лаборатории. Но в конце XIX в. кры-
крыса считалась неприятным грязным животным, тогда как морская
свинка была любимицей детей, удобной и дешевой в содержании.
Последнее обстоятельство было особенно важным, так как тогда
исследовательские работы не финансировались так щедро, как (по
крайней мере теоретически) сегодня. Выбор оказался исключи-
исключительно удачным, поскольку морская свинка — одно из немногих
млекопитающих, утративших способность (или никогда на обла-

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги
31
давших ею) биосинтезировать витамин С. Хольст и Фрелих содер-
содержали своих свинок на рационе, который вызывал полиневрит у
голубей. Однако появившиеся симптомы заболевания у морских
свинок — кровоизлияния в мышечных тканях, ломкость костей и
кровоточивость десен — абсолютно не были похожи на признаки
полиневрита. Фрелих сталкивался прежде со случаями детской
цинги и сразу обратил внимание на сходство патологических изме-
изменений у морских свинок и у больных детей. Это дало возможность
исследовать различные продукты питания, с тем чтобы выяснить
их антискорбутную активность. Прежде всего окончательно бы-
была продемонстрирована эффективность свежих овощей и фруктов.
Было показано, что свежий картофель служит надежной защитой
от цинги, тогда как сушеный картофель такой способностью не
обладает; и вообще, тепловая обработка овощей и фруктов сильно
снижает их антискорбутную активность. Единственным результа-
результатом этой работы стал вывод о том, что цинга является следствием
неполноценного питания.
Аксель Хольст A860-1931)
(фотография предоставлена доктором Р. Форбзом,
Иллинойсский университет)

32 Глава 2
Фредерик Гоуленд Хопкинс был первым профессором биохимии
в Кембриджском университете. Он пристально изучал влияние
сбалансированного питания на рост крыс. Хотя их рацион вклю-
включал очищенные белки, жиры, углеводы и минеральные соли, эф-
эффект был катастрофическим. Однако добавление только неболь-
небольших количеств коровьего молока приводило к полному выздоро-
выздоровлению. Стало ясно, что при здоровом питании в организм с пищей
поступает целый ряд каких-то веществ. В 1912 г. Казимир Функ
из Листеровского института в Лондоне пришел к выводу, что бери-
бери, полиневрит у птиц, водянка, цинга и пеллагра развиваются
вследствие недостатка в пище азотсодержащих веществ. Он пола-
полагал, что все эти вещества являются аминами, и назвал их „vital
amines" (жизненно важные амины), или сокращенно „vitamines".
Со временем, как это часто случается с терминами, буква „е" бы-
была утрачена, и сегодня мы называем эти вещества „vitamins" —
витаминами.
И все-таки даже после этого открытия список ложных теорий
о причинах заболевания цингой продолжал пополняться. В 1917 г.
Макколлум отверг идею о том, что цинга является болезнью не-
неполноценности питания и выдвинул свою теорию, гласившую, что
цингу вызывают запоры, обусловленные составом пищи, которые
якобы приводят к бактериальному заражению организма через
стенки слепой кишки.
Первая мировая война ускорила решение вопроса о причинах
заболевания цингой по крайней мере на два года. Это было об-
обусловлено тем, что, во-первых, многие исследователи получили
возможность своими собственными глазами наблюдать разруши-
разрушительные последствия цинги на фронте. Во-вторых, в отсутствие
мужчин женщины стали выполнять многие мужские обязанности.
Так, в Листеровском институте в Лондоне оставшиеся женщины
под руководством Генриетты Чик выполняли обширную научную
программу по исследованию влияния факторов питания на про-
профилактику цинги и бери-бери. Самым важным при выполнении
этих экспериментов было обеспечить морским свинкам тщатель-
тщательно сбалансированное питание, но при этом исключить продукты
с антискорбутным действием. Только при этом условии живот-
животные не подвергались никаким другим заболеваниям, кроме цин-
цинги. Удалось установить различную степень эффективности разных
продуктов: наиболее мощным антискорбутным действием обладал
лимонный сок, далее следовал свежий картофель, а молоко ока-
оказывало весьма слабое действие. Раз и навсегда было разрешено
недоразумение, которое возникало во многих экспедициях на ру-
рубеже XIX-XX вв., использовавших для профилактики цинги сок
разновидности лимонов из Вест-Индии. Оказалось, что сок плодов
именно этой культуры обладает относительно низкой антискор-

Роль витамина С в профилактике и лечении цинги
33
Генриетта Чик A875-1977)
(д-р Н. Тодхантер, Вандербильтский университет)
бутной активностью, да и та практически исчезает при хранении.
Таким образом, теперь был доступен надежный биологический
анализ. Его результаты немедленно учитывались при снабжении
войск продовольствием, и без преувеличения можно сказать, что
это спасло многие жизни.
Наличие надежного биологического метода анализа сыграло,
хотя и не сразу, решающую роль в последующем успешном выде-
выделении витамина. В 1919 г. Макколлум присвоил названия А и В
двум веществам, поступающим с пищей и необходимым для выжи-
выживания крыс. В том же году Дрюммонд предлозкил назвать анти-
антискорбутный фактор „водорастворимый С". Но для таких важных
веществ уже начал приживаться термин „витамин", и антискор-
антискорбутный фактор стал известен под именем витамина С.
В 1920-1930 гг. проводятся активные исследования витамина
С. Было сделано много попыток его выделения. На переднем крае
снова оказался Листеровский институт, где Цильве с сотрудни-
сотрудниками удалось изучить некоторые аспекты химии витамина С, не

34
Глава 2
Бутилирование лимонного сока
во времена правления королевы Виктории
(библиотека Кембриджского университета)
выделяя его. Он установил, что витамин С является сильным
восстановителем, и использовал это свойство для анализа, что по-
позволило отказаться от очень длительного биологического анализа.
Выделение витамина С оказалось трудной задачей. Некоторые
исследователи потерпели на этом пути неудачу, находясь почти у
цели. Возможно, наиболее печальная участь постигла Линка из
Висконсинского университета. Он получил неочищенный аскор-
бат кальция, но ему не удалось продемонстрировать его антискор-
антискорбутное действие, так как университет отказался финансировать
продолжение работ. Другим неудачником был Веддер, который в
1927 г. выделил сырой препарат витамина С. Но, так как он был
военным медиком, его перевели на другую должность прежде, чем
он получил результаты необходимого биологического анализа.
Мы подходим к концу десятилетия, которое так и не оправдало
надежд на быструю победу. Последующие несколько лет были за-
заполнены драматическими событиями, связанными с выделением,
определением структуры и синтезом витамина С, а также спорами,
кто же все-таки первым его выделил.

Глава з. Открытие витамина С
и установление его
структуры
Выделение
Годы после окончания первой мировой войны были ознаменованы
бурным развитием работ, направленных на выделение неуловимого
витамина. И в США, и в Европе развернулась настоящая гонка, в
финале которой победителя ожидали огромный научный престиж
и солидная финансовая поддержка. Как мы уже видели, Соло-
Соломон Цильва и его группа в Листеровском институте лихорадочно
пытались выделить витамин С из концентрированных цитрусовых
соков. И хотя полученный ими препарат обладал сильнейшим ан-
антискорбутным действием, все попытки получить чистое кристал-
кристаллическое вещество оставались тщетными. Крушение надежд ис-
испытала также и ведущая американская группа под руководством
Чарльза Кинга из Питсбургского университета. Основным камнем
преткновения было то, что витамин С, будучи углеводоподобным
веществом, очень трудно поддавался очистке от других углеводов,
присутствующих в концентрированных фруктовых соках. И тут,
несмотря на кропотливую и самоотверженную работу названных
групп, по иронии судьбы на сцене появился никому не известный
венгерский ученый Альберт Сент-Дьёрдьи.
Альберт Имре Сент-Дьёрдьи фон Нагираполт родился в 1893 г.
в обедневшей аристократической семье. Он получил далеко не бле-
блестящее образование в родном Будапеште и защитил диссертацию
на соискание докторской степени. В годы первой мировой вой-
войны его обучение было прервано службой в разгромленной австро-
венгерской армии. Но Сент-Дьёрдьи обладал редким и так необхо-
необходимым каждому выдающемуся исследователю даром — способно-
способностью, по его собственному выражению, „видеть то, что видят все,
но при этом думать то, что никому другому не придет в голову".
После войны он со своей семьей исколесил всю Европу, рабо-
работая в различных лабораториях бок о бок со многими известными
учеными. Именно в этот период возник его непреходящий интерес
к только что зарождающейся науке — биохимии. В частности, его
интересовали внутриклеточные окислительно-восстановительные
реакции на молекулярном уровне в процессе дыхания живых ор-

36 Глава 3
ганизмов. Абсолютно без денег, но обогащенный ценным опытом,
в 1922 г. Сент-Дьёрдьи очутился в датском университетском го-
городе Гронинген, где получил должность ассистента профессора
физиологии X. Дж. Хамбергера. Благодаря своему острому чу-
чутью он буквально почувствовал казавшуюся невероятной связь
между пигментацией кожи пациентов, страдающих болезнью Ад-
дисона (вызванной нарушением функции надпочечников), и по-
потемнением свежего среза картофеля, яблока и груши. Было из-
известно, что такое потемнение вызвано нарушением окислительно-
восстановительного процесса. Апельсины и лимоны не темнеют
на срезе, и в их соке, а позже в соке капусты Сент-Дьёрдьи обна-
обнаружил сильный восстановитель. Присутствие аналогичного веще-
вещества было обнаружено им и в экстракте коры надпочечников коро-
коровы. Далее Сент-Дьёрдьи решил выделить это соединение, которое,
как он полагал, могло оказаться новым гормоном надпочечников.
После непродолжительной и безуспешной попытки выделения,
предпринятой в Лондонской лаборатории сэра Генри Дейла в на-
начале 1925 г., он вернулся в Гронинген. Не найдя общего языка с
новым руководством, Сент-Дьёрдьи отослал семью обратно в Бу-
Будапешт, а сам отказался от должности и прошел через период
глубокой депрессии. Вскоре, однако, ему улыбнулась удача. На
конференции в Стокгольме он встретился с ныне всемирно извест-
известным биохимиком профессором Фредериком Хопкинсом, которому
понравилась одна из его статей. Результатом этой встречи стало
приглашение работать в Кембридже. Сент-Дьёрдьи выписал се-
семью и целиком погрузился в работу, сделавшую впоследствии
ему имя.
После многих разочарований наконец удалось накопить менее
грамма беловатого кристаллического вещества из коры надпочеч-
надпочечников крупного рогатого скота, где оно содержалось в весьма не-
незначительных количествах (около 300 мг/кг исходного материа-
материала), а позже из апельсинового и капустного соков. Процесс выде-
выделения „восстанавливающего фактора" заключался в следующем:
1. Замороженные надпочечники измельчали и экстрагировали
метанолом, пропуская углекислый газ для предотвращения
контакта с кислородом воздуха.
2. Восстанавливающий фактор высаживали из профильтрованно-
профильтрованного экстракта добавлением раствора ацетата свинца.
3. Осадок суспендировали в воде и добавляли серную кислоту..
При этом выпадал осадок сульфата свинца, а восстанавливаю-
восстанавливающий фактор оставался в растворе.
4. Фильтрат упаривали под вакуумом.
5. Сухой остаток снова экстрагировали метанолом и повторяли
стадии 2, 3 и 4.

Открытие витамина С и установление его структуры 37
б. Сухой остаток растворяли в ацетоне, и при добавлении избытка
петролейного эфира постепенно выпадали кристаллы восстана-
восстанавливающего фактора.
Как типичный восстановитель, полученное вещество обесцвечи-
обесцвечивало иод, и исходя из суммарной массы продуктов реакции, был
сделан вывод, что относительная молекулярная масса соединения
равна 88,2 или кратна этому значению. Молекулярная масса, най-
найденная методом понижения давления паров воды, составила око-
около 180, что соответствовало точному значению 176,4. И, наконец,
элементный анализ дал 40,7% углерода, 4,7% водорода и 54,6% ки-
кислорода, что позволило окончательно вывести формулу СбЩОб-
Хопкинс настаивал на публикации этой работы, полагая,что
Сент-Дьёрдьи выделил и охарактеризовал новый гормон углевод-
углеводной природы с кислотными свойствами. Однако при сдаче статьи
в печать возникли осложнения. Дело в том, что Сент-Дьёрдьи из
озорства назвал новое соединение „ignose" (nose — нос), что, по
его замыслу, должно было означать вещество углеводной природы
с неизвестной структурой. Это название было отвергнуто редак-
редакцией, тогда Сент-Дьёрдьи представил новый вариант „Godnose" (в
буквальном переводе Божий нос). И только когда рассерженный
редактор пригрозил, что статья не будет опубликована до тех пор,
пока не будет выбрано подходящее название, Сент-Дьёрдьи сдал-
сдался и принял предложение редакции присвоить новому соединению
название „гексуроновая кислота". Итак, в 1928 г. в Biochemical
Journal эта основополагающая работа увидела свет. Несомненно,
что этот забавный анекдот неоднократно всплывал в послеобеден-
послеобеденных беседах. Интересно отметить, что в статье Сент-Дьёрдьи вы-
высказывал предположение о том, что восстанавливающие свойства
фруктовых соков могут быть также обусловлены присутствием
гексуроновой кислоты. Еще немного — и истина была бы уста-
установлена, тем не менее идея о том, что во всех случаях мы имеем
дело с одним и тем же вездесущим веществом, уже носилась в
воздухе.
В следующем году Сент-Дьёрдьи посетил США, где провел не-
некоторое время в клинике Мэйо в Рочестере, шт. Миннесота. Мно-
Многочисленные скотобойни в окрестностях Рочестера поставляли в
изобилии свежие надпочечники, и ему удалось наработать 25 г
гексуроновой кислоты, что составляло несметное богатство. По-
Половина этого количества была немедленно отправлена в Англию в
Бирмингем профессору Норману Хеуорсу для структурных иссле-
исследований. К сожалению, этого количества оказалось недостаточно
для установления структуры, которая так и осталась в тот раз
тайной.

38
Глава 3
Альберт Сент-Дьёрдьи A893-1986)
(библиотека Веллкомовского института, Лондон)
Казалось, что на протяжении всей жизни Сент-Дьёрдьи сопут-
сопутствовала удача быть в нужном месте в нужное время. Так ока-
оказалось и на этот раз. Последовавшее приглашение министра обра-
образования Венгрии дало ему возможность с триумфом вернуться на
родину, и летом 1930 г. Сент-Дьёрдьи вступил в должность про-
профессора медицинской химии в Сегеде, расположенном в ста ми-
милях южнее Будапешта. Он быстро приобрел репутацию неорто-
неортодоксального и доступного руководителя, одинаково любимого и
коллегами, и студентами. Годом позже ведущий сотрудник груп-
группы профессора Кинга из Питсбурга Джо Свирбли вернулся на ро-
родину и тоже начал работать в Сегеде. Мысль о том, что его бе-
беловатые кристаллы могут оказаться витамином С, все больше и
больше овладевала Сент-Дьёрдьи, но витамины не входили в круг
его научных интересов, и, кроме того, он ненавидел клинические
испытания. Приезд Свирбли позволил всесторонне проверить эту
идею, и к весне 1932 г. была установлена полная идентичность
гексуроновой кислоты и витамина С.

Открытие витамина С и установление его структуры
39
Сэр Норман Хеуорс A883-1950)
(библиотека Веллкомовского института, Лондон)
Вопреки научной этике Свирбли счел своим долгом сообщить
эту волнующую новость Кингу. Каковы же были ужас и уны-
уныние в Сегеде, когда Кинг незамедлительно опубликовал письмо в
Science, приписав себе честь открытия! А ведь совсем незадолго
до получения последних подтверждающих результатов он писал
Свирбли о своих сомнениях относительно идентичности двух со-
соединений. Этот инцидент привел в бешенство Сент-Дьёрдьи и на
длительное время подорвал его веру в честность и порядочность
коллег по науке. Однако присуждение ему Нобелевской премии
в области медицины за 1937 г. „в знак признания его открытий в
области биоокислительных процессов, особенно с участием вита-
витамина С" продемонстрировало, кому научная общественность отда-
отдала предпочтение В этом споре.
Запас кристаллов был исчерпан. И тут новое, почти сверхъ-
сверхъестественное озарение помогло Сент-Дьёрдьи определиться в бли-
ближайших планах на будущее. Он обнаружил, что сладкий перец, в
изобилии произрастающий в Венгрии, чрезвычайно богат витами-

40 Глава 3
ном С, причем благодаря отсутствию других углеводов его выде-
выделение не представляет большого труда. В течение недели он нара-
наработал больше килограмма кристаллов, фактически став монопо-
монополистом на владение чистым витамином С. Сент-Дьёрдьи и Хеуорс
переименовали соединение в „аскорбиновую кислоту", отразив в
названии антискорбутное действие этого вещества. И снова группа
Хеуорса приступила к решению задачи по установлению структу-
структуры, которое на этот раз увенчалось успехом.
Установление структуры
На этот раз бирмингемская группа имела в своем распоряжении
достаточное количество кристаллов. Были известны молекуляр-
молекулярная формула соединения (СбЩОб), точка плавления A91°С) и
угол оптического вращения (+23° в воде). Тем не менее расши-
расшифровка структуры потребовала увлекательной, почти детективной
работы, так характерной для органической химии в те легендар-
легендарные годы. Ответственность за работу была возложена на Эдмунда
Херста, который работал под руководством Хеуорса еще в
Дареме.
Сэр Эдмунд Херст A898- l!O"i)
(из личного архива Мориса <Jicik,nj

Открытие витамина С и установление его структуры
41
Лауреаты Нобелевской премии за 1937 г.;
сидят слева направо: Роже Мартин дю Гар (литература),
Альберт Сент-Дьёрдьи (физиология и медицина),
Пауль Каррер и Норман Хеуорс (химия),
Клинтон Дж. Дэвиссон (физика)
(Национальная медицинская библиотека)
При кипячении в соляной кислоте кристаллы давали фурфу-
фурфурол с количественным выходом, что свидетельствовало о том, что
по крайней мере пять из шести атомов углерода образуют нераз-
ветвленную цепь. Дальнейшие опыты показали, что аскорбиновая
кислота является слабой одноосновной кислотой и сильным вос-
восстановителем. Первая стадия окисления, которая легко обратима,
может быть проведена с помощью водного раствора иода, подки-
подкисленного бензохиноном, или молекулярного кислорода в присут-
присутствии солей меди при рН 5. Продукт окисления, которое приво-
приводило к отщеплению двух атомов водорода, был назван дегидроас-
корбиновой кислотой (С6Н6Об)- Обратимое окисление иодом про-
протекало аналогично известной реакции с 2,3-дигидроксималеиновой
кислотой:
НООСС(ОН) = С(ОН)СООН + 12—►
НООССО - СОСООН + 2HI A)
что позволяло предположить наличие ендиольной группировки
С(ОН) = С(ОН). Сходство в спектрах поглощения аскорбиновой

42
Глава 3
—С—С-
II II
о о
= NNHPh
NNHPh
PhNHNH,
— С»»С —
I I
ОН ОН
CH2N2
—С—С
I I
осносн3
Рис. 3.1. Реакции ендиольной группировки.
и дегидроксималеиновой кислот с единственной интенсивной по-
полосой при 245 нм подтвердило это предположение. В дальнейшем
присутствие ендиольной группировки было доказано следующим
образом: 1) при обработке диазометаном получалась диметилас-
корбиновая кислота; 2) взаимодействие с фенилгидразином по-
после первоначального окисления приводило к образованию озазона
(рис. 3.1).
Первоначально кислотные свойства аскорбиновой кислоты при-
приписывались наличию карбоксильной группы. Однако было пока-
показано, что дегидроаскорбиновая кислота — это нейтральный лак-
тон, который медленно гидролизуется, высвобождая карбоксиль-
карбоксильную группу. Легкость взаимных превращений дегидроаскорбино-
вой и аскорбиновой кислот указывала на то, что последняя так-
также является лактоном. Эта точка зрения подкреплялась и тем
фактом, что диметиласкорбиновая кислота, будучи нейтральным
соединением, при обработке гидроксидом натрия дает натриевую
соль без отщепления метильной группы, т. е. происходит раскры-
раскрытие лактонного кольца (рис. 3.2).

соон
о=
о=
гидролиз
О
V
о=
I
=с
I
=с
о.
-о
окисление НО — С
■ II
восстановление НО — С
с—о
; i
i
CH2N2
О
I
Н3СО-С
Н3СО-С
дегидроаскорбиновая кислота
(нейтральное соединение)
-О
NaOH
СООТМа+
Н3СО-С
Н,СО-С
аскорбиновая кислота
(кислотные свойства)
ди-О-метиласкорбиновая кислота
(нейтральное соединение)
Рис. 3.2. Раскрытие лактонного кольца аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот.

44
гидролиз
лактона
дегидроаскорбиновая
кислота
соон
с=о
с=о
—|—он
oJ—
—j-OCH3
H3CO-|—
CONH,
СООН
Ометйлирование ——он
""" НОН
соон
2) амидирование
L- (+) -диметокси -
сукцинамид
L-винная
кислота
Глава 3
СООН
соон
щавелевая
кислота
соон
окисление —|—он
но-
сн2он
L-треониновая
кислота
соо
——о
O-J
1) метилирован»
2) амидирование
CONH2
—l-OCHj
Н3СО-|—
СН2ОСН3
2,3,4-три-О-метил-ь-треонамид
Рис. 3.3. Расщепление дегидроаскорбиновой кислоты и установление
конфигурации аскорбиновой кислоты.
Кроме того, было известно, что в молекуле присутствуют еще
две спиртовые ОН-группы, которые при обработке ацетоном обра-
образуют производное изопропилидена, также содержащее два еноль-
ных гидроксила.
Дальнейшее окисление дегидроаскорбиновой кислоты гипоио-
дитом натрия в щелочной среде приводит к образованию щавеле-
щавелевой и L-треониновой кислот, причем последняя была идентифи-
идентифицирована по ее последовательным превращениям в известные со-
соединения — L-диметоксисукцинамид и три-О-метил-ь-треонамид.
Описанные превращения помогли установить стереохимическое
родство природной L-аскорбиновой кислоты и углеводов L-ряда,
а также выяснить, что карбонильная группа лактона соседствует
непосредственно с ендиольной группировкой (рис. 3.3).
Теперь необходимо было выяснить размер лактонного кольца,
и это удалось сделать в результате еще одного простого экспе-

Открытие витамина С и установление его структуры
45
О снл
но
СН2ОН
L-аскорбиновая
кислота
СНО
Н3СО-|—
СН2ОСН3
н3со-с |
НО
СН2ОН
2,3-ди-О-метил-ь-
аскорбиновая кислота
дефадация
по Веерману
CONH-,
I
CONH2
амид щавелевой
кислоты
CONH2
ОН
Н3СО
Н3СО-С
—С |
II
Н3со-|—
СН2ОСН3
2,3,5,6-тетра-О-метил-ь-
аскорбиновая кислота
NHj/CH,OH
Н3СО—С=О [
п
н,со—с=о
HjCO—|
t Ш+NCCT
СН2ОСН3
3,4-ди-O-мeтил-L-тpeoнaмид
Н3СО— —
СН2ОСН3
Рис. 3.4. Установление размера лактонного кольца аскорбиновой ки-
кислоты.
римента. Было известно, что при обработке диазометаном L-ас-
L-аскорбиновая кислота превращается в ди-О-метильное производное.
Дальнейшее метилирование иодметаном в присутствии оксида се-
серебра приводит к образованию тетра-О-метилированного соедине-
соединения, озонолиз которого дает единственный продукт — нейтраль-
нейтральный эфир. Под действием аммиака в метаноле эфир деградирует с
образованием амида щавелевой кислоты и 3,4-ди-О-метил-Ь-трео-
намида; последний был идентифицирован по характерной для
2-гидроксиамидов реакции Веермана. Так было показано, что лак-
тонное кольцо замыкается по положению С-2 треонамида, экви-
эквивалентного положению С-4 тетра-О-метиласкорбиновой кислоты
(рис. 3.4).
Таким образом было установлено, что аскорбиновая кислота
является 7-лактоном, который изображен на рис. 3.5. Надо отме-

46
о
но—с
II
но—с
но-
о
СН2ОН
Рис. 3.5. Структура L-аскорбиновой кислоты.
Глава 3
<рн2он
ОН
НО ОН
сн,он
Н2О
СН2ОН
н5о+
Рис. 3.6. Первичная ионизация L-аскорбиновой кислоты.
тить, что в растворе в небольших количествах могут присутство-
присутствовать и другие таутомерные формы. Асимметрический центр при
С-5 имеет L-конфигурацию (или S-конфигурацию согласно систе-
системе Кана — Ингольда — Прелога). Кислотные свойства раствора
аскорбиновой кислоты обусловлены ионизацией ендиольного ги-
дроксила при С-3 (рА'а 4,25), что приводит к делокализации отри-
отрицательного заряда в образующемся анионе (рис. 3.6). Физические
свойства аскорбиновой кислоты суммированы в табл. 3.1.
Бирмингемская группа быстро подтвердила предложенную
структуру, разработав синтетический путь получения L-аскорби-
L-аскорбиновой кислоты. Эта работа, завершившая огромный кропотливый
труд, была опубликована в 1933 г., а Норман Хеуорс разделил три-
триумф с Сент-Дьёрдьи в Стокгольме в 1937 г., где ему также была
вручена Нобелевская премия за исследования в области структу-
структуры углеводов и витамина С. Альберту Сент-Дьёрдьи было суждено
совершить еще несколько важных научных открытий. Он проде-
проделал большую часть подготовительной работы, приведшей к откры-
открытию цикла Кребса, инициировал изучение биохимических процес-
процессов в мышечной ткани и провел множество новаторских осново-
основополагающих исследований по установлению причин и возможных
способов лечения рака.

Открытие витамина С и установление его структуры 47
Таблица 3.1. Физические свойства L-аскорбиновой кислоты
Номенклатура Гексуроновая кислота,
аскорбиновая кислота, редуксон;
L-аскорбиновая кислота,
L-ксило-аскорбиновая кислота,
L- тре 0-2,3,4,5,6- пентагид-
роксигексен-2-овая
кислота-4-лактон,
Ь-трео-гексоно-1,4-лактоно-2-ен
Т. пл., °С 190-192 (с разложением)
Отн. мол. масса 176,14
рА'а 1-я (С-3=ОН) 4,25
2-я (С-2=ОН) 11,79
Оптическое вращение, град. [а]г)° = +23 в воде;
[а]д8 =: -)-49 в метаноле
Растворимость, 33 (вода), 3 (этанол), 1 (глицерин)
(г на 100 см3 при 20° С) нерастворим в хлороформе, бензоле,
эфире, петролейном эфире,
жирах и маслах
Плотность, г ■ см" 1,65
После второй мировой войны Сент-Дьёрдьи обосновался в
США и принял американское гражданство. Этот выдающийся
ученый, поистине один из гигантов науки двадцатого столетия,
с уникальным природным даром научного предвидения, не пре-
прекращал работать вплоть до самой своей смерти, последовавшей в
1986 г. на девяносто третьем году жизни.
Уточнение структуры с помощью
инструментальных методов
Развитие и совершенствование спектроскопических методов,
последовавшее в годы после успешного установления структуры
L-аскорбиновой кислоты, позволило более глубоко проникнуть в
структуру молекулы.
Дифракция рентгеновского излучения
Впервые рентгеноструктурный анализ L-аскорбиновой кислоты
был выполнен еще в начале 30-х гг. с целью помочь структурным

48
Глава 3
Таблица 3.2. Длины связей в молекулах L-аскорбиновой кислоты и
аскорбата натрия
с,
с,
с3
= о
-с,
= С3
-о
R о
0,1216
0,1452
0,1338
0,1326
R\,° \
У >° >\
н \—/ н
"о он о7
он
Y
0,1233
0,1416
0,1373
0,1287
р
0 ОН
J
исследованиям, проводимым в Бирмингеме, и фактически подтвер-
подтвердил выводы бирмингемской группы. В 60-е гг. в работе Хвослефа
из Осло, выполненной с помощью методов рентгеновской и ней-
нейтронной дифракции, было обнаружено, что кристаллы аскорби-
аскорбиновой кислоты относятся к моноклинной пространственной груп-
группе с четырьмя молекулами в элементарной ячейке. В кристалле
существует два типа молекул (А и В) с восемью межмолекуляр-
межмолекулярными водородными связями (рис. 3.7). Конформации молекул А
и В фактически идентичны в том смысле, что в обоих случаях
С-5—ОН расположена антиперипланарно относительно С-4—Н и
С-6-ОН (рис. 3.8).
Соли L-аскорбиновой кислоты содержат резонансно-стабилизи-
резонансно-стабилизированный аскорбатный анион, образующийся при депротонирова-
нии С-3—ОН. Рентгеноструктурные данные подтверждают ожида-
ожидаемое изменение длины связей в конъюгированной системе
аниона О—С-3=С-2-С-1=О по сравнению с нейтральной мо-
молекулой (табл. 3.2).
Во многих солях аскорбиновой кислоты суммарный эффект ко-
координированного иона металла и водородного связывания приво-
приводит к тому, что С-6—ОН находится в синклинальной (или гош)
ориентации относительно С-5—ОН.
Ультрафиолетовая спектроскопия
УФ-спектр L-аскорбиновой кислоты при рН 2 имеет максимум
поглощения при 243 нм (е = 10 000 моль~1дм3см~1), кото-

Молекула А
Молекула В
0A1
о°
О н
Рис. 3.7. Водородные связи в молекулах А и В аскорбиновой кислоты в кристалле (Falk, Wojcik, Spectrochim.Acta,
35А, Pergamon Press Inc.).

50 Глава 3
Рис. 3.8. Предпочтительная кояформация молекулы L-аскорбиновой
кислоты.
рый при рН 7,0 сдвигается в красную область к 265 нм (е =
16 500мольдм3см~1) за счет депротонирования С-3—ОН группы.
Эти изменения соответствуют тг —+ тг* электронному переходу
в сопряженной двойной углерод-углеродной связи пятичленного
лактонного кольца.
Инфракрасная спектроскопия
В ИК-спектре L-аскорбиновоЙ кислоты имеется ряд интересных
максимумов поглощения (рис. 3-9).
Особенный интерес представляет область валентных колебаний
О—Н от 4000 до 2000 см, которая в укрупненном масштабе при-
приведена на рис. 3.10.
Так как длины водородных связей (и соответственно проч-
прочность) в кристалле известны, можно провести корреляцию этих
максимумов поглощения и характеристических валентных коле-
колебаний ОН-групп, участвующих в образовании водородных связей.
Очевидно, что четыре отчетливых пика в высокочастотном кры-
крыле спектра соответствуют спиртовым ОН-группам при С-5 и С-6
боковой цепи (табл. 3.3).
Енольные гидроксилы при С-2 и С-3 участвуют в образовании
более прочных водородных связей с укороченным расстоянием
0-0 @,261-0,267 нм), что выражается в виде сложной серии уши-
уширенных полос в области 3100-2200 см, соответствующих молеку-
молекулам А и В. Несомненно, пик с максимумом поглощения 2915 см
вблизи высокочастотного крыла спектра является следствием на-
наложения сигналов валентных колебаний С-Н.
Что касается низкочастотных сигналов, сильное поглощение
при 1754 см было отнесено за счет валентных колебаний группы
С=О пятичленного лактонного кольца, а интенсивный дублет при
1675 и 1660 см — за счет валентных колебаний группы С=С (на
которые накладываются колебания вдоль всей сопряженной си-
системы). Сигнал при 1460 см приписан ножничным колебаниям
группы СН

3525,4 1754,2 1141,6
3314,6 1674,3 1026,6
3024,8 1321,9
и
70
10
»
а
я
to
0
V
V
V
а
V
Нуйол
м
II
11
1
\
К
\
V
/
1
if
-
1
1
t
"
V
микрометры
1 7
\г
If
т
т
У
/1
[
и
8
Я 10 11
ЛГ
J nil
Jl II II 1 Irlllll
ч
ЯГТП1
yt
1
У
г |
i
•
12
r
|
13 14
\/V/
\r
I
К
U 11
./»
17 11 It
\l
21 23
\
o:
л
0
III
e
H
V
t
:
0,3
0,4
0,5
0,1
i
2J)
4000 4400 4200 4000 3000 MOO 3400 3200 3000 3000 2000 2400 2200 2000 1000 1000 1400 1200 1000
Волновое число, см
NICOLET 20SX FT-1R
Рис. 3.9. Инфракрасный спектр L-аскорбиновой кислоты (в виде эмульсии в нуйоле) (публикуется с разрешения
Aldrich Chemical Company Inc.).

52
Глава 3
4000
3000
Волновое число, см'
2000
Рис. 3.10. Инфракрасный спектр L-аскорбиновой кислоты (в таблет-
таблетках NaCl) (публикуется с разрешения, с некоторыми изменениями, по
работе Lehmann, Pagel, Репка, Eur. J. Biochem, 1984, 138, 480).
Табл. 3.3. Высокочастотные полосы валентных колеба-
колебаний ОН-групп молекулы L-аскорбиновой кислоты, участву-
участвующих в образовании водородных связей
Связь
Волновое число, см"
Расстояние О-О, нм
О-6-Н О
О-5-Н О
О-6а-НО
О-5а-Н О
3525
3410
3315
3220
0,294
0,279
0,277
0,271
а Молекула В на рис. 3.7.

Открытие витамина С и установление его структуры
53
I
I
I
I
I
I
I
I
I
1«0 1М 140 120 1М Я) М
S, М.Д.
Рис. 3.11. Спектр 13С ЯМР аскорбиновой кислоты в водном раство-
растворе при рН 2 (при полном подавлении спин-спинового взаимодействия с
протонами).
Несмотря на сложность области характеристических колеба-
колебаний, были сделаны попытки провести их корреляции, например:
полоса при 1320 см приписана деформации С-2-ОН, полоса при
1275 см — колебаниям С-2—О, полоса при 1140 см — колеба-
колебаниям С-5—О и полосы при 1025/990 см — деформации лактон-
ного кольца.
Спектроскопия ядерного магнитного
резонанса
В спектре 13С ЯМР L-аскорбиновой кислоты при полном подавле-
подавлении спин-спинового взаимодействия с протонами, как и ожида-
ожидалось, появились шесть сигналов, которые были соотнесены с кон-
конкретными атомами молекулы (рис. 3.11).
Неполное подавление спин-спинового взаимодействия с прото-
протонами приводит к ожидаемому расщеплению сигналов, т. е. С-1, С-2
и С-3 (синглеты), С-4 и С-5 (дуплеты) и С-6 (триплет). Сигналы
С-4 и С-5 удалось дифференцировать после того, как был получен
спектр при полном подавлении спин-спинового взаимодействия с
протонами производного, дейтерированного по положению 4, где
сигнал при 77E м. д. стал триплетом вследствие спин-спинового
взаимодействия с дейтерием. Сигнал С-3 был идентифицирован
благодаря его большому A9E м. д.) слабопольному сдвигу при из-
изменении рН от 2 до 7, что приводит к депротонированию С-3—ОН.
Особенно интересен спектр *Н ЯМР L-аскорбиновой кислоты,
так как его тщательный анализ позволяет определить конформа-

54
Глава 3
' ' и*' i i ill n in i i
*•* «.0 3,9 3,8 3,7
О, М.Д.
T
Рис. 3.12. Спектр 1Н ЯМР аскорбата натрия (D2O) (публикуется с
разрешения по работе Reid, J. Chem. Ed., 1989, 66, 345).
цию молекулы в водном растворе. При снятии спектра в D2O четы-
четыре протона ОН-групп замещаются на дейтерий и не проявляются
в виде сигналов. Остальные четыре протона (Н-6, Н-6', Н-5 и Н-4)
образуют систему АВМХ, причем протоны при С-6 неэквивалент-
неэквивалентны из-за хиральности атома С-5.
Тонкая структура этих сигналов не проявляется в низких маг-
магнитных полях F0 или 100 МГц), но выше 300 МГц обнаруживает-
обнаруживается спин-спиновое взаимодействие, не являющееся взаимодействи-
взаимодействием первого порядка. Это расщепление особенно заметно в спектре
*Н ЯМР аскорбата натрия (рис. 3.12).
Значения констант спин-спинового взаимодействия J, получен-
полученные из таких спектров, позволяют определить преимущественную
конформацию L-аскорбиновой кислоты в водном растворе. На-
Например, найдено, что Jh4,H5 составляет 1,8 Гц. Это соответству-
соответствует предсказанному значению для конформации, изображенной на
рис. 3.13. Таким образом, преимущественная конформация вокруг
связи С-4—С-5 в водном растворе такая же, как и в кристалле
(рис. 3.8).
В равной степени информативна корреляция констант спин-
спинового взаимодействия с конформацией вокруг связи С-5—С-6.

Открытие витамина С и установление его структуры
55
Рис. 3.13. Преимущественные С-4-С-5
конформации L-аскорбиновой кислоты в
водном растворе.
Таблица 3.4. Корреляция констант спин-спинового взаимодействия с
С-5—С-6 конформацией
Конформер
Населенность
конформера1%
I(теоретический)
II (теоретический)
III (теоретический)
Наблюдаемые величины
СЕ ЯМР)
5,0
10,8
0,8
5,7
10,8
3,0
2,9
7,5
58
25
17
Возможные стабильные конформеры представлены на рис. 3.14.
Предположив, что наблюдаемые константы спин-спинового взаи-
взаимодействия являются весовым усреднением теоретических вели-
величин для трех конформеров, можно вычислить их населенность
(табл. 3.4). И снова предпочтительная конформация вокруг связи
С-5—С-6 в растворе идентична обнаруженной в кристалле.
Сходство преимущественных конформации боковых цепей в
кристаллической решетке и в растворе объясняется, возможно, от-
отсутствием в обоих случаях внутримолекулярных водородных свя-
связей. Но, конечно, прочные межмолекулярные водородные связи
образуются между соседними молекулами аскорбиновой кислоты
в кристалле и с молекулами воды в водном окружении.
Масс-спектрометр ия
В масс-спектре L-аскорбиновой кислоты, зафиксированном при ио-
ионизации молекулы под действием электронного удара, имеется ин-
интенсивный пик с т/е 116 наряду с пиком молекулярного иона
(гп/е 176) (рис. 3.15). Было высказано предположение, что фраг-
фрагментация происходит за счет отщепления боковой цепи с последу-
последующим разрушением кольца, что соответствует наличию наиболее
интенсивных сигналов (рис. 3.16).

I II III
Рис. 3.14. Возможные С-5—С-6 конформации L-аскорбиновой кислоты в водном растворе.

1111 | i 11 i | п t*i Гт i I | | 111 i | i I i'i I i I i | ||i 111 i'I i I 11 i i i 'I 111 I i I I'l I Ч м | i 11 I [ I I n
в 18 20 30 40 58 6Й 7Й 80 90 1Й8 Ив 128 139 148 158
Масса и интенсивность
30
51
4:
45
44
45
5Ь
57
!>?
60
61
71
И
51
156
102
294
ЬЧ
75
44
100
33
ее
46
192
165
72
7^
76
ВЗ
В4
S5
8?
63
91
100
101
102
116
117
4<
97
71
34
290
60
39
66
57
145
70
999
•7
119 226
176 100
Рис. 3.15. Масс-спектр L-аскорбиновой кислоты (публикуется с разрешения согласно NIST/EPA/MSDC Mass
Spectral Database A990), National Standard Reference Data System Database 1, Национальный институт стандартов
и технологии, Gaithersburg, Мэриленд, США).

58
Глава 3
-маю
СН2ОН
-ОН
ft-
НО ОН
m/e3l
- (СНОНСНзОН)* т/еб1
НО ОН
С4Н3О4 '
без Н-миграции J\ с Н-миграцией
-си,
ч-со2
НО ОН
т/е 116
-СООН
С3Н3О2
т/е 71
т/с 101
-О
С3НО3+
т/е 85
Рис. 3.16. Возможный характер фрагментации молекулы L-аскорбино-
вой кислоты.

Глава 4. СиНТвЗ, ПРОИЗВОДСТВО
и химические свойства
витамина С
Синтетические методы получения
L-аскорбиновой кислоты
В 1933 г. швейцарская группа под руководством Т. Рейхштей-
на синтезировала из D-ксилозы вещество, идентичное природной
аскорбиновой кислоте. Единственное отличие между ними соста-
составляла величина угла оптического вращения. Структура аскорби-
аскорбиновой кислоты в то время еще не была известна (на самом деле
авторы приписали своему продукту неверную структуру), и вско-
вскоре стало ясно, что в действительности они получили D-изомер ви-
витамина. В том же году внушительный научный дуэт, Н. Хеуорс
и Э. Херст, вооруженные знанием правильной структуры и при
поддержке большой группы опытных химиков-синтетиков Фрэнк-
лендской лаборатории (Бирмингем) завершили синтез природного
вещества, о чем сообщили в журнале Chemistry and Industry. В
качестве исходного соединения они взяли L-ксилозон, кропотливо
полученный из D-галактозы сложным восьмистадийным синтезом
(рис. 4.1), а затем использовали ту же трехстадийную реакцию,
что и швейцарские химики (рис. 4.2).
Лидерство в этой группе синтетиков принадлежало М. Стейси,
молодому химику с докторской степенью, начавшему свою науч-
научную карьеру в Бирмингеме еще студентом. День и ночь Хеуорс
безжалостно подгонял своих сотрудников, а те терпеливо сносили
все: и усталость от работы, и страшные язвы, и нарывы на ру-
руках от бесконечной возни с фенилгидразином. Несмотря на име-
имеющийся опыт работы с D-изомером, получение страстно желае-
желаемого L-продукта, пригодного для кристаллизации, вызвало зна-
значительные затруднения. Наконец, после многих разочарований
Стейси сообщил Хеуорсу о получении небольшого количества не-
неуловимых кристаллов, идентичных во всех отношениях природной
L-аскорбиновой кислоте. Работа спешно была опубликована, так
как бирмингемская группа знала, что конкуренты в Швейцарии и
Германии буквально дышат им в затылок. В статье Хеуорс отме-
отметил самоотверженную работу Стейси и еще семи химиков: Олта,
Бэрда, Каррингтона, Херберта, Херста, Персиваля и Смита.
Хеуорс и Херст были возведены в дворянство, а многие из их со-
сотрудников в последующие годы возглавляли университетские ка-

60
Глава 4
сно
он
но-
но-
но-
-он
снрн
ацетон
/Л
он
он
(СНзЬС.СООН
окисление О у
О-
D-(+)-галактоза
-ОН
-ОН
СН2ОН
L-ликсоза
I PhNHNHj
О-
1,2:3,4-ди-О-изопропилиден- 1,2:3,4-ди-0-изопропилиден-
D-галактопираноза D-галактуроновая кислота
гидролиз
CONH,
СНО деградация но-
по Веерману
НО-
-ОН
-ОН
СН2ОН
НО-
НО-
CHjOH
■ОН 1) восстановление
_ 2)амидирование
СНО
•ОН
НО-
НО-
Y
L-галактопамид
■ОН
CONH2 .
-ОН
СООН
D-галактуроновая кислота
CH=NNHPh
C=NNHPh гидролиз
—(—ОН
НО—|—
СН2ОН
L-ликсозазон
(L-ксилозазон)
СНО
I
—I—он
но—I—
СН2ОН
L-ксилозон
Рис. 4.1. Получение L-ксилозона из D-галактозы.
федры, включая и самого Стейси, который руководил кафедрой
химии в Бирмингемском университете с 1956 по 1974 г. Выдаю-
Выдающиеся достижения школы химии углеводов Хеуорса отмечены и
мемориальной доской на стенах здания, где в те годы работала
лаборатория. Доска была торжественно открыта в 1981 г. не кем
иным, как профессором М. Стейси, через семь лет после его ухода
на пенсию.
Синтез аскорбиновой кислоты из пентоз сегодня подробно из-
изучен, а в качестве исходного продукта использовались ксилоза,
ликсоза и в последние годы A980 г.) арабиноза.
Примерно через год после успеха группы Хеуорса и Херста
Рейхштейн и Грюсснер опубликовали новый синтез L-аскорбиновой
кислоты из в-(-|-)-глюкозы (рис. 4.3). Этот цикл превращений
остается наиболее важным синтетическим методом, предложен-

сно
I
с=о
но-
-он
СН2ОН
L-ксилозон
KCN
CN
I
снон
I
с=о
—[—он
но—I—
CH2OHJ
HN
но
перегруппировка Ц
НО —С
СН2ОН
?—1
-с
сн,он
-он
о
но он
СН2ОН
имино-ь-аскорбиновая кислота
Y
J
О
НО ОН
L-аскорбиновая кислота
разбавл. НС1
A0 мин)
CH2OH
-он
,оч
"О
ОН
Рис. 4.2. Получение L-аскорбиновой кислоты из L-ксилозона.

62
Глава 4
Тадеуш Рейхштейн
(Urs Schachenmann,
F. HofFmann-La Roche AG,
Basle)
Морис Стейси,
член Королевского общества
(из личного архива
Мориса Стейси)
ным для получения витамина С, который, претерпев некоторые
модификации, и сегодня составляет основу его промышленного
производства. Рейхштейн совместно с фармацевтическим гиган-
гигантом, фирмой Hoffmann-La Roche, впоследствии получил ряд па-
патентов на производство витамина С, оказавшееся в конечном итоге
очень доходными. Процесс включал восстановление D-глюкозы до
D-глюцита (D-сорбита) с последующим ферментативным окислени-
окислением до L-сорбозы бактериями Acetobacter suboxydans (или Acetobacter
xylinum). После введения ди-0-изопропилиденовой защиты гидро-
ксильных групп при С-2, С-3 и С-4, С-6 проводили мягкое оки-
окисление первичной спиртовой группы при С-1 перманганатом ка-
калия. Далее следовали снятие защиты, этерификация, енолизация
(с помощью метилата натрия) и подкисление, что в конечном итоге
давало аскорбиновую кислоту с выходом 15-18% (рис. 4.3).
В современном промышленном производстве восстановление D-
сорбита достигается либо электролитическим, либо каталитиче-
каталитическим (ЕЬ/СиСгСЬ) гидрированием. Кроме того, было обнару-
обнаружено, что ацетонирование сорбозы в кислой среде при низких
температурах (—5°С) дает гораздо больший выход ди-0-изопро-

снон
но
но
но-
снон
он
*сн,он
1 восстановление
-он
-он
но-
-он
фермент,
окисление ~
(Acetobacter HO~
СН2ОН
ОН
сн2ону
ОН suboxydans)
ОН
сн2он
CHjOH
-ОН
■О
р-(+)-глюкопираноза
СООСНз
о
но-
но-
снэонл1*
НО-
,о-(+)-глюцит
(D-(+)-Сорбит)
соон
Н2О/нагре-
вание
снрн •сн.он 1--(-)-сорбофураноза
L-(-)-cop6o3a I
(защита ОН-фупп)
-ОН
но-
•сн2он
-он
окисление
ггти (щелочной СН2
КМпО4)
*СН2ОН
2-кст6-ь-гулоновая
(СИ,),
(енолизация)
кислота
2,3:4,6-ди-О-
изопропилиден-2-кето-
L-гулоноиая кислота
2,3:4,6-ди-О-изопропилиден -
ь-сорбофураноза
"СН2ОН
-ОН суммарный выход
15-18%
СООСНз
НО—С
I
Na*O^—С
| н*
—I—ОН -
НО—I
I НО ОН
•CHjOH L-аскорбиновая кислота
Рис. 4.3. Получение L-аскорбиновой кислоты из D-глюкозы с инверсией углеводной цепи.
B,3-моно-О-изопропилиденовые
производные можно удалить)

Roche, ДалраЙ.
(здания, изображенные в верхней части фотографии слева направо,
используются для промышленного получения витамина С.
(Urs Schachenmann, F.Hoffmann-La Roche AG, Basle)

Синтез, производство и химические свойства витамина С 65
лиденового производного по сравнению с 2,3-моно-О-изопропили-
деновым. Окисление защищенной сорбозы B,3:4,6-ди-О-изопро-
пилиден-ь-сорбофуранозы или диацетонсорбозы) в соответствую-
соответствующую 2,3:4,6-ди-О-изопропилиден-2-кето-ь-гулоновую (диацетонке-
тогулоновую) кислоту обычно выполняется с помощью отбелива-
отбеливателя (гипохлорита натрия) в присутствии в качестве катализатора
сульфата никеля. В настоящее время продемонстрировано, что та-
такая защищенная кислота может с хорошим выходом превращаться
непосредственно в аскорбиновую кислоту в безводной среде (систе-
(система хлороформ— этанол— концентрированная соляная кислота,
65°С, 50ч). Сырой продукт выделяют, очищают над активиро-
активированным углем и перекристаллизовывают из воды. В результате
описанных модификаций на каждой стадии промышленного про-
производства сегодня выход достигает более 90%, а выход конечного
продукта составляет более 50% в расчете на исходную глюкозу
(рис. 4.4).
Подсчитано, что в настоящее время ежегодно производится
около 40 000 т витамина (без учета производства в Китае и в стра-
странах бывшего восточного блока), причем основным производителем
закономерно остается Roche Company. Принадлежащий компании
завод по производству витамина С расположен в Далрае, в Шот-
Шотландии, в живописной местности Северного Эршира. Завод был
введен в строй в 1983 г. как третья очередь основного производ-
производства, которое к тому времени уже выпускало витамины A, Bi и В5;
сегодня это крупнейший и единственный производитель витамина
С в компании. Свыше 90% продукции завода экспортируется за
пределы Великобритании для нужд пищевой промышленности и
животноводства, а также для изготовления различных поливита-
поливитаминных препаратов.
Интересно отметить, что в синтезе Рейхштейна наблюдается
инверсия цепи углеродных атомов: атом С-1 в молекуле D-глюкозы
занимает положение атома С-6 в молекуле L-аскорбиновой кисло-
кислоты, что можно проследить по звездочке на рис. 4.3.
В последние годы был предложен целый ряд новых синтезов
на основе d-глюкозы с С-1/С-6 инверсией. Кроме того, были раз-
разработаны способы получения витамина и без инверсии углеродной
цепи. Такая цепь превращений, когда атом С-1 в молекуле глюко-
глюкозы остается в том же положении, что и в молекуле аскорбиновой
кислоты, включает окисление глюкозы по С-1 и С-2 и обращение
конфигурации при С-5 с последующим стереоселективным восста-
восстановлением (рис. 4.5). Хотя подобные синтезы и не имеют коммер-
коммерческой ценности, они нашли применение при получении дейтери-
рованных по С-5 производных L-аскорбиновой кислоты.

ГЛЮКОЗА •
восстановление
(гидрирование)
СОРБИТ
окисление
(бактериальное)
защита
СОРБОЗА
(ацетон)
ДИАЦЕТОН-
СОРБОЗА
АСКОРБИНОВАЯ
КИСЛОТА
(чистая)
очистка АСКОРБИНОВАЯ
- КИСЛОТА -
(обесцвечивание и (СЫРЕЦ)
перекристаллизация)
окисление
(отбеливание
и катализ)
снятие защиты и
перегруппировка
(безводная среда)
ДИАЦЕТОН-
КЕТОГУЛОНОВАЯ
КИСЛОТА
Рис. 4.4. Схема современного промышленного производства витамина С.

сно
он
но-
-си
-си
ферментативное
окисление
(Acetobacter
fragrum)
выход >9О%
СООН
С=О
D-глюкоза
НО—|—
—|— ОН
стереоселективное
восстановление
СООН
С=О
НО-
а) NaBH.
С=О
CHjOH
2,5-диксто-о-
глюконопая кислота
<выход 89%)
б) Me2NHBH,
(выход 95%)
НО-
-ОН
СН2ОН
.) 86
<>) 92
2-кето-ь-гулоновая
кислота
СООН
с=о
но-
-он
-он
СН2ОН
14 (в виде
Na-соли)
! 8
2-кето-Е>-гулоновая
кислота
ферментативное
разрушение
D-изомера
(Pseudomonas
fluorescent)
СН2ОН
ОН
О. •
vc=o
1)енолизация
2)подкисление
СООСНз
с=о
но-
НО ОН
L-аскорбиновая кислота
(см. рис. 4.3)
НО-
(удаление остатков
борной кислоты)
СООН
I
с=о
но-
НО-
-он
CHjOH
2-кето-ь-гулоновая кислота
Рис. 4.5. Получение L-аскорбиновой кислоты из D-глюкозы без инверсии углеводной цели.

COOEt t сы-
сн=о
этиловый эфир
глиоксалевой кислоты
COOEt
• _
—- "о-сн -
1
CN
COOEt
но-с-
|
CN
сн=о
—|—он
но—|—
СН2ОН
L-треоза
COOEt
I
но-с-
CN
COOEt
NC—С-ОН
I
-С-ОН
но-
-он
СН2ОН
удаление
CN"
COOEt
С-ОН
II
С-ОН
—[—он
но—I—
СН2ОН
СН2ОН
—L—он
or
L-аскорбиновая
кислота
Рис. 4.6. Получение L-аскорбиновой кислоты из С4- и Сг-предшественников.

Синтез, производство и химические свойства витамина С
69
D-глюкоза (с инверсией
углеродной цепи и без нее)
D-галактуроновая кислота
.L-ксилоза
Ь-ликсоза
L-арабиноза
И виде С5
СН2ОН
ОН
НО ОН
|С4 + Cjj L-треоза в виде С4
Рис. 4.7. Синтетические способы получения L-аскорбиновой кислоты.
Кроме глюкозы для синтеза витамина С было предложено еще
только одно из производных гексоз — D-галактуроновая кисло-
кислота [СНО(СНОНLСООН], полученная ферментативным гидроли-
гидролизом пектина. Однако выход конечного продукта оказался слиш-
слишком мал.
Третий основной способ синтеза L-аскорбиновой кислоты за-
заключается в комбинации С4- и Сг-содержащих звеньев. Приме-
Примером такого подхода является бензоиновая конденсация L-треОзы
и этилового эфира глиоксалевой кислоты в присутствии цианида
натрия (рис. 4.6).
С тех пор, как пятьдесят лет назад Хеуорс и Херст впервые
добились успеха, было опубликовано большое число работ по син-
синтезу L-аскорбиновой кислоты. Интересно отметить, что все пред-
предложенные способы можно разбить на три группы в зависимости от
того, какие соединения использовались в качестве исходных про-
продуктов: 1) производные гексоз (Сб), 2) пентозы (Cs) с дополни-
дополнительным Ci-содержащим звеном, 3) тетрозы (С4) с дополнитель-
дополнительным Сг-содержащим звеном (рис. 4.7).

70 Глава 4
Химические свойства L-аскорбиновой
кислоты
Некоторые превращения L-аскорбиновой кислоты уже упомина-
упоминались в разделе, посвященном установлению структуры молекулы.
Эти и другие реакции будут подробно рассмотрены в последующих
разделах.
Алкилирование и ацилирование
Как и у многих углеводов, первичный гидроксил при С-6 L-ас-
L-аскорбиновой кислоты легко подвергается трифенилметилированию
(тритилированию) под действием трифенилхлорметана в пиридине
(рис. 4.8).
Метилирование L-аскорбиновой кислоты диазометаном проли-
проливает свет на таутомерную природу витамина. Повышенная кислот-
кислотность гидроксила при С-3 позволяет оттитровать его диазомета-
диазометаном в эфире; при этом образуется 3-О-метиласкорбиновая кислота.
Реакция сопровождается образованием небольших количеств 1-
метил-^>-1^-аскорбиновой кислоты вследствие присутствия минор-
минорных количеств таутомера. Оба соединения подвергаются даль-
дальнейшему метилированию диазометаном, давая 2,3-ди-О-метил^-
аскорбиновую и 1,2-ди-0-метил-^>-1>аскорбиновую кислоту соот-
соответственно (рис. 4.9).
Под действием щелочи с последующим подкислением 2,3-ди-О-
метильное производное претерпевает интересную цепь превраще-
превращений. Образуется не простой моноциклический лактон, а бицикли-
ческое производное с единственным свободным гидроксил ом — 2,3-
изодиметил-г^аскорбиновая кислота. Кислотный гидролиз этого
продукта приводит к 3-О-метил-1^-аскорбиновой кислоте, которая
также получается при стоянии на холоду водного раствора 1,2-ди-
СН2ОН CH2OCPh3
Ph3ca
пиридин
НО
Рис. 4.8. Тритилирование L-аскорбиновой кислоты.

Синтез, производство и химические свойства витамина С
71
СН2ОН
он
о' он
!> -ь-аскорбиновая
кислота
МеО
ОН
З-О-метил-L-
аскорбиповая кислота
CHjOH
СН2ОН
ОН
-Ъ
МеО ОМе
2,3-ди-О-метил-ь-
аскорбиновая кислота
О' ОМе
аскорбиновая кислота
аскорбиновая кислота
Рис. 4.9. Продукты метилирования L-аскорбиновой кислоты диазоме-
0-метил-»/>-ь-аскорбиновой кислоты, что сопровождается потерей
лабильного метильного остатка при С-1. Как и следовало ожи-
ожидать, 3-0-метил-ь-аскорбиновая кислота легко метилируется под
действием диазометана в эфире, образуя 2,3-ди-О-метилированное
производное. Описанные превращения суммированы на рис. 4.10.
2,3-Ди-О-метил-ь-аскорбиновая кислота может быть подверг-
подвергнута дальнейшему метилированию иодметаном в присутствии
оксида серебра с образованием 2,3,5,6-тетра-О-метилированного
продукта, а также тритилированию первичной спиртовой груп-
группы при С-6. Метилирование с последующим снятием тритиль-
ной защитной группировки в кислой среде приводит к 2,3,5-три-
О-метильному производному (рис. 4.11), которое, как было пока-
показано, участвует в цепи превращений, идентичных приведенным на
рис. 4.10, и превращается в бициклическое 2,3,5-изотриметильное
производное.
Катализируемая кислотами этерификация аскорбиновой ки-
кислоты, например ацетилирование, первоначально приводит к обра-
образованию О-6-ацильного производного, а в более жестких услови-
условиях — к 5,6-диэфиру. Кристаллический 5,6-диацетат хорошо из-
известен; получение 2,3,4,6-тетраацетата требует еще более жестких
условий.

72
Глава 4
CH2OH
СН2ОН
ОН
-ОН
соо-
н+/охлаж-
дение
СНОН
МеО
ОМе
ОМе
2,3-изодиметил-ь-
аскорбиновая кислота
СН2ОН
ОН
ОМе
при СТОЯНИИ
НО
|н+/нагре-
|вание
СН2ОН
■—ОН
R0
ОМе
2-О-метил-ь-
аскорбиновая кислота
СН2ОН
он
о.
МеО
ОМе
Рис. 4.10. Реакции ди-О-метил-Ь-аскорбиновой кислоты.
В щелочных условиях электрофильная атака алкилирующих и
ацилирующих агентов зависит от кислотности и стерической до-
доступности гидроксильных групп при С-2, С-3, С-5 и С-6. Наиболее
кислым является атом водорода гидроксила при С-3 (рКа = 4,25),
но делокализация отрицательного заряда в соответствующем ани-
анионе снижает его реакционную способность и приводит к возник-
возникновению двойственной природы, которая выражается в том, что
алкилироваться может не только положение 0-3, но и положение
С-2. В результате селективная модификация положения 0-3 за-
затруднена, и добиться ее можно только с помощью таких сильных

Синтез, производство и химические свойства витамина С
СН2ОН СН2ОМе
73
Ph,CCl/
пиридин
2,3,5,6-тетра-О-метил-ь-
аскорбиновая кислота
CH2OCPh3
СН2ОН
1) Mel/Ag2O
МсО ОМс
2,3,5-три-О-метил-L-
аскорбиновая кислота
Рис. 4.11. Синтез три- и тетра-О-метилированных производных.
алкилирующих и ацилирующих агентов, как диазометан и хлоран-
гидриды.
■ Потеря второго протона гидроксилом при С-2 (рКа = 11,79)
приводит к образованию дианиона, который селективно алкили-
руется и ацилируется по этому положению (рис. 4.12). Подобный
подход можно использовать при синтезе 2-О-неорганических эфи-
ров, например 2-О-сульфата. Если защищены оба гидроксила при
С-2 и С-3, то в присутствии основания модифицируется более до-
доступная стерически первичная спиртовая группа при С-6 и в по-
последнюю очередь — при С-5 (рис. 4.13).
Образование адеталей и кеталей
Катализируемое кислотами образование ацеталей и кеталей аскор-
аскорбиновой кислоты применяется для специфической защиты одно-
одновременно двух гидроксильных групп в процессе структурной мо-
модификации. Такие 5,6-О-производные, как изопропилиденкеталь
и бензилиденацеталь, хорошо известны, а недавно появилась воз-
возможность селективно защищать гидроксильные группы при
С-2 и С-3 с помощью реакционноспособных альдегидов (рис. 4.14).

CH2OH
-он
°
о
щелочь
НО
он
CH2N2
СН2ОН
ОН
МеО
СН2ОН
.- „ЛЦ
"О ОН
щелочь
ОН
СН2ОН
-ОН
RCOO ОН
СН2ОН
он
tr
-о о-
СН2ОН
-он
о.
-о
осн,
СН2ОН
он
"О OCOR
Рис. 4.12. Селективное алкилирование и ацилирование аскорбат-анионов.

Синтез, производство и химические свойства витамина С
75
СН2ОН
ОН
CH2OCOR CH2OCOR
-OCOR
RCOC1/
OH
0. RC0C1/
0
-О.
if пиридин |\ / пиридин
МеО ОМе МеО ОМе МеО ОМе
Рис. 4.13. Ацилирование положений С-5 и С-6.
сн2—о-
сн—о-
«0
но он
CHPh
СН2ОН
он
но он
СН2=СНСНО/Н*
СН2ОН
он
о о
сн=сн2
Рис. 4.14. Образование ацеталей и кеталей.

76 Глава 4
Эти новые реакции открыли путь к селективному модифицирова-
модифицированию как первичных, так и вторичных спиртовых групп молекулы
аскорбиновой кислоты.
Окисление
L-Аскорбиновая кислота является сильным восстановителем в вод-
водном растворе, однако в безводной среде это не так очевидно. Пер-
Первая стадия окисления легко обратима и приводит к образованию
дегидроаскорбиновой кислоты, структура и свойства которой бу-
будут рассмотрены в следующем разделе. Дегидроаскорбиновая ки-
кислота также способна быть восстановителем особенно в щелочных
условиях и при окислении гипоиодит-ионом или молекулярным
кислородом распадается на L-треонин и щавелевую кислоту. Эта
реакция фрагментации оказалась очень полезной при установле-
установлении структуры витамина С. Аналогичная фрагментация происхо-
происходит также при обработке пероксидом водорода в щелочной среде
или перманганатом калия в кислой или щелочной среде, причем
кроме вышеназванных продуктов детектируется еще и ряд других.
Скорость аэробного окисления аскорбиновой кислоты зависит
от рН раствора, достигал максимума при рН 5 и 11,5. Однако наи-
наиболее быстро и полно фрагментация протекает в щелочной среде.
Окислительное расщепление происходит и в анаэробных условиях,
хотя и медленнее.
Ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение иниции-
инициируют фотохимическое окисление аскорбиновой кислоты в водных
растворах по свободнорадикальному механизму как в аэробных,
так и в анаэробных условиях.
Окисление первичной и вторичной спиртовых групп аскорбино-
аскорбиновой кислоты при С-5 и С-6 может теоретически приводить к обра-
образованию ряда побочных продуктов. Получение таких производных
непосредственно из L-аскорбиновой кислоты требует селективной
защиты гидроксилов при С-2 и С-3. На рис. 4.15 приведены при-
примеры соединений такого типа, которые удалось выделить.
Дезоксисоединения
Производные L-аскорбиновой кислоты, у которых один или бо-
более гидроксилов при С-2, С-3, С-5 или С-6 замещены на атом
водорода, известны как дезоксисоединения. Нестабильность ви-
витамина С подогревает интерес к его более стабильным аналогам

Синтез, производство и химические свойства витамина С
77
СН2ОН
НО ОН
НО ОН
б-карбокси-L-
аскорбиновая кислота
(сахароаскорбинооая
кислота )
ft
но он
5
аскорбиновая кислота
(выделена
гидратированная форма)
НООС
НО
о
но
он
6-карбокси-5-кето-ь-аскорбиновая кислота
E-кетосахароаскорбиновая кислота)
(стабильна в виде енольного таутомера)
Рис. 4.15. Побочные продукты окисления L-аскорбиновой кислоты.
СН3
-он
-он
о.
но он
б-дезокси-L-
аскорбиновая кислота
но он
L-рамноаскорбиновая кислота
G-дезоксисоединение)
Рис. 4.16. Некоторые дезоксисоединения с антискорбутным действием.
при условии сохранения ими антискорбутного действия. Извест-
Известно, что 6-дезокси-ь-аскорбиновая и L-рамноаскорбиновая кисло-
кислоты (рис. 4.16) сохраняют соответственно 30 и 20% антискорбутной
активности витамина С. В последние годы были синтезированы
еще некоторые соединения такого типа (рис. 4.17). Обнадеживает,
что 6-хлор-6-дезо'ксипроизводное обладает повышенной термиче-
термической стабильностью по сравнению с витамином С и в то же время
обладает заметной антицинготной активностью.

78
Глава 4
(X=CI,Br)
к
НО ОН
L-аскорбиновая кислота
-ОН
ft-
НО ОН
6-галоген-6-
дезоксипроизводное
Zn/CH3COOH
сн2
сн
ft-
но он
каталитическое
гидрирование
СН3
СН,
ft-
НО ОН
5,6-дидезоксипроизводное
Рис. 4.17. Новый синтез дезоксисоединений с антискорбутным дей-
действием.
Дегидроаскорбиновая кислота и ее
производные
Получение
Еще работая в Листеровском институте в середине двадцатых
годов, Соломон Цильва заметил, что прокисшие растворы ви-
витамина С сохраняют антискорбутную активность. Примерно в
то же время Сент-Дьёрдьи отмечал, что его „гексуроновая ки-
кислота" при окислении иодом теряет два атома водорода, а про-
продукт окисления можно количественно превратить обратно в ис-
исходное соединение восстановлением сероводородом. Как только
была установлена идентичность витамина С и гексуроновой ки-
кислоты и определена структура молекулы, стала ясна природа это-
этого окислительно-восстановительного равновесия, а продукт оки-
окисления был идентифицирован как L-дегидроаскорбиновая кислота
(ДГА). Было показано, что ДГА является лактоном, который при
стоянии в водном растворе медленно гидролизуется с образовани-
образованием кислоты ациклической структуры. Ранние представления об

H0"f 6 -*■" I 6
НО—С I ~" ад О—С
Синтез, производство и химические свойства витамина С 79
п __ v
2IHI О
Ф
СН2ОН СН2ОН
L-аскорбиновая кислота L-дегидроаскорбиновая кислота
Рис. 4.18. Предварительная схема взаимных превращений L-аскорби-
новой и 1^дегидроаскорбиновой кислот.
окислительно-восстановительном процессе приведены в виде схе-
схемы на рис. 4.18. Аскорбиновая кислота окисляется до дегидро-
производного под действием различных окислителей — иода, бро-
брома, хлора, хинонов в кислой среде, иодатов, фенолиндофенола и
других красителей, молекулярного кислорода в присутствии со-
солей меди(И) при рН 5 или активированного угля в водном эта-
этаноле. Обратное восстановление до аскорбиновой кислоты мож-
можно осуществить действием сероводорода, иодноватистой кислоты,
цистеина, других тиолов и дитионата натрия. Недавно были об-
обнаружены и охарактеризованы ферменты, катализирующие этот
окислительно-восстановительный процесс. Окисление аскорбино-
аскорбиновой кислоты молекулярным кислородом катализируется медьсо-
медьсодержащим ферментом аскорбатоксидазой, а восстановление деги-
дроаскорбиновой кислоты в большинстве случаев глутатионом —
ДГА-редуктазой.
Развитие синтетических методов получения ДГА осложняется
переокислением, а также недостаточной стабильностью ДГА в вод-
водных растворах. На сегодняшний день ДГА получена только в виде
вязкого сиропа или аморфного вещества. Наиболее удобным пре-
препаративным методом ее получения является окисление аскорбино-
аскорбиновой кислоты молекулярным кислородом с использованием в каче-
качестве катализатора активированного угля в водном этаноле. Про-
Продукт реакции довольно стабилен при низкой температуре (—10°С).
Известна димерная форма ДГА — бисдегидроаскорбиновая кисло-
кислота (БДГА). Это вещество в кристаллической форме можно полу-
получить растворением ДГА в нитрометане, кипячением полученного
раствора и отфильтровыванием образовавшегося белого кристал-

80 Глава 4
лического осадка димера, который хранят при низкой темпе-
температуре.
Структура
Еще в пионерской работе по установлению структуры L-аскорби-
новой кислоты в начале тридцатых годов было сделано предполо-
предположение, что первым продуктом ее окисления является нейтраль-
нейтральный лактон, который в водном растворе медленно гидролизуется
с образованием кислоты ациклической структуры. Процесс со-
сопровождался падением рН и постепенным изменением угла опти-
оптического вращения. Лактон не давал полосы в спектре поглоще-
поглощения в области выше 225 нм, что указывало на отсутствие двой-
двойной углерод-углеродной связи, характерной для аскорбиновой ки-
кислоты, зато появлялся слабый сигнал карбонильной группы при
290 нм. Эти наблюдения согласуются с реакцией, приведенной на
рис. 4.19. Более поздние работы уточнили эти первоначальные вы-
выводы, а к концу семидесятых годов структура ДГА и БДГА стала
известна более детально. Было показано, что мономер существу-
существует преимущественно в виде бициклической полукетальной формы.
Полукеталь образуется за счет гидроксила при С-6, а димер — за
счет отщепления двух молекул воды от гидроксильных групп при
С-2 и С-3 соседних молекул мономера (рис. 4.20). Структура ДГА
была окончательно установлена спектроскопическими методами,
главным образом методами 1Н- и 13С ЯМР. ХН ЯМР спектр ДГА
(в D2O) ясно демонстрирует, что протоны Н-6 и Н-6' D,25 м. д.;
интегральная интенсивность 2), Н-5 D,65 м. д.; интегральная ин-
интенсивность 1) и Н-4 D,755 м. д.; интегральная интенсивность 1)
образуют систему АВМХ. Правильное отнесение этих сигналов
является однозначным, поскольку облучение дополнительным ра-
радиочастотным полем при 4,65 м. д. (т. е. Н-5) приводит к пре-
превращению мультиплета при 4,25 м. д. в очень наглядную пару
дублетов, характерных для системы АВ, образуемой протонами
Н-6 и Н-6'.
В спектре 13С ЯМР, полученном при полном подавлении спин-
спинового взаимодействия с протонами, имеются шесть сигналов
(рис. 4.21). При неполном подавлении спин-спинового взаимодей-
взаимодействия в спектре появляются три синглета A73, 106 и 915 м. д.),
два дублета (86 и 735 м. д.) и один триплет G65 м. д.). Селек-
Селективное облучение протонов на известных частотах Н-4 и Н-5 по-
позволяет различить дублеты атомов С-4 и С-5. Низкопольный син-

о
но—с
II
но—с
о
но-
сн2он
L-аскорбиновая
кислота
о=с
о=с
о
но-
СН2ОН _
(быстро)
о.
но—с-он
I
но—с-он
о
медленный
гидролиз
но-
СН2ОН
нейтральное соединение; нейтральное соединение;
легко гидратируется не поглощает в УФ-области
у
L-дегидроаскорбиновая кислота
Рис. 4.19. Уточненная схема окисления и раскрытия лактонного кольца.
но-
он
с=о
I
с==о
-он
СН2ОН
ь-2,3-дикетогулоновая
кислота

82
Глава 4
но ,нн
°
н "о-Т^-он.
он он
ДГА
Рис. 4.20. Дегидроаскорбиновая кислота: мономер (ДГА) и димер
(БДГ).
I I I
III!
I I I I I
S, М.Д. »
Рис. 4.21. Спектр 13С ЯМР ДГА при полном подавлении спин-спино-
спин-спинового взаимодействия с протонами (в D2O).

Синтез, производство и химические свойства витамина С
83
но,
н
н
'/J
О"
н
J.
он
О
>—(
i-OH
он
о о
Рис. 4.22. Преобладающая и минорные формы ДГА в водном растворе.
глет при 173<5 м. д. несомненно соответствует карбонильной группе
лактона. Однако интересно, что сигналы атомов С-2 и С-3 (91 и
1О6<5 м. д. соответственно) испытывают гораздо меньшее дезэкра-
нирование, на основе чего можно полагать, что ни один из них не
входит в состав свободной карбонильной группы. В то же время
атом С-6 дезэкранирован в гораздо большей степени по сравнению
с соответствующим атомом в молекуле L-аскорбиновой кислоты,
что указывает на участие гидроксила при С-6 в образовании полу-
кеталя. Таким образом, приведенные данные подтверждают как

84
но-
но-
соон
-он
-он
-он
но-
но-
соон
=о
-он
-он
но-
СН2ОН
но-
Глава 4
ооон
-он
=о
-он
но-
СН2ОН
СН2ОН
Рис. 4.23. Структура гидролизованной ДГА в водном растворе.
наличие двух гидроксильных групп при С-2, так и участие атома
С-3 в образовании структуры полукеталя.
В водном растворе ДГА существует в основном (> 99%) в виде
бициклического полукеталя (рис. 4.20) с незначительными приме-
примесями других форм (рис. 4.22), чему, однако, нет твердых доказа-
доказательств.
Свойства
При низких температурах ДГА в виде сиропа или аморфного твер-
твердого вещества стабильна в течение нескольких месяцев. ДГА лег-
легко растворяется в воде, гидролизуясь до 2,3-дикетогулоновой ки-
кислоты. На скорость гидролиза существенно влияет рН раствора:
гидролиз протекает относительно медленно на холоду при рН 2-4,,
но существенно ускоряется при значениях рН выше и ниже этих
пределов.
Интересно отметить, что после гидролиза в УФ-спектре погло-
поглощения появляется слабый сигнал карбонильной группы. Однако
результаты исследования методом 13С ЯМР дают основания пола-
полагать, что в молекуле 2,3-дикетогулоновой кислоты карбонильные
группы при С-2 и С-3 существуют главным образом в виде геми-
нальной диольной формы (рис. 4.23).
Стабильный димер БДГА трудно растворим в воде, тем не менее
в растворе он диссоциирует с образованием мономера.
ДГА вступает в реакцию с о-фенилендиамином, причем обра-
образование того или иного продукта зависит от стехиометрического
соотношения реагентов (рис. 4.24).
С фенилгидразином ДГА (или аскорбиновая кислота, сначала
окисленная до ДГА) дает красные кристаллы 2,3-дифенилгидра-
зона (озазона), т. пл. 197°С, структура которого стабилизирова-
стабилизирована за счет образования внутримолекулярных водородных связей
(рис. 4.25). Эти дигидразоновые производные интересны своими
превращениями: в результате перегруппировки образуется соеди-

Синтез, производство и химические свойства витамина С
85
(СНОНJСН2ОН
ДГА
(СНОН>2СН2ОН
Рис. 4.24. Реакция ДГА с о-фенилендиамином.
дрд PhNHNH;
2 моля
СН2ОН
-ОН
А"
PhNHN NNHPh
СН2ОН
он
и >
N NN-N
N-H* Nph
Ph
Рис. 4.25. Дигидразон L-аскорбиновой кислоты.

86
Глава 4
СН2ОН
-ОН
ft"
перегруппировка
PhNHN NNHPh
восстановление
(CHOHJCH2OH
N^N\_p
Ph
пиразольное
кольцо
СН2ОН
-ОН
О
R
О ЛгСНО
H,N NH,
CH2OH
ОН
HN4 .NH
Ar
имидазолин
Рис. 4.26. Модификация 2,3-дигидразона.
ОН
Рис. 4.27. ТрисB-дезокси-2-Ь-аскорбил)амин.

Синтез, производство и химические свойства витамина С 87
нение с пиразольным циклом, а восстановление приводит к 2,3-
диамино-2,3-дидезоксипроизводному L-аскорбиновой кислоты, ко-
которое в свою очередь под действием альдегидов дает имидазолины
(рис. 4.26). При перекристаллизации дигидразона иногда может
происходить перегруппировка с образованием желтого кристал-
кристаллического пиразолидона (т. пл. 210°С), что разрешает сомнения
относительно природы продукта фенилгидразиновой конденсации.
Еще одна интересная реакция ДГА — образование окрашенного
в красный цвет соединения с а-аминокислотами, трисB-дезокси-
2-ь-аскорбил)амина (рис. 4.27). Эта реакция нашла применение
для обнаружения а-аминокислот после хроматографическогс
разделения.

Глава 5. Биохимия витамина С
Разумно предположить, что все читатели этой книги осведомле-
осведомлены об антискорбутной природе витамина С. Те, кто хоть немного
изучал биологию, легко смогут понять, что эффективность вита-
витамина в заживлении ран и способность ускорять рост связаны с его
участием в синтезе волокнистых соединительных тканей, особен-
особенно в ускорении посттрансляционного гидроксилирования остатков
пролина и лизина коллагена — наиболее распространенного бел-
белка животного мира. Этот процесс, все еще далекий от того, чтобы
быть полностью понятным, в ходе которого, как это ни парадок-
парадоксально, восстановительные свойства аскорбиновой кислоты необ-
необходимы для окисления пролина и лизина, будет главной темой
настоящей главы. Хотя, конечно, этим роль аскорбиновой кисло-
кислоты отнюдь не ограничивается. Начиная с первых лет становления
биохимии витамина С, ознаменовавшихся спорами вокруг его от-
открытия, а также вокруг роли в метаболизме аминокислот, сфера
влияния этого соединения все более расширялась, охватывая раз-
различные аспекты иммунологии, онкологии, процессов пищеварения
и всасывания, эндокринологии, нейрологии, детоксикации и про-
профилактики катаракты.
Среди высших организмов лишь очень немногие не способны к
биосинтезу витамина С. К ним относится и Homo sapiens, поэтому
неудивительно, что большая часть из того, что известно о биохи-
биохимии L-аскорбиновой кислоты, имеет отношение к млекопитающим.
Большинство научных статей, посвященных метаболизму аскорби-
аскорбиновой кислоты, опубликовано по результатам работ, выполненных
на лабораторных крысах и морских свинках, но термин „витамин"
строго применим только к последним. Как и человек, морская
свинка практически не способна синтезировать аскорбиновую ки-
кислоту, тогда как крыса им полностью себя обеспечивает. Начиная
с рождения (человеческое молоко содержит до 5мг% аскорбино-
аскорбиновой кислоты в зависимости от питания матери) и до самой смерти
мы зависим от поступления витамина С в основном с овощами и
фруктами, если не принимать синтетических препаратов. Несмо-

Биохимия витамина С 89
тря на распространенность витамина в растительном мире, о его
роли в жизни растений из учебников по ботанике и биохимии мож-
можно почерпнуть очень мало.
В этой главе будет рассмотрен метаболизм аскорбиновой ки-
кислоты у млекопитающих, начиная с биосинтеза и заканчивая ка-
катаболизмом и выделением. В очерченных рамках возникает целый
ряд вопросов относительно участия витамина С в многочислен-
многочисленных биологических явлениях, упомянутых выше. Вопросы можно
некоторым образом упорядочить, если все известные биохимиче-
биохимические реакции с участием витамина С разбить на три группы: оки-
окислительные (гидроксилирование), восстановительные (например,
защита сульфгидрильной группы легко окисляемого трипептида
глутатиона и устранение потенциально опасных окислительных
свободных радикалов) и окислительно-восстановительные (имею-
(имеющие отношение к переносу электронов и мембранному потенциалу
через установление протонного градиента). Сама аскорбиновая ки-
кислота является восстановителем и, следовательно, не может непо-
непосредственно способствовать окислению. Но внутри живой клетки
витамин может существовать в различных формах, которые обра-
образуют окислительно-восстановительные пары. Эти пары способны
осуществлять как окисление, так и восстановление компонентов
других окислительно-восстановительных пар в зависимости от их
относительного окислительно-восстановительного потенциала.
Различные физиологически активные формы витамина С пред-
представлены на рис. 5.1, но отнюдь не все приведенные взаимопре-
взаимопревращения происходят in vivo. Наше бессилие установить конкрет-
конкретную роль этого наиболее жизненно важного вещества фактически
является источником непрерывного крушения надежд.
Биосинтез
Большинство живых организмов могут превращать D-глюкозу в
L-аскорбиновую кислоту. Важно ясно понимать, что это превра-
превращение происходит не через эпимеризацию, а через формальный
поворот в плоскости на 180° соединения D-ряда, в результате чего
образуется соединение, относящееся к L-ряду. С явлением инвер-
инверсии углеродной цепи мы уже сталкивались в гл. 3. Следует по-
помнить, что представленное на рис. 5.2 изображение ациклической
формы D-глюкозы, данное Хеуорсом, относится к D-ряду, так как
гидроксильная группа у предпоследнего атома углерода (в данном
случае С-5) расположена справа от него.

90
у
//
г
CH2OH
но—
—н
но он
СН2ОН
но—
// н°
-Н
О*
/ свободный радикал
—»^ L-аскорбиноной кислоты
Н* е
е
2е Н*
Ч СН2ОН
V но—
—Н
но о-
L-аскорбат-аннон
Глава 5
н*
СН2ОН
но—
t
—н
ft-
о о
L-дегидроаскорбиновая
n» у кислота
\//
Рис. 5.1. Взаимные превращения различных форм витамина С.
сно
-он
-н
-он
-он
СН2ОН
6
Рис. 5.2. D-Глюкоза.
н-
но-
н-
н-
сно
-он
-н
-он
-он
<£ООН
Рис. 5.3. D-Глюкуроновая кис-
кислота.

Биохимия витамина С
91
н
но
н
н
Рис. 5.4.
куроновой
нию С-1.
СН2ОН
—ОН
—н
—он
—он
СХ)ОН
Продукт реакции глю-
кислоты по положе-
но-
но-
н-
но-
соон
-н
-н
-он
-н
бСН2ОН
Рис. 5.5. L-Гулоновая кислота
(рис. 5.4 перевернут).
Защитив предварительно реакционноспособную альдегидную
группу по С-1, можно окислить D-глюкозу поположениюС-б, по-
получив D-глюкуроновую кислоту (рис. 5.3).
Если теперь С-1 альдегидную группу восстановить до первично-
первичного гидроксила, мы получим соединение, структура которого приве-
приведена на рис. 5.4. Наиболее важная функциональная группировка
(в данном случае карбоксильная при С-б) обычно располагается
в верхней части изображения, а соответствующему атому углеро-
углерода присваивается номер С-1. Следовательно, если повернуть лист
бумаги на 180° или перевернуть изображение в плоскости, мы по-
получим соединение L-ряда — производное альдогексозы L-гулозы,
называемое L-гулоновой кислотой (рис. 5.5). Последующие цикли-
циклизация и окисление приводят к образованию L-аскорбиновой кисло-
кислоты (рис. 5.6), более привычное изображение которой представлено
на рис. 5.7.
Считается, что все хлорофиллсодержащие растения и прора-
прорастающие семена могут синтезировать аскорбиновую кислоту со-
согласно схеме, приведенной на рис. 5.8.
Согласно некоторым авторитетным источникам, у растений бо-
П
но-' °
н-
но5- — н
6СН2ОН
Рис. 5.6. L-Аскор-
биновая кислота.
н-
<£Н2ОН
ОН
но
он
Рис. 5.7. Различные способы изображения L-ac-
корбиновой кислоты.

92
Глава 5
ч
НО—:
НО—
Н
НО
СНО
О
-Н
*СН2ОН
L-аскорбиновая
кислота
СНО
ч
о=
но
н
но
о
-н
*СН2ОН
2-кето-ь-гулонолактон
Рис. 5.8. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты.
СООН
н—
но—
н—
н—
—ОН
—Н
—ОН
—ОН
СН2ОН
D-глюкоза
н—
но—
н—
н—
—ОН
— Н
— ОН
—он
СООН
D-глюкуроновая кислота
но—
н—
но-
—Н
-ОН
—Н
*СН2ОН
L-гулоновая
кислота
О
V
но-
но-
н-
но
-н
-н
о
-н
•сн2он
L-гулонолактон
лее важна цепь превращений с участием D-галактуроновой ки-
кислоты, в результате которой после восстановления и замыкания
лактонного кольца вместо L-гулонолактона образуется L-галакту-
ронолактон, также превращающийся в L-аскорбиновую кислоту.
Предшественником D-галактуроновой кислоты является, очевид-
очевидно, D-галактоза — углевод, обнаруженный у млекопитающих и не
найденный по крайней мере в значительных количествах у расте-
растений. Поэтому трудно предполагать, что этот процесс может быть
важным. Тем не менее независимо от того, является ли исходным
соединением D-глюкоза или D-галактоза, биосинтез L-аскорбиновой
кислоты происходит через инверсию. Однако этому противоречат
экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что у неко-
некоторых растений, например у созревающей клубники, превращение
D-глюкозы в L-аскорбиновую кислоту осуществляется не через ин-
инверсию. Если использовать D-глюкозу, меченную тритием CН) по
положению С-6, в образующейся L-аскорбиновой кислоте меченым

Биохимия витамина С
СНО
93
Н-
НО-
Н-
Н-
-ОН
-Н
-ОН
-ОН
СН2ОН
D-глюкоза
СООН
Н-
НО-
Н-
Н-
-ОН
-Н
-ОН
-ОН
СН2ОН
D-глюконовая
кислота
СООН
О
НО Н
Н-4—ОН
О
СН2ОН
2,5-дикетоглюконовая
кислота
НО-;
но—
н
но
-н
СН2ОН
ь-аскорбиновая
кислота
Н
СН2ОН
2-кето-ь-гулонолактон
НО-
Н-
НО-
соон
=о
н
он
-н
СН2ОН
^-кето-ь-гулоновая
кислота
Рис. 5.9. Альтернативная схема биосинтеза L-аскорбиновой кислоты.
оказывается также положение С-6. Результаты генноинженерной
работы, в которой была получена экспрессия гена фермента редук-
тазы Corynebacterium в бактериях Erwinia herbicola, демонстриру-
демонстрируют наличие в цепи превращений еще двух промежуточных соеди-
соединений — D-глюконовой и 2,5-дикетоглюконовой кислот (рис. 5.9).
В этом случае нет необходимости в инверсии, чтобы объяснить,
каким образом D-глюкоза трансформируется в L-аскорбиновую ки-
кислоту. Очевидно, следует предположить, что одни растения про-
продуцируют L-гулоновую кислоту через D-глюкуроновую или D-ra-
лактуроновую кислоты, тогда как у других процесс протекает че-
через образование d-глюконовой и 2,5-дикетоглюконовой кислот и не
требует инверсии.
Большая часть исследований по синтезу аскорбиновой кислоты
у животных была выполнена на лабораторных крысах, и резуль-
результаты подтвердили идею о полной С-1/С-6 инверсии между D-глю-
куронатом и L-гулонатом. Большинство представителей земной
фауны способны биосинтезировать L-аскорбиновую кислоту из

94
Глава 5
О
НО-
НО-
Н-
НО-
Н
-Н
О.
О»
► НО-
L-гулонолактон -
оксидазой Н-
НО-
О катализируется
-Н
самопроиз-
q вольная
I енолизация
НО —
н
но
о
-н но-|—н но-4- н
сн2он сн2он снрн
L-гулонолактон 2-кето-ь-гулонолакюн L-аскорбиновая
кислота
Рис. 5.10. Завершающая стадия биосинтеза L-аскорбиновой кислоты.
d-глюкозы через промежуточные соединения — D-глюкуроно-
вую кислоту, L-гулоновую кислоту, L-гулонолактон и 2-кето-ь-гу-
лонолактон. Исключение составляют приматы (включая и Homo
sapiens) и некоторые другие млекопитающие, а также рыбы, на-
насекомые и некоторые виды птиц. Остается лишь гадать, почему
эти представители животного мира утратили способность к био-
биосинтезу аскорбиновой кислоты. По-видимому, их далекие пред-
предки лишились генетического материала, необходимого для синтеза
фермента L-гулонолактоноксидазы, что и заблокировало заверша-
завершающую стадию в цепи превращений (рис. 5.10). Полагают, что эта
досадная ошибка произошла 25 миллионов лет назад и именно она
привела к тому, что человек делит несомненные трудности свое-
своего положения с другими приматами, морскими свинками, индий-
индийскими крыланами, некоторыми видами птиц, включая дрозда с
экзотическим голосом; рыбами и некоторыми видами насекомых,
включая обитающую в пустыне саранчу, тутового шелкопряда и
жуков Anthonomus. Возможно, что у всех травоядных насекомых
(поедающих зеленые растения) существует потребность в посту-
поступлении витамина С с пищей. Выведение его из рациона, например,
саранчи приводит к абортивной линьке и смерти. У тех предста-
представителей животного мира, которые способны самообеспечивать се-
себя аскорбиновой кислотой, ее биосинтез осуществляется в печени
(млекопитающие) или почках (птицы, рептилии, амфибии).
Витамин С в продуктах питания
Homo sapiens целиком зависит от поступления витамина С с пи-
пищей. Единственным животным продуктом, содержащим значи-
значительные количества витамина С, является молоко A-5 мг/ЮОг);
содержится он также и в печени. Самые богатые источники аскор-
аскорбиновой кислоты — это свежие овощи и фрукты (особенно цитру-

Биохимия витамина С 95
Таблица 5.1. Содержание витамина С в распространенных фруктах и
овощах
_ ,, Содержание" аскорбиновой
Овощи / фрукты - _ _
' *к* кислоты, мг на 100 г
Плоды шиповника 1000
Черная смородина 200
Капуста кочанная 186
Зеленый перец 128
Хрен 120
Капуста брокколи 113
Брюссельская капуста 109
Кресс-салат 79
Цветная капуста 78
Клубника 59
Шпинат 51
Апельсины/лимоны 50
Капуста листьевая 47
Молодой картофель 30
Горох 25
Старый картофель 8
Морковь 6
Яблоки 6
Сливы 3
° Данные колеблются в зависимости от множества параметров: места произ-
произрастания, характеристики почвы, погодных условия и т. д.
совые, томаты и зеленый перец), печеный картофель A7 мг/100 г)
и листовые овощи. Очень богаты витамином С гуава C00 мг/100 г)
и черная смородина B00 мг/100 г), но они не слишком распростра-
распространены в западных странах. В табл. 5.1 приведены исчерпывающие
данные о содержании витамина С в наиболее употребимых овощах
и фруктах.
Известно, что кулинарная обработка овощей и фруктов часто
влечет за собой потери аскорбиновой кислоты. Так, при измель-
измельчении продуктов значительно возрастает ферментативная актив-
активность аскорбатоксидазы, содержащейся в растениях, богатых ви-
витамином С. Этот фермент присутствует во всех растительных тка-
тканях и обычно либо неактивен, либо содержится внутри визикул.
Другой фермент, обусловливающий потерю аскорбиновой ки-
кислоты, фенолаза, катализирует окисление полифенольных соеди-

96 Глава 5
нений кислородом воздуха, за счет чего происходит потемнение
таких фруктов, как яблоки. При наличии аскорбиновой кислоты
фермент восстанавливает о-хиноны снова до о-дифенолов. Процесс
сопровозкдается образованием дегидроаскорбиновой кислоты, ко-
которая быстро превращается в 2,3-дикетогулоновую кислоту, и ка-
катализируется ионами Cu(II) и других переходных металлов. Имен-
Именно поэтому не рекомендуется готовить овощи и фрукты в медной
и железной посуде. И, конечно, основным фактором, влияющим
на потерю витамина С в процессе приготовления пищи, является
просто его растворение в воде.
Исследования скорости разрушения витамина С при кулинар-
кулинарной обработке, выполненные на модельных системах, привели к
предположению, что это процесс первого порядка. Влияние тем-
температуры на скорость распада витамина С адекватно описывается
уравнением Аррениуса B), где к — константа скорости первого
порядка, А — предэкспоненциальный множитель, Еа — энергия
активации, R — газовая постоянная и Т — абсолютная темпера-
температура:
к = Ae~E*/RT B)
Как показали результаты экспериментов, график зависимости
\пк от \/Т представляет собой прямую линию, что позволяет вы-
вычислить энергию активации. Стандартные величины лежат в пре-
пределах 80-120 кДж ■ моль. Однако растения — очень сложные
системы, на скорость распада витамина С в которых влияют и дру-
другие факторы, например микроорганизмы и (или) природные фер-
ферменты. Поэтому энергия активации служит только для прибли-
приблизительной оценки влияния температуры на этот процесс. Более
того, дополнительным параметром является отсутствие воздуш-
воздушной среды. Ситуация еще больше усложняется, если реакция не
подчинаяется первому порядку. Так, например, имеются данные,
что при хранении соков распад аскорбиновой кислоты является
процессом нулевого порядка. Трудно понять, почему наблюдает-
наблюдается такое различие в кинетике, однако несомненно, что решающее
влияние на разрушение витамина С оказывает природа системы.
Следует отметить, что овощи, приготовленные в микроволновой
печи, сохраняют гораздо больше витамина С, чем приготовленные
обычными способами. Это может происходить главным образом
благодаря использованию меньших объемов воды, хотя должно
сказываться и сокращение времени кулинарной обработки. Та-
Таким образом, потери витамина С можно предотвратить, не только
избегая длительного кипячения овощей в медной посуде, но и если
готовить их целиком.

Биохимия витамина С 97
Окисление и гидроксилирование
Установлено, что аскорбиновая кислота является существенным
фактором многих реакций типа RH + О —> ROH. Роль восстанови-
восстановителя в таких процессах кажется на первый взгляд парадоксаль-
парадоксальной. Но это отнюдь не так, если принять во внимание, что вита-
витамин С может образовывать окислительно-восстановительную па-
пару аскорбиновая кислота/дегидроаскорбиновая кислота (К2А/А)
аналогично цитохромам. Цитохром с, например, функционирует
в митохондриях в виде пары цитохром с (Fe )/цитохром с (Fe ).
Осуществляя перенос электронов мезкду метаболитами и кислоро-
кислородом, молекула цитохрома постоянно претерпевает циклические из-
изменения, переходя из восстановленной формы (Fe ) в окисленную
(Fe ) и обратно. Гидроксилирование катализируется моноокси-
геназами, при этом образуется реакционноспособный атомарный
кислород. Процесс можно представить следующим образом:
ХН2 + О2 -f X + Н2О + О C)
О + RH -f ROH D)
В качестве ХН2 скорее выступает не аскорбиновая кислота, а дру-
другие восстановители, например НАДН2, НАДФН2, а-кетоглутарат
и т. д., а аскорбиновая кислота и цитохром участвуют в процес-
процессе в виде циркулирующих окислительно-восстановительных пар
(рис. 5.11). В принципе, и аскорбиновая кислота может выпол-
выполнять роль ХН2, а реакцию можно свести к простой форме:
Н2А + О2 + RH — А + Н2О + ROH E)
Известно, что аскорбиновая кислота участвует в метаболизме не-
некоторых аминокислот, способствуя образованию гидроксипролина,
гидроксилизина, норадреналина (норэпинефрина), серотонина, го-
могентизиновой кислоты и карнитина.
Гидроксипролин и гидроксилизин содержатся в животных тка-
тканях практически только в составе коллагена, на долю которого
ROH
цитохром Ь
HjA ' N Fe(IIl) ' ^H-fl * О
Рис. 5.11. Окислительно-восстановительный цикл аскорбиновой ки-
кислоты, обеспечивающий окисление и гидроксилирование.

98 Глава 5
.. CONH-
coo-
сн2
сн
Р|»л s\/ ~v 1*тг\т<плггп пат • 2
С—О—О—j-v
coo- \ /
-CO-N—■*— СО—NH —
ОН
-СО —N—*-СО-МН —
сукцинат -Нур-
Рис. 5.12. Возможный механизм посттрансляционного гидроксилиро-
вания пролина.
приходится около одной трети всех белков организма млекопита-
млекопитающих. Волокна коллагена входят в состав сухожилий, кожи, ко-
костей, зубов, хрящей, сердечных клапанов, кровеносных сосудов,
межпозвоночных дисков, роговой оболочки и хрусталика глаза,
не говоря о том, что коллаген обеспечивает внеклеточный кар-
каркас у всех многоклеточных. Гидроксипролин (Hyp) и гидрокси^
лизин (Hyl) не имеют соответствующих кодонов, поэтому гидро-
ксилирование остатков пролина (Pro) и лизина (Lys) в процессе
биосинтеза коллагена осуществляется посттрансляционно. Око-
Около половины всех остатков пролина гидроксилируется в основном
до 4-гидроксипролина, но встречается также и 3-гидроксипролин.
На суммарный пролин (Pro и Hyp) в коллагене приходится 27%
всех аминокислотных остатков, далее следует глицин (Gly) — 26%
и суммарный лизин (Lys и Hyl) — 4%. Гидроксилирование Pro
и Lys катализируется пролилгидроксилазой и лизилгидроксила-
зой — ферментами, которые функционируют при участии аскор-
аскорбиновой кислоты, ионов Fe и cv-кетоглутарата (аКГ). Реакция
предположительно протекает через образование промежуточного
пероксиглутарата, который далее взаимодействует с Pro и Lys, как
изображено на рис. 5.12 для Pro. Фермент специфично действу-
действует на остатки пролина, занимающие третье положение в трипле-
триплете Gly-X-Pro, перед последующим остатком глицина (Gly). Оче-
Очевидно, роль аскорбиновой кислоты заключается в сохранении вос-
восстановленного состояния кофактора гидроксилазы — атома Fe11.
Формирование четвертичной трехспиральной структуры физиоло-

Биохимия витамина С 99
гически активного коллагена может быть достигнуто только при
условии наличия гидроксилированных остатков пролина и лизи-
лизина. Коллаген, синтезированный при недостатке или отсутствии
витамина С, не способен к образованию полноценных волокон, что
является причиной поражений кожи, ломкости сосудов и других
признаков, характерных для1 цинги. Другой содержащий гидрок-
сипролин белок, биосинтез которого находится в зависимости от
витамина С, — плазматический белок системы комплемен-
комплемента (C-lqu), определяющий способность организма морской свинки
подавлять патогенные микроорганизмы.
Катаболизм аминокислоты фенилаланина и ее гидроксили-
рованного производного тирозина протекает в печени живот-
животных с образованием фумаровой и ацетоуксусной кислот через
промежуточную гомогентизиновую кислоту. Окисление 4-гидро-
ксифенилпировиноградной кислоты катализируется медьсодержа-
медьсодержащим ферментом 4-гидроксифенилпируватдиоксигеназой, для про-
проявления активности которого необходимо присутствие витамина С
(рис. 5.13). Диоксигеназа получила свое название вследствие того,
что оба атома кислорода включаются в молекулу субстрата. Сле-
Следует отметить, что одновременно протекает и декарбоксилирова-
ние, но это не нашло отражения в названии фермента. Нарушения
метаболизма гомогентизина, связанные с недостаточностью гомо-
гентизатоксидазы, приводят к возникновению наследственной бо-
болезни алкаптонурии. Это заболевание представляет в значитель-
значительной степени исторический интерес, поскольку именно на основе
его изучения была выдвинута идея о наследственных метаболи-
метаболических нарушениях. Гидроксилирование фенилаланина (Phe) до
тирозина (Туг) сопровождается окислением производного фолие-
вой кислоты тетрагидробиоптерина (ТГБ) до дигидробиоптерина
(ДГБ),
Phe + О2 + ТГБ -f ДГБ + Туг + Н2О F)
обратное превращение ДГВ в тетрагидроформу зависит, очевид-
очевидно, от присутствия витамина С. Блокирование превращения фе-
фенилаланина в тирозин — причина наследственного заболевания
фенилкетонурии, встречающегося с частотой 1 на 20000 новоро-
новорожденных.
Тирозин — предшественник гормона и нейромедиатора нора-
дреналина, который образуется из дофамина C,4-дигидроксифе-
нилэтаноламина) под действием витамин С-зависимого фермента
дофамин-/?-монооксигеназы (дофамин-/?-гидроксилаза) в хромаф-
финных клетках мозгового слоя надпочечников (рис. 5.14).
Все процессы гидроксилирования, о которых шла речь выше,
осуществляются при участии тетрагидробиоптерина, подвергаю-
подвергающегося циклическим превращениям в присутствии аскорбиновой

фенил аланин-4-
монооксигеназа
сн2
CHNH2
СООН
фенилаланин
тирозинтрансаминаза
CHNH2
СООН
тирозин
4-гидроксифеиил -
пируватдиоксигеназа
Oj/витамин С
сн2
сю
I
СООН
4 гидроксифенилпировино-
градная кислота
НО
СН2
СООН
гомогентизиновая
кислота
B,5-дигидрокси-
фенилуксусная кислота)
Рис. 5.13. Метаболизм фенилаланина и тирозина.

Биохимия витамина С 101
он он он он
X .ондекарбо- JL .ондофамин-/?- ^L он
ане^ ^г' гидроксилаза f ^у
гидро-
ксилирование ^^Гксилирование
(дофамин-/?- U
монооксигеназа) |
о, снон
I ! |
CHNHj CH2NH2 витамин С CH2NH2
схюн
3,4-Дигидрокси- дофамин норадреналин
фенилаланин (дофа)
Рис. 5.14. Образование норадреналина.
дофамин норадреналин
НАД НАДН2
Рис. 5.15. Циркуляция аскорбата в биосинтезе норадреналина (САР —
свободный аскорбатный радикал; А — аскорбат).
кислоты. Недавно было высказано предположение, что дофамин-
/?-гидроксилаза (ДБГ) функционирует в тандеме с семидегидро-
аскорбатредуктазой (СДР), что обеспечивает циклические превра-
превращения витамина С и окисление НАДНг (рис. 5.15).
Что происходит дальше с высвобождающимся реакционноспо-
собным и, следовательно, опасным атомарным кислородом, оста-
остается неясным. Гидроксилирование и декарбоксилирование ти-
тирозина с образованием дофамина протекает в шишковидной же-
железе параллельно с аналогичными превращениями другой аро-
ароматической аминокислоты триптофана. Продуктами метаболиз-
метаболизма триптофана являются сосудосуживающий агент и нейромеди-
атор 5-гидрокситриптамин, более известный под названием серо-
тонина. Начальная стадия гидроксилирования катализируется
триптофан-5-монооксигеназой (или триптофангидроксилазой), ко-
которая, как полагают, также является витамин С-зависимым фер-
ферментом (рис. 5.16).
Еще одним субстратом, подвергающимся действию монооксиге-
назы, является тетрагидробиоптерин (ТГБ), и здесь снова необхо-

сн,снсоон
/ I
2 триптофангидроксилаза "
О2/внтамин С
СН2СНСООН
/ i
^Ц* декарбоксилирование
СО,
CH2CH2NH2
5-гидрокситриптофаи
серотонин
E-гидрокситриптамин)
Рис. 5.16. Образование серотонина.

Биохимия витамина С 103
триптофан 5-гидрокситриптофан
ТГБ ДГБ
САРУА
НАДН2 НАД
Рис. 5.17. Циркуляция аскорбата и гидробиоптерина в биосинтезе се-
ротонина.
димо присутствие аскорбиновой кислоты, чтобы предотвратить его
необратимое окисление в дигидробиоптерин (ДГБ) (рис. 5.17).
В цепи метаболических превращений, ведущих к образованию
из лизина карнитина, дважды встречаются реакции, катализиру-
катализируемые витамин С-зависимыми диоксигеназами (или гидроксилаза-
ми), субстратами для которых являются 7-бутиробетаин и триме-
тиллизин. Карнитин необходим для обеспечения транспорта энер-
энергетически богатых жирных аминокислот из цитоплазмы в мито-
митохондрии, где они подвергаются /?-окислению с образованием
ацетата.
Другими оксигеназными витамин С-зависимыми системами, от-
ответственными за биосинтез нейромедиаторов и гормонов, являют-
являются медьсодержащие пептидилглицин-а-амидирующие монооксиге-
назы (ПАМ), недавно обнаруженные в гипофизе и в коре надпо-
надпочечников. С-Концевой глицинсодержащий пептид, часто встреча-
встречающийся в белках эндокринной системы и нервных тканей (АА„-
Gly-COOH), под действием ПАМ превращается в AAn-CONH2

104 Глава 5
по реакции, аналогичной реакции, катализируемой дофамин-/?-
монооксигеназой. В такой форме белки более устойчивы к дей-
действию различных ферментов и приобретают повышенную способ-
способность связываться со своими рецепторами. В качестве примеров
можно привести меланоцитстимулирующий гормон и тиреотропин-
рилизинг-гормон.
Существенной функцией печени млекопитающих является био-
биотрансформация ксенобиотиков: лекарственных препаратов, ядов и
аномальных метаболитов. Важная роль принадлежит оксидазам
микросомальной фракции, в частности, цитохрому Р450 — окси-
дазе со смешанной функцией (ОСФ). При участии этого фермента
протекает метаболизм четырех пользующихся дурной славой ток-
токсинов: этанола, бензола, тетрахлорметана и полихлорированных
бифенилов (ПХБ). Ферментативная активность цитохрома Р450
также зависит от присутствия витамина С, так как при его недо-
недостаточности уровень фермента в организме морских свинок зна-
значительно снижается. Более того, введение этих ядов в организм
животных ускоряет метаболизм и повышает потребность в вита-
витамине С, поступающем с пищей.
Еще один пример участия аскорбиновой кислоты в процес-
процессах гидроксилирования, осуществляемых в микросомальной фрак-
фракции, — ступенчатое превращение холестерина в желчную и хо-
левую кислоты через промежуточные 7а-гидроксихолестерин,
За, 7а-дигидроксикопростан и За, 7а, 12а-тригидроксикопростан.
В процессе метаболизма липидов жирные кислоты с нечетным чи-
числом атомов углерода подвергаются а-окислению монооксигеназой
и последующему декарбоксилированию, давая производные с чет-
четным числом атомов углерода. Обе реакции требуют присутствия
витамина С. Так как а-окисление катализируется монооксигена-
монооксигеназой, возможно, что все ОСФ нуждаются в присутствии аскорбино-
аскорбиновой кислоты для проявления своей ферментативной активности.
Восстановительные свойства
Известно, что жизнь на Земле полностью зависит от снабжения
кислородом. Но, будучи в избытке, в неподходящей форме или
в ненадлежащем месте, кислород — потенциальный яд. Особен-
Особенно вредны его реакционноспособные формы и окислительные ра-
радикалы, например, супероксид-анион и гидроксильный радикал.
Это общеизвестные активные оксиданты, которые могут вызвать
серьезные повреждения липидных компонентов клеточных мем-
мембран вследствие окисления пероксидами. Установлена защитная

Биохимия витамина С 105
антиоксидантная роль витамина Е и необходимых жирных кислот.
Однако они являются жирорастворимыми соединениями, и, оче-
очевидно, что функция, выполняемая ими внутри мембраны, на ее
поверхности переходит к аскорбиновой кислоте. Здесь, в водном
окружении, витамин С способствует улавливанию потенциально
опасных окислителей еще одним водорастворимым антиоксидан-
том, трипептидом глутатионом.
Глутатион — трипептид с первичной структурой 7-Glu-CySH-
Gly (GSH), который может существовать также и в виде оки-
окисленного димера (GSSG). В форме GSH его роль заключается в
поддержании различных ключевых белков организма в восстано-
восстановленном состоянии, что необходимо, например, для структурной
целостности эритроцитов и прозрачности хрусталика глаза. Спо-
Способность GSH окисляться до функционально неактивной формы
GSSG определяется его природой, и, как полагают, аскорбиновая
кислота либо предотвращает, либо делает обратимым этот нежела-
нежелательный процесс. Эффект витамина С не является непосредствен-
непосредственным, так как известно, что окисленная форма глутатиона GSSG
восстанавливается за счет НАДФНг, образующегося в пентозофос-
фатном цикле при деградации глюкозо-6-фосфата до рибулозо-5-
фосфата. Этот цикл осуществляется во многих растениях и ми-
микроорганизмах, а также в хрусталике глаза, эритроцитах, надпо-
надпочечниках, жировых тканях (включая молочные железы) и печени
животных и, как показано недавно, стимулируется аскорбиновой
кислотой. Как это ни парадоксально, но существует предположе-
предположение, что одна из функций глутатиона — поддерживать аскорбино-
аскорбиновую кислоту в восстановленном состоянии!
Говорить о том, что витамины Е и С выполняют идентичные
антиокислительные функции в липидном матриксе и в водном кле-
клеточном окружении соответственно, — это значит чрезмерно упро-
упрощать положение дел. Показано, что эти витамины действуют со-
совместно, и, возможно, на границе раздела липиды/водная фаза
аскорбиновая кислота обеспечивает защиту витамина Е или вос-
восстанавливает его окисленную форму после атаки свободных ради-
радикалов.
Восстановительная способность аскорбиновой кислоты „ис-
„используется" еще одним витамином — фолиевой кислотой
(рис. 5.18). Фолиевая кислота является незаменимым кофакто-
кофактором при переносе одноуглеродных звеньев: например, метильные
группы, поставляемые незаменимой аминокислотой метионином,
необходимы для синтеза различных соединений — пуринов, пири-
пиримидина тимина, аминокислоты серина, холина, карнитина, креа-
креатина, адреналина и многих других. Для выполнения своей функ-

106 Глава 5
ОН
соон
н2
ноос
Рис. 5.18. Фолиевая кислота.
ции фолиевая кислота должна находиться в восстановленной те-
трагидрофолатной форме, и это состояние обеспечивается и(или)
поддерживается в присутствии аскорбиновой кислоты.
Большой проблемой является склонность агрессивного перок-
сидного свободного радикала окислять в эритроцитах атом железа
гема Fe11 до Fe , что приводит к образованию функционально не-
неактивного метгемоглобина (metHb). Этот процесс обращается фер-
ферментом metHb-редуктазой, который функционирует в присутствии
цитохрома Ьб и аскорбиновой кислоты. Супероксидный свободный
радикал обычно разрушается витамин С-зависимой супероксид-
дисмутазой (СОД), таким образом СОД предотвращает образова-
образование очень агрессивного гидроксильного радикала. Однако в про-
противоположность этому в настоящее время утверждают, что аскор-
аскорбиновая кислота может обходить эту защиту, восстанавливая Fe111
до Fe11, который и высвобождает гидроксильный радикал из су-
супероксида по реакции Фентона. Полагают, что в растениях СОД и
аскорбат совместно с глутатионом и НАДФЩ образуют целостную
систему защиты от супероксидных радикалов.
Хорошо известно, что аскорбиновая кислота способствует вса-
всасыванию железа сквозь стенки кишечника. Возможно, это про-
происходит благодаря тому, что она поддерживает элемент в восста-
восстановленной форме, Fe , в которой он легче поглощается слизистой
оболочкой.
Электронный транспорт
Окислительно-восстановительные свойства аскорбиновой кисло-
кислоты давно используются в изучении in vitro электронного транс-
транспорта в митохондриальных мембранах. . Электронный' транс-
транспорт и окислительное фосфорилирование обычно объясняют не
очень хорошо согласующимися между собой моделями. Разни-
Разница окислительно-восстановительных потенциалов приписывается
изменению свободной энергии, а экзергонический электронный

НАДН
<ФМНН2 •
1Л пи *■
убихинон
НАД
V ЛЛ ФАДН2
¥ железо- и ¥
Д серосодержа-1 флавонротеин J^ кофермент<2
/\ щие белки/V
У >VFerm / i ^ ФМН
"•убихинол
или
ФАД
участок I
АДФ *~ АТФ
Fe(H)/Cu(I)
цитохром аа3 или
цитохромоксидаза
Fe(IH)/Cu(H)
участок III
АДФ ^ АТФ
Рис. 5.19. Цепь электронного транспорта и участки окислительного фосфорилирования в митохондриях. (Обозна-
(Обозначения. ФМН — флавинмононуклеотид, ФМННг — его восстановленная форма; ФАД — флавинадениндинуклеотид,
ФАДНг — его восстановленная форма; остальные обозначения см. в тексте.)

108 Глава 5
транспорт связывают с установлением протонного градиента. По-
Последовательность событий в цепи электронного транспорта в ми-
митохондриях можно представить в виде схемы на рис. 5.19. Та-
Такие субстраты, как изоцитрат, а-кетоглутарат и малат, участву-
участвующие в цикле лимонной кислоты, имеют отношение Р : О = 3,
т. е. на каждую молекулу окисленного субстрата (удаляют-
(удаляются два атома водорода с помощью НАД в качестве кофактора)
образуются три молекулы АТФ. Это объясняется тем, что вы-
высвобождающиеся электроны (вместе со своими протонами) дви-
движутся по всей цепи электронного транспорта, встречая на сво-
своем пути три участка фосфорилирования, т. е. осуществляют-
осуществляются три окислительно-восстановительные реакции, в которых уча-
участвующие окислительно-восстановительные пары создают доволь-
довольно большую разность окислительно-восстановительных потенциа-
потенциалов (около 0,21 В) для высвобождения такого количества свобод-
свободной энергии D0 кдж/моль), которой достаточно для фосфорили-
фосфорилирования одного моля АДФ.
Окисление сукцината, также участника цикла лимонной ки-
кислоты, или ацил-СоА, образующегося при /?-окислении жир-
жирных кислот, катализируется флавопротеиновыми дегидрогеназа-
ми; при этом один участок фосфорилирования выпадает и отно-
отношение Р : О становится равным 2.
Аскорбиновая кислота участвует в восстановлении цитохрома
с через краситель тетраметил-п-фенилендиамин (ТМФД); в этом
случае выпадают два участка фосфорилирования и Р : О равно 1.
В шестидесятых годах Митчелл сформулировал хемиосмоти-
ческую теорию, объясняющую, каким образом энергия, высвобо-
высвобождающаяся при электронном транспорте, используется для транс-
транслокации протонов из матрикса к наружной стороне внутренней
митохондриальной мембраны. При прохождении протонов через
„ворота", расположенные в выступах внутренней мембраны, про-
происходит активация АТФ-синтетазы. Недавно было показано, что в
этом процессе участвует аскорбиновая кислота, способствуя уста-
установлению протонного градиента на плазматических мембранах ве-
везикул, полученных из соевых бобов (Glycine max).
Современные представления об электронном транспорте в та-
таких органеллах, как митохондрии и хлоропласты, включают поня-
понятие носителей. Некоторые из них статично зафиксированы в мем-
мембране, другие более свободно связаны с мембранной поверхностью,
третьи свободно перемещаются внутри мембранного матрикса. Со-
Соблазнительно предположить, что витамин С не только выступает
в качестве искусственного донора электронов для восстановления
цитохрома с в экспериментах in vitro, но и осуществляет еще од-

Биохимия витамина С 109
ну связь в цепи электронного транспорта в интактных живых ми-
митохондриях и хлоропластах. То, что витамин С способен прони-
проникать сквозь мембрану, доказывает факт его присутствия в тка-
тканях, характеризующихся высоким скоплением клеток, например,
в надпочечниках и мозге. Известно, что мембраны проницаемы
только для дегидроаскорбиновой кислоты (А), хотя внутри кле-
клеток этих тканей преобладает аскорбиновая кислота (НгА). Оче-
Очевидно, НгА аккумулируется клетками надпочечников после того,
как она подверглась окислению вне клетки, проникла сквозь мем-
мембрану в виде А и здесь посредством внутриклеточного восстановле-
восстановления вернулась в исходное состояние. В этом случае разумно пред-
предположить, что в транслокации электронов между компонентами
липидного матрикса и водного окружения участвуют аскорбат-
ные окислительно-восстановительные пары НгА/А или НгА/САР
(САР — свободный аскорбатный радикал). Полагают-, что в расте-
растениях аскорбиновая кислота причастна к возникновению протонно-
протонного градиента, используемого для транспорта материала через кле-
клеточную мембрану, и таким образом участвует в регуляции роста.
Распределение в тканях
Витамин С участвует в реакциях гидроксилирования в биосинте-
биосинтезе коллагена, серотонина и норадреналина в организме животных.
И все же очень важна его роль там, где он главным образом и
синтезируется, а именно в хлорофиллсодержащих растениях. В
некоторых из них аскорбиновая кислота содержится в довольно
больших количествах, а скорость ее синтеза в прорастающих се-
семенах очень высока. Несмотря на это, о роли витамина С в про-
процессе метаболизма известно очень мало, за исключением того, что
он необходим для синтеза ксантофилла, некоторых ненасыщенных
жирных кислот (окисление жирных кислот), а также, возможно,
участвует в транслокации, упомянутой выше. Ключ к решению
вопроса о роли аскорбиновой кислоты в процессе метаболизма у
животных может быть найден, исходя из результатов анализа ее
тканевого распределения. Проанализированные животные ткани
содержат следующие количества витамина С (в убывающем по-
порядке): надпочечники E5 мг%), гипофиз и лейкоциты (белые кро-
кровяные клетки), мозг, хрусталики глаз и поджелудочная железа,
почки, селезенка и печень, сердечная мышца, молоко (женское 3
мг%, коровье 1 мг%), плазма A мг%). В большинстве этих тка-
тканей функция витамина С заключается в поддержании структур-
структурной целостности посредством участия в биосинтезе коллагена. Во-

110 Глава 5
лее высокий уровень содержания в некоторых жизненно важных
органах обусловлен необходимостью их защиты при недостаточном
поступлении витамина С с пищей, так как, хотя страдает весь ор-
организм, ущерб, причиненный цингой мозгу, гораздо серьезнее, чем,
скажем, скелету. Однако более вероятно, что такой повышенный
уровень содержания аскорбиновой кислоты отражает более специ-
специализированные функции, например, участие в синтезе гормонов и
нейромедиаторов надпочечников и мозга, а также в формировании
иммунного ответа в селезенке и лейкоцитах, стимулирование пен-
тозофосфатного цикла в печени, поддержание прозрачности хру-
хрусталика и роговой оболочки глаза.
Потребление, экскреция и
метаболизм
Для профилактики цинги человеческому организму необходимо
10 мг витамина С в день, ежедневная рекомендуемая доза в Ве-
Великобритании составляет 30 мг, а лабораторная крыса способна
синтезировать в день количество, эквивалентное 2000 мг B г)! Яс-
Ясно, что крыса и другие животные, включая и человека, а также
растения, не содержащие коллаген, используют аскорбиновую ки-
кислоту и для иных целей, отличных от профилактики цинги. В
медицине существует направление (гл. 6), не пользующееся сего-
сегодня популярностью, рекомендующее прием мегадоз A-10 г в день).
Возможно, это и имеет смысл. Но аргументом против этого слу-
служит то, что организм взрослого человека способен аккумулиро-
аккумулировать только ограниченное количество витамина, обычно 2-3 г, воз-
возможно 4 г. При этом уровень в плазме достигает 1,4 мг%. Избыточ-
Избыточные количества, которые не успевают метаболизировать (скорость
метаболизма 5-20 мг в день), усваиваются организмом, но сразу
выводятся почками в неизмененном состоянии. Недавнее утвер-
утверждение о том, что усваиваться может не более 500-600 мг в день,
значительно ослабляет аргументацию против потребления вита-
витамина С в больших дозах. Аскорбиновая кислота метаболизирует
в печени и почках, подвергаясь серии последовательных превра-
превращений, конечным результатом которых является образование ща-
щавелевой кислоты, выводимой с мочой. Катаболизм аскорбиновой
кислоты у животных можно представить в виде схемы, приведен-
приведенной на рис. 5.20. Так как аскорбатоксидаза находится в „спящих"
семенах в активном состоянии, полагают, что ее инактивация или,
вернее, повышение уровня содержания аскорбиновой кислоты мо-
может служить тем спусковым механизмом, который запускает цепь
метаболических реакций.

Биохимия витамина С
L-аскорбиновая кислота
L-аскорбат-анион
свободный аскорбатный
радикал
L-ликсоновая кислота
L-ксилоза
L-треониновая кислота
111
- дегидроаскорбиновая
кислота
2,3-дикето-ь-1улоновая
кислота
-щавелевая кислота
Рис. 5.20. Катаболизм аскорбиновой кислоты.
В то время, как о биосинтезе и деградации витамина С кое-что
все-таки известно, его роль в качестве специфического кофермен-
кофермента остается неясной. Хорошо известно, что его восстановитель-
восстановительные свойства делают его прекрасным косубстратом в моноокси-
геназных реакциях гидроксилирования, приводящих к образова-
образованию аминокислот и катехоламинов. Благодаря этим же свойствам
витамин С обеспечивает защиту не только клеток, устраняя сво-
свободные радикалы, но и других антиоксидантов типа витамина Е.
Его хелатирующие и(или) восстановительные свойства способству-
способствуют усвоению соединений железа в кишечнике. Высказано предпо-
предположение, что он может функционировать в виде циркулирующей
окислительно-восстановительной пары в электронном транспорте
и при создании мембранного потенциала, а его статус соответству-
соответствует статусу цитохрома с. В настоящее время можно предположить,
что основная роль витамина С в метаболизме заключается в том,
что он является оптимальным, но не единственным фактором, не-
необходимым для поддержания многочисленных железо- и медьсо-
медьсодержащих ферментов в восстановительном состоянии, в котором
они наиболее функционально активны. Витамину С были полно-
полностью посвящены три симпозиума. Последний из них состоялся в
1986 г. и охватил следующие направления: нейрохимия, здоровье
и эпидемиология, здоровье и болезнь, биохимия и иммунология,
ксенобиотики, анализ, метаболизм и безопасный уровень потре-

112 Глава 5
бления. На этот симпозиум съехались в основном ученые-медики,
что и неудивительно; основная область биосинтеза и использова-
использования витамина С — растительный мир — упоминался лишь всколь-
вскользь. Наш понятный интерес к различным аспектам химии и био-
биохимии витамина С, подогреваемый весьма ощутимыми доходами
от его производства, — не лучший стимул к разрешению загадки
о существовании одной основной биологической функции у этой
простой молекулы или ее отсутствии. Наш энтузиазм обусловлен
просто отсутствием у всех нас L-гулонолактоноксидазы. И вино-
виноват в этом один-единственный ген, которого наши далекие предки
лишились 25 миллионов лет назад, что и обрекло человека вместе
с другими приматами, а также некоторыми видами птиц, лету-
летучих мышей, жуков и, конечно, морскими свинками быть отчасти
„вегетарианцами поневоле".

Глава 6. Витамин С в медицине
Можно спорить, действительно ли применение витамина С, пусть
еще и не распознанного под маской цитрусовых, для профилак-
профилактики цинги испанскими мореплавателями, осмелившимися пере-
пересекать Атлантику и Тихий океан в XVI-XVII вв., положило на-
начало диетологии как области современной медицины. Начиная
с XVII в., лимонный сок входил в запасы провианта судов гол-
голландской Ост-Индской компании, и что более удивительно, соками
цитрусовых снабжались некоторые английские корабли в начале
XVIII в. Правда, вскоре упоминания об этом исчезли из архивов и
возобновились только после знаменитых клинических испытаний
Джеймса Линда, описанных в гл. 2, результатом которых в 1753 г.
стали рекомендации ежедневно выдавать всем морякам лимонный
сок. Почти наверняка можно сказать, что моряков умышленно ли-
лишали продуктов с антискорбутным действием, чтобы ослабить их и
полностью держать под контролем Ост-Индской компаний. Не ме-
менее грязные побуждения, в основе которых была зависть к профес-
профессиональным успехам доктора Линда, заставили британский флот
задержать выполнение его рекомендаций на 42 года. Эту скан-
скандальную в истории медицины задержку прервал только мятеж,
одним из требований которого было обеспечить „достаточное коли-
количество овощей". Последующие двести лет завершились успешной
идентификацией активного ингредиента овощей и фруктов, так
необходимого для здоровья человека. Предписываемые ежеднев-
ежедневные дозы витамина С для профилактики и лечения практически
всех основных патологических состояний человека и лаборатор-
лабораторных млекопитающих колеблются от нескольких миллиграммов до
многих граммов (правда, в некоторых случаях прием мегадоз мо-
может оказаться и причиной заболевания). Широкое использование
витамина С создает основу для большого международного бизне-
бизнеса, начиная с химического синтеза и заканчивая формированием
таблеток. И все же, как мы видели, это простое углеводоподоб-
ное вещество горько-сладкого вкуса все еще це раскрыло своих
секретов. Его физиологическая роль в организме так и не ясна до

114 Глава 6
конца, несмотря на успешное использование витамина С в лече-
лечении различных патологических состояний, зачастую, казалось бы,
с ним никак не связанных. Сотни лет его использовали для ле-
лечения цинги, а в последние два года было показано, что витамин
С вызывает состояние ремиссии у некоторых больных с аутоим-
аутоиммунной тромбоцитопенией. Вера в него пациентов при отсутствии
понимания механизма действия препарата оказывает неоценимую
помощь медикам. Для таких.терапевтических целей назначают
перорально ежедневный прием сотен или даже тысяч миллиграм-
миллиграммов, что значительно превышает относительно малые количества
витамина С, необходимые для профилактики цинги. Существенно
превышают эти количества и поступления витамина С с пищей у
здорового человека, который следует рекомендуемой диетической
норме (РДН) или превышает ее. Правда, выражается некоторое
беспокойство по поводу того, что такие большие поступления мо-
могут вызывать нежелательные побочные эффекты. При некоторых
патологических состояниях, очевидно, следует максимально сни-
снизить потребление витамина С, хотя в общем случае его действие
на организм, безусловно, благотворно.
Недостаточность витамина С
В гл. 2, целиком посвященной цинге, акцент был сделан на исто-
историческом аспекте. Но этот классический авитаминоз не следу-
следует игнорировать и сегодня. Для цинги характерен длинный спи-
список симптомов: кровоточивые десны, состояние депрессии, лег-
легкость образования кровоподтеков, незаживающие раны и несра-
стающиеся переломы, раздражительность, боли в суставах, гние-
гниение и выпадение зубов, общее недомогание и утомляемость. Диа-
Диагноз можно поставить на основании и более ограниченных наблю-
наблюдений, в частности, по изменению окраски небольших участков ко-
кожи вследствие разрыва кровеносных сосудов (петехиальные кро-
кровоизлияния) и легкости образования гематом (экхимоз и пурпура),
по образованию красных сосудов с точечными и линейными кро-
кровоизлияниями на низкней поверхности языка (подъязычные кро-
кровоизлияния) и по гиперкератозу волосяных фолликул, сопрово-
сопровождающемуся закручиванием волос и образованием на коже во-
вокруг них розовых ободков. Только одного последнего признака
достаточно для точного диагноза. У добровольцев из студентов-
медиков, находившихся на специальной диете, все симптомы про-
проявлялись через один-два месяца. Уже через месяц можно было
поставить диагноз на основании низкого уровня аскорбиновой ки-

Витамин С в медицине 115
слоты в плазме, составляющем 0,2 мг% и ниже при средней норме
около 1,2 мг% (допустимые пределы 0,6-2,5 мг%), а также низко-
низкого содержания аскорбата в лейкоцитах A5-18 мкг на 108 клеток
при норме по крайней мере 25 мкг на 108 клеток). Клинический
диагноз можно подтвердить результатами теста Хесса: давление
в 100 мг ртути, обеспечиваемое манжетой прибора для измере-
измерения кровяного давления, через пять минут вызывает характерные
петехиальные явления. Еще одной гематологической аномалией
является анемия, вызываемая предположительно нарушениями в
поглощении железа и в метаболизме фолиевой кислоты, а также
нарушениями в образовании эритроцитов в костном мозге (эритро-
поэз). Полагают, что все перечисленные процессы являются вита-
витамин С-зависимыми. Уже через две недели, когда уровень аскор-
аскорбиновой кислоты в плазме еще соответствовал норме, у некото-
некоторых добровольцев наблюдались психические расстройства в виде
ипохондрии и депрессии. При лечении витамином С кожные де-
дефекты у пациентов полностью исчезают; обычно назначают 200 мг
витамина в день в течение недели с последующим снижением его
дозы. Но с сосудистыми нарушениями приходится смиряться: рас-
расширение сосудов под языком оставляет незаживающие трещины.
Наиболее заметны те симптомы цинги, которые объясняются нару-
нарушениями в образовании коллагена в соединительной ткани, окру-
окружающей все животные клетки и составляющей основу скелета и
дентина. Недавно в работе американских ученых было показано,
что пища, не содержащая витамина С, вызывает у молодых лю-
людей воспаление и кровоточивость десен. Согласно рекомендуемой
диетической норме, прием 60 мг аскорбиновой кислоты в день по-
помогает избежать подобных явлений.
Для клинициста очень важно сразу распознать симптомы цин-
цинги, так как отсутствие надлежащего лечения ведет к смерти па-
пациента. Существует точка зрения, что в западных странах авита-
авитаминозы больше не встречаются. Но это отнюдь не так, особенно в
среде городской бедноты. Признано, что авитаминозом, связанным
с недостаточностью витамина С, страдают хронические больные,
престарелые и одинокие люди. Ему подвержены также те, кто из-
избегает употребления кислых продуктов из-за расстройств пищева-
пищеварения типа грыжи отверстия пищевода; хронические алкоголики
(которые, кроме этого, гораздо серьезнее страдают от недостаточ-
недостаточности витамина В); пациенты, подвергающиеся перитонеальному
диализу и гемодиализу, а также младенцы, получающие невита-
минизированное коровье молоко. Согласно результатам исследо-
исследования, проведенного в 70-х гг. в Великобритании, 80% живущих
дома пожилых людей, в течение долгого времени страдали недо-

116 Глава 6
статочностью витамина С, а среди госпитализированных ситуация
была еще хуже. В противоположность этому пожилые вегетариан-
вегетарианцы обладали крепким здоровьем (с точки зрения цинги), уровень
аскорбиновой кислоты в плазме у них обычно составлял 1,02 мг%,
а концентрация в лейкоцитах — 36 мкг на 108 клеток. Питание
в большинстве английских государственных школ явно обеднено
витамином С, а медицинское обследование молодежи, занятой в
строительной промышленности, а также служащих английского
военно-морского флота, показало, что около трети из них имеют
кожные и подъязычные признаки цинги. Представители низших
социальных слоев, имеющие склонность к алкоголизму и табако-
табакокурению и игнорирующие в рационе питания свежие овощи, удо-
удовлетворяют свои потребности в витамине С в основном за счет
картофеля; но его кулинарная обработка зачастую сводит на нет
поступления витамина из этого источника. Говорят, что к другим
факторам, снижающим уровень аскорбиновой кислоты в тканях,
относится пероральный прием контрацептивов, а также множе-
множество заболеваний и расстройств. Здоровому человеку вполне до-
достаточно ежедневно получать 10 мг витамина С для профилактики
цинги, симптомы которой могут проявиться при падении суммар-
суммарного уровня аскорбиновой кислоты в организме ниже 300 мг.
Сохранение здоровья
Рекомендуемые диетические нормы (РДН) на протяжении послед-
последних десятилетий испытывали большие колебания в зависимости от
личных, национальных и прочих пристрастий, изменяясь от 10 мг
витамина С в день до количеств, в тысячи раз больших. Реко-
Рекомендуемая норма в США относительно высока по сравнению с ан-
английской, которая находится в большем соответствии с рекомен-
рекомендациями Всемирной организации здравоохранения. Недавно РДН
для взрослых в Великобритании, США и СССР составляли 30, 60
и 90 мг в день соответственно. Однако надо учитывать, что по-
потребление витамина С следует корректировать в зависимости от
возраста, стрессового и физиологического состояния и, возможно,
пола. Мода и представления быстро меняются, и в настоящее вре-
время вполне разумными выглядят цифры, приведенные в табл. 6.1.
В США установлены такие РДН, которые „обеспечивают хорошее
питание практически всему здоровому населению Америки". Цель
вполне ясна, но на практике порой бывает трудно следовать ре-
рекомендациям: в них указано суммарное количество витамина, и
отдельному человеку довольно сложно оценить его содержание во
всех компонентах рациона.

Витамин С в медицине 117
Таблица 6.1. Рекомендуемые диетические нормы (РДН) ежедневного
потребления витамина С
РДН/мг в день
Младенцы 35
Дети 45
Подростки 50
Взрослые 60
Беременные женщины 80
Кормящие матери 100
Старики 150
На практике некоторые люди просто включают в свой рацион
разумные количества овощей и фруктов, полагая, что при этом
организм обеспечивается всем необходимым. Другие не придают
большого значения диете, но принимают витамины в таблетках.
Третьи, и их большинство, вообще находятся в блаженном неве-
неведении. Лица, относящиеся к третьей категории, из-за своей ле-
лени или незнания, более свойственных одиноким пожилым людям,
игнорируют сбалансированное питание, отдавая предпочтение та-
таким удобным блюдам, как макароны, чай и бутерброды. Рано или
поздно это неминуемо ведет к проблемам со здоровьем. Поклон-
Поклонники витаминов в таблетках сталкиваются со сложностями прямо
противоположного рода, так как большинство таблеток содержит
более 60 мг аскорбиновой кислоты. Путаница может возникнуть
и из-за неточности информации на этикетке препарата. Напри-
Например, на этикетке указано: „Витамин С, таблетки В.Р. 100 мг". А
так как таблетки содержат ряд ингредиентов, остается неясным,
то ли масса каждой равна 100 мг, то ли каждая содержит 100 мг
аскорбиновой кислоты. Как правило, верно последнее. Препараты
витамина С, как и некоторые другие, иногда снабжаются аннота-
аннотацией, где указано, что они могут вызывать местные повреждения
пищевода, если их глотать целиком. Это выражается в виде жгу-
жгучей боли в груди и приводит к образованию язв на слизистой обо-
оболочке, которые, однако, бесследно исчезают через несколько дней.
Принимая таблетку, следует подстраховаться и запить ее несколь-
несколькими глотками воды или еще лучше предварительно разжевать.
Довольно неприятный вкус аскорбиновой кислоты делает послед-
последний способ похожим на упражнение по мазохизму; но, с другой
стороны, подтверждается расхожее мнение, что лекарство только
тогда полезно, когда оно горькое.

118 Глава 6
Превышение РДН вряд ли может принести какой-либо вред,
хотя некоторые утверждают, что высокие нормы потребления ви-
витамина С приносят пользу только фармацевтической промышлен-
промышленности. Мегадозовый резким приема A-40 г в день) имеет много
сторонников, первый среди которых дважды лауреат Нобелевской
премии Лайнус Полинг. На самом деле трудно понять, каким обра-
образом очень большие дозы витамина С могут оказывать благотворное
действие, так как его усвояемость организмом ограниченна. Повы-
Повышение уровня аскорбиновой кислоты в плазме происходит только
при поступлении до 150 мг в день. Превышение этого количества
снижает усвояемость, и уровень витамина С в плазме остается
практически неизменным (усваивается 95% из 100 мг в день, но
только 20% из 5 г в день). Низкий уровень аскорбиновой кислоты
в почках доказывает, что произошла стимуляция ферментов пече-
печени, участвующих в катаболизме витамина С, и его избыток экскре-
тировался. Уровень аскорбиновой кислоты в плазме порядка 1,4-
2,0 мг% отражает насыщение всех тканей организма витамином С
A500-3000 мг), а избыток удаляется почками в виде аскорбата,
дегидроаскорбата, аскорбат-2-сульфата и щавелевой кислоты.
Показателем уровня витамина С в организме служит уровень
аскорбиновой кислоты в плазме. На состояние недостаточности
указывает его падение ниже 0,5 мг%. Обнаружено, что уровень в
плазме снижается при многих патологических состояниях, таких,
как инфекционные болезни, застойная сердечная недостаточность,
болезни печени и почек, гастроэнтерологические и эндокринные
расстройства, пурпура (гемморагическая сыпь), злокачественные
образования. Пациенты в лихорадочном состоянии, перенесшие
хирургическое вмешательство или травму, нуждаются в больших
поступлениях витамина С с пищей. Это также относится к ку-
курильщикам, к больным, получающим питание парентерально (для
компенсации потерь с мочой), и к тем, кто подвергся переохлажде-
переохлаждению или перегреву. Оказалось, что шахтерам в Южной Африке
необходимо 300 мг витамина в день для поддержания его содер-
содержания в плазме на уровне порядка 0,7 мг%. Правда, подозревают,
что до начала обследования они уже страдали маргинальной цин-
цингой. Для установления концентрации витамина С в плазме про-
проводится стандартный тест „на насыщение". Пациент перорально
принимает большую дозу аскорбиновой кислоты. Если ткани ор-
организма насыщены витамином, большая часть дозы выводится в
течение последующих 24 ч, в состоянии недостаточности большая
часть дозы удерживается. Интерпретация результатов этого те-
теста может оказаться затруднительной, так как по оценкам многих
химиков-клиницистов норма содержания аскорбиновой кислоты в

Витамин С в медицине 119
плазме колеблется в широких пределах — от 0,6 до 2,5 мг%. Аль-
Альтернативным методом исследования служит анализ лейкоцитов,
содержание витамина С в которых составляет в норме по край-
крайней мере 25 мкг на 108 клеток, что более точно отражает уровень
витамина в организме.
В западных странах большинство населения полагается на на-
натуральные источники витамина С в пище. В процессе кулинарной
обработки продуктов следует соблюдать осторожность, чтобы све-
свести к минимуму потери аскорбиновой кислоты. Как уже упомина-
упоминалось в гл. 5, при мелкой резке овощей высвобождается аскорбат-
оксидаза, разрушающая витамин, а при использовании для варки
больших объемов воды он вымывается. Повторный разогрев блюд
и добавление бикарбоната натрия, теперь уже, к счастью, редко
используемого, также ведет к потерям витамина вследствие его
окисления, которое особенно быстро протекает в медной посуде.
Для младенцев, как и для детенышей всех млекопитающих, ма-
материнское молоко является ценным продуктом, содержащим 3,0-
5,5 мг% витамина С. Коровье молоко не так им богато, и в случае
его использования для вскармливания требует обогащения пита-
питательными добавками.
В настоящее время нет уверенности, что в РДН предусмотрены
оптимальные количества потребления аскорбиновой кислоты, так
как не установлено четких границ между ее недостаточностью и
избыточностью, которая может оказывать токсическое действие.
Для выяснения оптимальной скорости поступления витамина С в
организм человека использовали интересный подход. Сравнива-
Сравнивали скорость биосинтеза аскорбиновой кислоты у различных мле-
млекопитающих и ее суммарное количество в организме витамин С-
зависимых близкородственных приматов. Оказалось, что среди
подопытных животных жвачных и грызунов биосинтез витамина
С в микросомальной фракции печени с минимальной скоростью
осуществляется у собак и кошек — 5 мг/кг живого веса в день,
а максимального значения скорость биосинтеза достигает у мы-
мышей — 275 мг/кг живого веса в день. Значение РДН для челове-
человека, равное 60 мг в день, соответствует скорости биосинтеза всего
лишь 0,9 мг/кг живого веса! Результаты опытов с другими прима-
приматами также свидетельствуют в пользу увеличения существующей
нормы. Так, у южноафриканских и резус-мартышек малые до-
дозы витамина С, эквивалентные скорости биосинтеза 0,6 мг/кг веса
в день, предотвращали возникновение цинги. Но для сохранения
здоровья и поддержания поголовья здоровых животных в попу-
популяции южноафриканских и резус-мартышек, белок, макак и ба-
бабуинов необходимы были дозы, соответствующие 3-35 мг/кг веса

120 Глава 6
в день. Кроме того, и морские свинки нуждаются в десятикрат-
десятикратном увеличении противоцинготной дозы для сохранения здоровья,
быстрого заживления ран и выхода из наркоза. Все вышеизло-
вышеизложенные наблюдения дают возможность полагать, что при устано-
установлении РДН нельзя исходить только из антискорбутного действия
витамина С, такой подход может привести к большой недооценке.
Терапевтическое применение
Кроме цинги, теперь уже редко встречающейся в основной массе
населения, существует много других патологических состояний,
для лечения которых используют витамин С. Далеко не во всех
случаях это логически оправданно. Витамин С назначают либо пе-
рорально, либо внутривенно, обычно в ежедневной дозе 3 х 100 мг.
Это лечение традиционно назначается в случае хирургического
вмешательства, травм и язвы двенадцатиперстной кишки. Вита-
Витамин С не только способствует заживлению ран, но также укре-
укрепляет иммунную систему организма, что препятствует проникно-
проникновению опасных инфекций. Именно поэтому аскорбиновая кислота
назначается при инфекционных заболеваниях, лихорадочных со-
состояниях и поносе, а также в тех случаях, когда высока степень
риска проникновения инфекции и возникновения воспаления, на-
например при гемодиализе. Витамин С используют в геронтологи-
ческой психиатрии, в домах престарелых, рекомендуют беремен-
беременным женщинам, новорожденным и их матерям. Для подкисления
мочи при хронических инфекциях мочевыводящих путей назнача-
назначаются 0,5-0,3 г в день. Витамин С известен как иммуномодулятор,
действующий на различные точки иммунной системы. Например,
он ингибирует гистидиндекарбоксилазу, подавляя таким образом
образование иммуносупрессора гистамина; способствует активно-
активности нейтрофильных лейкоцитов; нейтрализует избыточный уро-
уровень реактивных оксидантов, продуцируемых фагоцитами при хро-
хронической инфекции.
Витамином С лечат некоторые болезни крови и кровеносной
системы. Анемия, сопровождающая цингу, уже упоминалась. Но
витамин С показан и при обычной анемии, вызванной недостатком
в организме железа. Правда, одновременно необходимо лечение
препаратами железа. Аскорбиновая кислота способствует усво-
усвояемости железа организмом за счет образования с ним раствори-
растворимых комплексов и восстановления Fe до Fe , препятствуя таким
образом связыванию железа в кишечнике фитатами и таннинами,
поступающими с пищей. Уровень восстановленного железа в крови

Витамин С в медицине 121
можно поддерживать, подобрав подходящую железосодержащую
диету с добавлением в каждый прием пищи 25-50 мг аскорбино-
аскорбиновой кислоты. Предполагают, что рацион первобытного человека
был богат мясом (обеспечивающим 35% энергии) и аскорбиновой
кислотой (до 40 мг в день), а потому он и не страдал анемией, не-
несмотря на всю грязь и грубость своей очень непродолжительной
жизни!
Для того чтобы гемоглобин мог участвовать в транспорте ки-
кислорода, атом железа в молекуле гема должен находиться в вос-
восстановленном состоянии Fe . Как правило, свыше 98% гемогло-
гемоглобина присутствует в организме в этой форме и менее 2%— в
виде функционально неактивного метгемоглобина с окисленным
Fe . Обычно эти небольшие количества метгемоглобина восстана-
восстанавливаются до гемоглобина под действием фермента НАДН/метге-
моглобинредуктазы (также называемого цитохром-65-редуктазой
эритроцитов). Известно несколько типов врожденной метгемогло-
бинемии, обусловленных недостаточностью цитохром-65-редуктаз-
ной системы. При этом назначается пероральный ежедневный при-
прием 500 мг аскорбиновой кислоты или 100-300 мг метиленового си-
синего. Очевидно, аскорбиновая кислота непосредственно, хотя и
медленно, восстанавливает метгемоглобин, тогда как метилено-
вый синий активирует находящуюся обычно в латентном состоя-
состоянии НАДФН-дегидрогеназу, обеспечивая таким образом непрерыв-
непрерывность цепи превращений в НАДН-системе. Этот тип метгемогло-
бинемии является легкой формой заболевания, а лечение просто
устраняет проявления цианоза. Другой тип наследственной метге-
моглобинемии обусловлен дефектами в молекуле самого гемогло-
гемоглобина, и хотя здесь аскорбат и метиленовый синий бессильны, со-
состояние пациентов также не вызывает особой тревоги. Существует
некоторое расхождение во мнениях относительно эффективности
лечения аскорбиновой кислотой благоприобретенной метгемогло-
бинемии вследствие воздействия некоторых химических реагентов
(тринитротолуол, нитробензол, анилин, нафтохинон, нафталин,
рескорцинол, фенил гидразин) или приема лекарственных препа-
препаратов (фенацетин, примахин, бензокаин, n-аминосалициловая ки-
кислота). Нитриты также вызывают метгемоглобинемию. Некото-
Некоторые пациенты вместо аскорбиновой кислоты предпочитают при-
принимать метиленовый синий, который оказывает гораздо более бы-
быстрый эффект. В острых случаях вопрос скорости является весьма
существенным, так как вслед за тяжелым цианозом могут после-
последовать коллапс, кома и в конечном итоге смерть.
Метгемоглобинемия обусловлена в-конечном итоге'наличием в
организме больного пероксидных радикалов О^", которые в норме

122 Глава 6
находятся под контролем фермента супероксиддисмутазы (СОД),
требующего присутствия витамина С в качестве кофермента. По-
Полагают, что прием аскорбиновой кислоты может снимать острое
состояние у пациентов с серповидно-клеточной анемией, когда
эритроциты обеднены витамином и подвержены разрушительному
действию оксидантов.
Доказано, что в более высоких дозах витамин способствует
улучшению липидного обмена в организме. Вследствие этого пред-
предотвращается отложение холестерина на стенках артерий и снижа-
снижается риск коронарной недостаточности. При коронарной недоста-
недостаточности уровень аскорбиновой кислоты в плазме и лейкоцитах
снижается, и что здесь является причиной, а что следствием, по-
пока не ясно. Тем не менее полагают, что витамин С способствует
профилактике атеросклероза, так как поддерживает целостность
стенок артерий (за счет надлежащего уровня гидроксипролина, не-
необходимого для биосинтеза коллагена), снижает уровень в крови
холестерина (способствуя биосинтезу желчной кислоты) и тригли-
церидов (активируя липазу плазмы). Витамин С полезен для здо-
здорового обмена еще и тем, что уменьшает агрегацию тромбоцитов и
повышает фибринолитическую активность в крови. У некоторых
цинготных больных, добровольно участвовавших в медицинских
экспериментах, были обнаружены сердечно-сосудистые расстрой-
расстройства. Явления атеросклероза наблюдались также у грызунов и
поросят, находившихся на искусственном рационе, лишенном ви-
витамина С. Однажды его окрестили даже „сердечным витамином".
Хотя и можно проследить взаимосвязь между случаями ишемиче-
ской болезни сердца (ИБС) и низким уровнем аскорбиновой кисло-
кислоты в плазме, скорее последнее является следствием первого, а не
наоборот. Тем не менее фактором риска при ИБС по мнению не-
некоторых специалистов является наличие различных агрессивных
форм кислорода, например, супероксидного радикала, существо-
существование которого находится под контролем витамин С-зависимой су-
супероксиддисмутазы .
При довольно распространенном заболевании, идиопатической
тромбоцитопенической пурпуре, иногда возникают аутоиммунные
состояния, вызванные применением лекарственных препаратов,
когда антитела действуют на тромбоциты, которые затем разру-
разрушаются в селезенке. Это выражается в обильном кровотечении
и образовании кровоподтеков и обычно лечится адренокортико-
стероидами, некоторыми алкалоидами, иммуносупрессорами, да-
назолом, внутривенно гаммаглобулином или, что более эффектив-
эффективно, операционным путем (удалением селезенки). Однако все виды
лечения сопровождаются сильными побочными эффектами и ни

Витамин С в медицине 123
одно из них не является на 100% эффективным. В 1988 г. од-
одна упорная пациентка принимала витамин С, и у нее повысилось
количество тромбоцитов. Это заставило врачей провести клиниче-
клинические испытания, в результате которых у семерых из одиннадцати
пациентов, принимавших по 2 г витамина С ежедневно, возросло
количество'тромбоцитов и время их жизни, а образование кро-
кровоподтеков и петехия уменьшились. Этот нетоксический способ
лечения был с успехом опробован и в других больницах, но, как
сказал мне один специалист из Белфаста: „Мы не знаем, как это
получается!"
Гораздо более редко встречающееся заболевание обусловлено
врожденным нарушением в образовании лизосом. Оно приводит
к дисфункции меланоцитов, тромбоцитов и фагоцитов и выража-
выражается соответственно в виде альбинизма, слабых кровотечений и
пониженной сопротивляемости к бактериальной инфекции. Это
заболевание известно под названием болезни Чедика — Хигаши,
в случае проникновения неконтролируемой инфекции оно обычно
приводит к летальному исходу за десять-двадцать дней. Однако
некоторым пациентам удавалось исправить свой микроцидный де-
дефект с помощью больших доз аскорбиновой кислоты B0 мг на кг
веса в день).
Различные наследственные дефекты в синтезе а- и /3-цепей ге-
гемоглобина приводят к целой группе нарушений, известных как та-
лассемия (средиземноморская анемия). В наиболее тяжелых слу-
случаях, таких, как большая /3-талассемия, единственное лечение, ко-
которое может поддержать жизнь, заключается в регулярном пере-
переливании крови. Однако это чревато неизбежным побочным эф-
эффектом в виде огромного переизбытка железа. Ситуацию можно
до некоторой степени исправить с помощью препарата десферри-
оксамина (дефероксамин, десфереал), который способствует вы-
выведению из организма железа с мочой. Эффект можно усилить,
если одновременно с этим принимать перорально аскорбиновую
кислоту в дозах от 150 мг до 2 г в день. Использование витами-
витамина С в лечении талассемии является спорным вопросом и будет
обсуждаться позже в разделе „Токсические эффекты".
Витамин С обычно прописывают в случае угрозы выкидыша,
при тиреотоксикозе, ахлоргидрии, поносе, тропическом лишае,
ревматических воспалениях, артрите, а также при травмах позво-
позвоночника для снижения кислотности мочи. Физиологические осно-
основы терапии витамина С не всегда полностью ясны, за исключением
случаев ахлоргидрии и поноса, когда существует угроза возникно-
возникновения анемии из-за пониженного всасывания через кишечник не-
гемового железа, что и выправляется с помощью витамина С.

124 Глава 6
Выполненные недавно эпидемиологические исследования дают
основания полагать, что низкий статус витамина С сопутствует
катаракте и повышенному внутриглазному давлению, диабету, та-
табакокурению и злоупотреблению алкоголем. Катаракта обычно
встречается у лиц пожилого возраста, когда статус витамина С
особенно низок, и в основном у мужчин. Одной из причин возник-
возникновения катаракты у пожилых людей являются кислород и его
радикалы, особенно супероксид-ион О J, который, как мы уже ви-
видели, в норме разрушается аскорбатзависимым ферментом супер-
оксиддисмутазой. Было обнаружено, что в присутствии аскорбата
экспериментально полученное in vitro фотохимическое поврежде-
повреждение хрусталика глаза животных восстанавливается, а человече-
человеческий хрусталик поражается катарактой в значительно меньшей
степени. Клинические испытания, к которым привлекали 450 па-
пациентов с катарактой в начальной стадии, продемонстрировали,
что ежедневный прием 1 г витамина С приостанавливает ее разви-
развитие. Измерения внутриглазного давления показали, что для пожи-
пожилых людей благотворны ежедневные дозы, начиная со 150 мг, хо-
хотя для пациентов, страдающих глаукомой, лечебный эффект был в
каком-то роде смешанным. Оказалось, что для части больных гла-
глаукомой полезно местное употребление 10%-ного водного раствора
три раза в день.
Недавно австралийские ученые обнаружили, что уровень вита-
витамина С в организме больных диабетом на 70-80% ниже, чем у здо-
здоровых людей. Эти данные подтверждают результаты работы, вы-
выполненной ранее в Индии, и дают основания полагать, что именно в
этом кроется корень таких осложнений, как сердечная и почечная
недостаточность, слепота и гангрена. Согласно одной из гипотез,
хроническая гипергликемия может быть связана с внутриклеточ-
внутриклеточным дефицитом аскорбиновой кислоты в лейкоцитах вследствие
того, что глюкоза и аскорбиновая кислота достаточно схожи ме-
между собой и могут транспортироваться внутрь клетки с помощью
одной и той же мембранной системы. Это приводит к тому, что у
больных диабетом, не получающих лечения, ослаблена ответная
реакция организма в случае острого воспаления, повышена вос-
восприимчивость к инфекции и наблюдается патология в заживле-
заживлении ран. Пока не ясно, то ли у этих больных организм способен
поглощать меньше витамина, чем у здоровых людей, то ли экскре-
тировать его в больших количествах. Есть предположение, что на
их состояние должны положительно влиять дозы витамина, по-
повышающие толерантность к глюкозе. Однако очень больших доз
тоже следует избегать, так как это ведет к повышению уровня де-

Витамин С в медицине 125
гидроаскорбиновой кислоты в крови, что в свою очередь вызывает
сахарный диабет у крыс!
Хорошо известный токсический эффект алкоголя можно сни-
снизить, если принимать витамин С, который в данном случае под-
подключается к процессу детоксикации в печени, участвуя в окисле-
окислении системы цитохрома Р450. Возможно, любителям джина с то-
тоником следует посоветовать вернуться к старомодной смеси джина
с апельсиновым соком, чтобы более безболезненно преодолевать
последствия выпивки. Витамин С также использовался для ле-
лечения в случаях отравления свинцом, но тщательно проведенные
клинические испытания не выявили никакого положительного эф-
эффекта аскорбата в снижении концентрации тяжелых металлов в
волосах.
Высказывалось предположение, что участие витамина С в пре-
превращении незаменимой жирной арахидоновой кислоты в просто-
гландины способствует поддержанию тонуса и реактивности ды-
дыхательной системы. Следовательно, витамин может быть поле-
полезен для облегчения состояния больных, страдающих бронхиаль-
бронхиальной астмой и энфиземой легких. Ежедневная доза в количестве 1 г
предотвращала у некоторых пациентов приступы астмы, у других
одноразовый прием 4-8 г приносил облегчение во время приступа.
Возможно, энфизема и рак легких обязаны своим возникновением
повышенному уровню в организме полиморфноядерных лейкоци-
лейкоцитов и макрофагов (например, вследствие воздействия сигаретно-
сигаретного дыма), что влечет за собой увеличение количества реактивных
оксидантов. А как уже упоминалось, витамин С наряду с други-
другими соединениями выполняет важную роль по их нейтрализации. В
результате курения уровень витамина в плазме падает до 0,2 мг%,
и курильщикам необходимо добавочно получать 60-70 мг в день,
чтобы компенсировать это снижение. Не ясно, является ли причи-
причиной низкого уровня аскорбата в плазме курильщиков повышенная
скорость метаболизма, пониженное поглощение или просто недо-
недостаток поступления витамина С с пищей в силу их привычки ис-
исключать из рациона фрукты.
Витамин С также рекомендуется для лечения и профилакти-
профилактики простуд, психических заболеваний, бесплодия, рака и СПИДа.
Его использование в этих случаях является спорным и не всегда
находит поддержку официальной медицины.
Результаты клинических испытаний не выявили ничего кон-
конкретного относительно эффективности витамина С в лечении про-
простудных заболеваний. Тем не менее многие уверены, что регуляр-
регулярный прием от одного апельсина до нескольких граммов аскорби-
аскорбиновой кислоты в день помогает избежать этой распространенной

126 Глава 6
инфекции или облегчает протекание болезни. Результаты экспе-
экспериментов свидетельствуют, что в лучшем случае удается добиться
значительного уменьшения числа дней нетрудоспособности. Дока-
Доказано, что витамин С стимулирует деятельность щитовидной же-
железы и, следовательно, может приводить к ускорению метаболи-
метаболических реакций. В совокупности с несомненной антигистаминной
и иммунологической ролью это еще раз подтверждает его значи-
значимость в поддержании здорового образа жизни. Эти же доводы сви-
свидетельствуют и о его необходимости для продления жизни. „Пока
вы чувствуете себя хорошо, вы здоровы," — этой точки зрения
придерживаются многие. Тем не менее представляется, что ло-
лозунг „Витамин С — это молодость в бутылке" заводит слишком
далеко. Абсолютно ясно только то, что уровень аскорбиновой ки-
кислоты в плазме и лейкоцитах сильно понижается при простуде и
других инфекциях. Возможно, это объясняется окислением аскор-
бата вследствие повышенной активности нейтрофильных лейкоци-
лейкоцитов, но нет конкретных доказательств того, что такие инфекции
можно предотвращать с помощью факторов питания.
Клинические испытания не продемонстрировали эффективно-
эффективности аскорбиновой кислоты в лечении мужского бесплодия. Тем не
менее, когда в качестве его причины предполагается агглютинация
спермы, прописывают витамин С в количестве 1 г в день в тече-
течение десяти дней с последующим ежедневным приемом 500 мг на.
протяжении двух менструальных циклов партнерши. Возможло,
агглютинация объясняется нежелательным окислением белка се-
семенной жидкости. В присутствии витамина С происходит его вос-
восстановление, и сперматозоиды, как говорят, „плавают поодиноч-
поодиночке". Обычно семенная жидкость человека содержит около 12 мг%
аскорбиновой кислоты, что значительно превышает ее содержание
в сыворотке A,2 мг%).
В одной из работ высказано весьма сомнительное предположе-
предположение, что большие дозы витамина оказывают лечебное действие в
случае болезни Паркинсона, шизофрении, депрессии, болезни Аль-
цгеймера и задержки умственного развития. Тем не менее имеют-
имеются надежные свидетельства в пользу того, что некоторые пациен-
пациенты с психическими расстройствами находятся на грани заболева-
заболевания цингой и в таких случаях лечение витамином С может ока-
оказаться благотворным. Существуют данные, свидетельствующие о
том, что при некоторых депрессивных состояних, вызываемых со-
соединениями пятивалентного ванадия, витамин С может оказывать
защитное действие, восстанавливая его до безвредной четырехва-
четырехвалентной формы. Много говорилось об успешном использовании
витамина С перорально в умеренных дозах для лечения маниа-

Витамин С в медицине 127
кального синдрома, повторяющихся длительных депрессивных пе-
периодов и раздражительности у детей с пониженной способностью
к обучению. Но это скорее эпизодические случаи, чем результа-
результаты двойных (слепых) клинических испытаний в строго контроли-
контролируемых условиях. Причина популярности витамина С в терапии
умственных заболеваний кроется в его общепризнанной биохими-
биохимической роли в синтезе различных нейромедиаторов, о чем говори-
говорилось в гл. 5. В настоящее время наблюдается возрождение инте-
интереса к поиску возможной взаимосвязи между недостаточностью в
организме витамина С и такими расстройствами, как болезнь Аль-
цгеймера и старческое слабоумие.
И все-таки самые яркие дискуссии в области терапевтического
применения витамина С разгорелись из-за лечения и профилак-
профилактики рака. Лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг, один
из наиболее активных сторонников мегадозового режима приема
витамина С, в 1973 г. совместно с шотландским хирургом Эва-
ном Камероном опубликовал результаты, демонстрирующие, что
у раковых больных наступает состояние длительной ремиссии при
ежедневном приеме 10 г витамина. Достаточно сказать, что вообще
медики с большим сочувствием относятся к тем исследователям,
которые усомнились в надежности данных, полученных Полингом
и Камероном, а также в правильности постановки эксперимента,
и в результате не смогли воспроизвести полученный ими эффект
в крупных клинических испытаниях в США. Тем не менее есть
ощущение, что витамин С может способствовать проявлению цито-
токсичности некоторыми хемотерапевтическими средствами. Ре-
Результаты недавних широкомасштабных клинических испытаний,
проведенных в Европе, дают основания полагать, что витамин С
может служить надежной защитой против рака желудка за счет
своей способности (продемонстрированной in vitro) ингибировать
образование нитрозаминов. Нитрозамины могут образовываться
при взаимодействии нитритов с аминами, поступающими с пищей,
и считаются важнейшей причиной возникновения рака желудка и
пищевода. С пищей обычно поступает небольшое количество ни-
нитритов, но они могут образовываться в результате восстановле-
восстановления нитратов кишечными бактериями, именно поэтому такое бес-
беспокойство вызывает повышение уровня нитратов в питьевой во-
воде. Анализ статистики заболеваемости раком желудка нагляд-
наглядно свидетельствует о том, что риск заболевания велик там, где в
связи с географическим положением или низким уровнем культу-
культуры ощущается недостаток свежих овощей и фруктов, содержащих
витамин С. Заболеваемость раком желудка в США, как нигде,
высокая, значительно пошла на убыль с тех пор, как население

128 Глава 6
регулярно принимает витамин С. На основании медицинских экс-
экспериментов сделан вывод об эффективности аскорбиновой кисло-
кислоты в профилактике рака матки. Недавно был продемонстрирован
положительный эффект платинового производного аскорбиновой
кислоты в лечении некоторых видов опухолей у мышей. Однако
терапия мегадозами витамина С группы раковых больных с после-
последующим хемотерапевтическим и радиационным лечением не дала
заметных результатов, и было решительно опровергнуто мнение,
что витамин С может заменить хирургическое вмешательство или
хемотерапевтический и радиационный методы. Несмотря на про-
противоположные точки зрения, некоторые авторитетные ученые по-
полагают, что, учитывая угрозу раковых заболеваний, всем полезно
принимать ежедневно 1-2 г витамина С. В ответ можно сказать
только одно: вреда от этого, очевидно, не будет, и есть шанс полу-
получить некоторую пользу!
Лайнус Полинг недавно снова начал кампанию в поддержку
исследований, направленных на использование витамина С в ле-
лечении больных СПИДом. Как известно, гомосексуальная община
Калифорнии верит, что прием массивных доз витамина порядка
50-200 г в день — эффективный способ и профилактики заболева-
заболевания, и улучшения состояния (если не для лечения) уже заболев-
заболевших. Полинг заявил, что положительный эффект может оказать-
оказаться только желаемым, но в любом случае проведение исследований
необходимо хотя бы для того, чтобы похоронить ложные надежды.
Недавно в одной публикации, посвященной исследованию фак-
факторов питания на состояние здоровья, говорилось о том, что ви-
витамин С эффективен для профилактики и лечения не менее со-
сорока патологических состояний. Кроме уже упоминавшихся забо-
заболеваний, этот список включает бурсит и ломкость сосудов (часто
встречающиеся последствия спортивных травм), болезнь Крона,
желчнокаменную болезнь, подагру, гепатит, простой герпес, ги-
гиперменорею, рассеянный склероз, ожирение, остеоартрит, ревма-
ревматоидный артрит, утомляемость, язву желудка и двенадцатиперст-
двенадцатиперстной кишки, пролежни, хроническую крапивницу и патологию в
заживлении ран. Впечатляют результаты клинических испыта-
испытаний, в которых участвовали пациенты, перенесшие хирургическое
вмешательство. Крайне нежелательным послеоперационным по-
последствием является сывороточный гепатит. Из 1095 пациентов,
принимавших ежедневно по 2 г витамина, ни один не умер, тогда
как около 10% из 150 пациентов, получавших менее 1,5 г в день,
погибли. Дозы свыше 10 г ускоряют выздоровление пациентов,
страдающих вирусным гепатитом. Витамин С в комбинации с био-
флаваноидами уменьшает образование пузырьков и вдвое сокра-

Витамин С в медицине 129
щает продолжительность заболевания простым герпесом, если на-
начать лечение в начальной стадии. Смесь 250 г витамина С со 100 г
сульфата цинка, используемая дважды в день лицами, страдаю-
страдающими повторяющимся герпесом, полностью подавляет вспышку, а
симптомы часто ограничиваются легким покалыванием. Еще одно
давно упрочившееся применение витамина С и цинка, практикуе-
практикуемое во многих больницах, — это лечение пролежней как перораль-
ное, так и местное. В большинстве случаев витамин С назначается
перорально: внутривенные инъекции 2 г трижды в неделю на про-
протяжении шести-семи недель ускоряли выздоровление пациентов с
язвой желудка и двенадцатиперстной кишки. В экспериментах на
мышах аскорбиновая кислота способствовала снижению тяжести
ожогов и обморожений, хотя подобный эффект у человека неизве-
неизвестен.
Токсические воздействия
В пылу дискуссии, вызванной рекомендациями Лайнуса Полинга
по профилактике различных заболеваний с помощью мегадоз ви-
витамина С, возникло представление о том, что большие дозы вита-
витамина могут быть причиной возникновения рака. В 1985 г. в жур-
журнале „New Scientist" появилась статья, озаглавленная „Витамин
С: означает ли „С" „cancer"? Доказательства этой точки зрения
основаны главным образом на результатах экспериментов на жи-
животных, которые трудно экстраполировать на человеческий орга-
организм. Тем не менее в статье выражались опасения по поводу то-
того, что у пациентов, внезапно прекращавших прием больших доз
аскорбиновой кислоты, ее уровень в организме резко падал зна-
значительно ниже нормы. Этот эффект, хотя и временный, может
повышать восприимчивость организма к различного рода заболе-
заболеваниям, в том числе и опухолевым. Резкий отказ от приема препа-
препарата даже в средних дозах может иногда вызывать цингу. Поэтому,
если нужно прекратить прием витамина С, рекомендуется делать
это постепенно, медленно снижая дозу и сводя ее на нет в течение
нескольких дней, а то и недель.
Опасения вызывает также и то, что витамин С в больших до-
дозах может способствовать образованию камней в почках, так как
промежуточным продуктом его метаболизма является этанодио-
тик (щавелевая кислота). И хотя эти опасения не подкрепле-
подкреплены конкретными доказательствами, здравый смысл подсказывает
не увлекаться чрезмерными количествами аскорбиновой кислоты
тем, кто склонен к образованию камней или страдает почечными

130 Глава 6
расстройствами. Это поможет также избежать обострения ацидо-
ацидоза при хронических почечных заболеваниях и почечного тубуляр-
ного ацидоза. Сопутствующая гипероксалурия встречается отно-
относительно редко при приеме больших количеств витамина С.
В некоторых случаях дозы порядка 1-2 г в день могут вызывать
незначительные болезненные ощущения в желудочно-кишечном
тракте в виде ощущения дискомфорта и болей. Единственным су-
существенным побочным эффектом действия больших доз является
осмотический понос.
Было обнаружено, что поступление с пищей свыше 600 мг ви-
витамина С в день снижает оксидазную активность церулоплазмина
в сыворотке человека. Полагают, что это может быть обусловлено
отделением от молекулы фермента кофактора, в качестве которо-
которого выступает атом меди. Однако не было высказано никаких пред-
предположений относительно того, является ли диссоциация церуло-
церулоплазмина причиной возникновения патологического состояния ти-
типа болезни Вильсона, когда уровень активности фермента снижен,
а избыток меди откладывается в тканях. Недавно было обнаруже-
обнаружено повышенное содержание меди за счет диссоциации церулоплаз-
церулоплазмина в клетках человека, обработанных как L-аскорбатом, так и
его D-изомером.
Уже упоминалось, что витамин С широко используется на
практике для усиления действия препаратов, способствующих вы-
выведению из организма с мочой переизбытка железа, особенно при
талассемии и врожденной сидеробластической анемии. Высказы-
Высказывались опасения, что в этих случаях витамин повышает токсич-
токсичность железа. Существуют данные, свидетельствующие о том,
что у некоторых пациентов ухудшается функционирование левого
желудочка и наступает общее ухудшение состояния миокарда. В
настоящее время считается, что применять витамин С~для повы-
повышения эффективности дефероксаминовой терапии если вообще и
стоит, то с максимальной осторожностью, особенно при лечении
людей -южилого возраста. Из результатов экспериментов на жи-
животных явствует, что на клеточном уровне происходит разрушение
мембранных липидов вследствие пероксидирования, что приводит
к повреждению сердечной мышцы и снижению фагоцитозной ак-
активности, а это в свою очередь повышает вероятность проникно-
проникновения инфекции. Нежелательное действие аскорбата может про-
проявляться в том, что он восстанавливает Fe^ \ высвобождаемый
под действием дефероксамина, до Fe^ \ который вступает в так
называемую реакцию Фентона с эндогенным пероксидом водоро-
водорода, образуя высокореакционноспособный и потому очень опасный
гидроксильный радикал ОН'. Гидроксильный радикал и являет-

Витамин С в медицине 131
ся причиной повреждения мембраны, так как вызывает перокси-
дирование липидов. Этот процесс сопровождается образованием
малонилдиальдегида, который служит показателем степени раз-
разрушения мембраны. Обнаружено, что при приеме дефероксамина
количество малонилдиальдегида снижается и увеличивается при
поступлении в организм аскорбата. Интересно, что в племени бан-
банту в Южной Африке традиционно выхаживают пиво в'железной
посуде, следствием чего является высокое содержание в организ-
организме железа. Тем не менее интоксикации не наблюдается, очевидно,
по причине низкого статуса витамина С.
Некоторые причины для беспокойства есть у тех, кто страда-
страдает недостаточностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы: прием ме-
гадоз может вызывать гемолитические явления. У новорожден-
новорожденных, матери которых принимали большие количества витамина С,
есть риск заболеть цингой вследствие поступления высоких доз в
организм ребенка в период внутриутробного развития.
Кроме непосредственных токсических эффектов присутствие
больших количеств витамина С может помешать правильной ин-
интерпретации результатов клинических анализов крови и мочи на
наличие различных метаболитов. Отрицательные или положи-
положительные результаты различных тестов на содержание глюкозы
в моче могут оказаться ложными, причем ложный отрицатель-
отрицательный результат в этом случае препятствует выявлению скрытого
кровотечения. Результаты автоматического метода анализа жид-
жидких сред организма на содержание аланинаминотрансферазы или
глутаматпируват-трансаминазы, лактатдегидрогеназы и мочевой
кислоты также могут оказаться ненадежными, если пациент при-
принимает в день более 3 г витамина С.
Применение в ветеринарии
Интенсивные методы содержания домашнего скота вызывают у
животных состояние стресса, что сказывается, например, на росте
молодняка, яйценоскости кур и прочности скорлупы куриных яиц.
Как показывает опыт, подобных проблем можно избежать, если
добавлять в рацион домашних животных витамин С, хотя боль-
большинство из них и способны к его биосинтезу. У новорожденных
телят эта способность, однако, очень ограничена, и они зависят от
поступлений аскорбиновой кислоты с молоком. Согласно совре-
современной практике ведения интенсивного животноводства, телят ра-
рано отучают от материнского молока, и они особенно нуждаются в
поступлениях витамина С с пищей. Обнаружено, что иногда соба-

132 Глава 6
ки страдают заболеванием, напоминающим цингу. Неспособность
собак биосинтезировать аскорбиновую кислоту является, очевид-
очевидно, врожденной, и на таких животных подкормка витамином С
действует благотворно. Много работ с аскорбиновой кислотой про-
проводилось в рыбоводстве. Установлено, что авитаминоз у рыб при-
приводит к деформации спинного хребта, проникновению инфекции,
плохому заживлению ран. Статус аскорбиновой кислоты у рыб
определяется по концентрации ее в печени, отношению гидрокси-
пролин : пролин в коже и содержанию коллагена в позвоночнике.
Биологическая значимость витамина С не исчерпывается его
участием в биосинтезе гидроксилированных аминокислот, необхо-
необходимых для формирования соединительных тканей. Окончательное
установление роли витамина для живых организмов еще впереди.
Однако уже сегодня представляется несомненным то, что кроме
цинги многие другие недуги попадают в сферу влияния этого про-
простого вещества горько-сладкого вкуса. Нет единого мнения относи-
относительно того, какое его количество составляет идеальную ежеднев-
ежедневную дозу: очевидно, оно составляет 50-500 мг в зависимости от
'состояния здоровья, возраста и социальных привычек. Хотя сба-
сбалансированное питание, содержащее овощи и фрукты, и должно
обеспечивать достаточное поступление аскорбиновой кислоты, все
же подавляющая часть населения нуждается в дополнительных ее
количествах в виде таблеток, которые обычно производятся с до-
добавлением лактозы, глюкозы, винной кислоты, кукурузного крах-
крахмала, стеариновой кислоты и стеарата магния. Большинство из
этих веществ необходимо для связывания ингредиентов в прочную
таблетку, обычно содержащую 100-500 мг аскорбиновой кислоты.
Более приятны на вкус, но и более дороги таблетки-жвачки или
шипучие таблетки с добавлением фруктовых отдушек и сахара, а в
случае шипучки еще лимонной кислоты и карбонатов, содержание
аскорбиновой кислоты в которых составляет 0,5-1 г.
Согласно авторитетным утверждениям, много миллионов лет
назад произошла делеция в гене, что и предопределило неспособ-
неспособность современного человека к биосинтезу витамина С в отличие
от большинства млекопитающих. Зависимость от поступлений ви-
витамина С с пищей выглядит досадным неудобством. Тем не менее
приводились доводы в пользу того, что этот генетический дефект
в виде серповидно-клеточной анемии может приносить некоторую
выгоду, хотя подобные аргументы могли возникнуть только под
давлением обстоятельств.

Глава 7. Неорганические
и аналитические
аспекты химии
витамина С
Сегодня L-аскорбиновая кислота производится ежегодно тысяча-
тысячами тонн. Она широко используется в пищевой промышленности и
имеет свой Е number (E300). Во многие продукты питания, напри-
например во фруктовые соки, аскорбиновая кислота добавляется просто
для дополнительной витаминизации. Она используется в хлебопе-
хлебопечении, а также присутствует во многих продуктах в качестве анти-
оксиданта. В аптеках без рецепта можно приобрести как аскорби-
аскорбиновую кислоту в виде таблеток, так и различные поливитаминные
препараты, одним из компонентов которых она является. В Кали-
Калифорнии, например, при желании можно купить порошкообразный
витамин С в упаковках по 1 кг. Ясно, что при таком распростране-
распространении и общедоступности совершенно необходимы надежные и точ-
точные аналитические методы контроля и гарантии качества. Кроме
того, еще многое предстоит узнать о роли витамина С в живых
организмах, а такие исследования невозможны без владения ме-
методиками определения его микроколичеств в животных и расти-
растительных тканях.
На первый взгляд может показаться странным говорить о
неорганической химии такой органической молекулы, как L-
аскорбиновая кислота. Однако сложность окислительно-восста-
окислительно-восстановительных процессов с ее участием определяет интерес к аскор-
аскорбиновой кислоте как восстановителю и в неорганических системах.
Именно поэтому столько усилий было потрачено на исследование
реакций L-аскорбиновой кислоты с ионами металлов и их комплек-
комплексами, которые часто встречаются в биохимии витамина С. Так, на-
например, в состав молекулы аскорбатоксидазы входит атом меди,
что, несомненно, играет существенную роль в функционировании
этого фермента.
Аналитическая химия
Анализ L-аскорбиновой кислоты и ее различных форм представля-
представляет собой определенную трудность, и даже сегодня нет универсаль-
универсального рутинного метода, который был бы свободен от недостатков.
Любой метод анализа должен давать возможность одновременно

134 Глава 7
определять как саму L-аскорбиновую кислоту, так и продукты ее
окисления и находить четкие различия между этими соединени-
соединениями. Кроме того, аналитический метод должен позволять рабо-
работать с минимальными количествами препаратов. Это, так ска-
сказать, требования высшего порядка. Но ситуация осложняется тем,
что в животных и растительных тканях витамин С присутствует
в окружении множества других органических молекул. Аскорби-
Аскорбиновую кислоту следует либо отделять от них, либо использовать
для анализа некое уникальное свойство этой кислоты. Очевидно,
что таким уникальным свойством является ее способность уча-
участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, что и со-
составляет основу многих аналитических методик. Другие методы
базируются на определении суммарного количества витамина С
как в окисленной, так и в восстановленной формах. Иногда такое
определение более предпочтительно, поскольку многие полезные
свойства этого соединения, используемые в медицине, присущи как
самой аскорбиновой кислоте, так и продуктам ее окисления.
Биологические методы анализа
Сегодня биологические методы представляют главным образом
исторический интерес. Но на самом деле их преимущество заклю-
заключается в том, что они основаны на определении конкретного про-
профилактического и лечебного свойства, а именно антискорбутной
активности, присущей и дегидроаскорбиновой кислоте. Биологи-
Биологические методы требуют больших затрат времени и средств и дают
широкий разброс результатов, которые не всегда надежны. Для
проведения биоанализа используют морских свинок, так как кры-
крысы синтезируют собственный витамин С. Животных выдерживают
на искусственном рационе с добавлением различных количеств ви-
витамина, затем забивают, а их зубы подвергают гистологическому
анализу. В результате устанавливают степень защиты от цинги в
зависимости от количеств аскорбиновой кислоты, поступающей с
пищей. Антискорбутная активность 0,05 мг аскорбиновой кисло-
кислоты принята в качестве международной единицы для измерения
содержания витамина С.
Титриметрические и колориметрические
методы анализа
Титриметрические методы основаны на использовании восстано-
восстановительных свойств L-аскорбиновой кислоты. Обычно она окисля-
окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты. В методике, предложенной

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 135
Рис. 7.1. Структура 2,6-дихлорфенолиндофенола.
еще в 1927 г., используется 2,6-дихлорфенолиндофенол или 2,6-ди-
хлор-4[D-гидроксифенил)имино]циклогексадиен-3,5-он-1, который
при нейтральных рН дает синюю окраску, при кислых — розовую,
а при взаимодействии с L-аскорбиновой кислотой образует бесцвет-
бесцветный продукт. Структура этого соединения приведена на рис. 7.1.
Эта реакция лежит в основе наиболее популярного титриме-
трического метода анализа витамина С. Она проста в исполнении
благодаря легкости определения конечной точки титрования и без
труда может быть использована для анализа растворов, содержа-
содержащих довольно высокие концентрации витамина С. К сожалению,
данный метод очень чувствителен к присутствию других восста-
восстановителей, с которыми витамин С часто соседствует в растворах
(диоксид серы, таннины, ионы металлов, восстанавливающие саха-
сахара и т. п.). В каждом конкретном случае есть способы уменьшить
влияние примеси, но устранить эффект всех примесных восста-
восстановителей в анализируемом растворе одновременно невозможно.
И, конечно, если раствор первоначально окрашен, это маскирует
изменение цвета вследствие реакции; в таких случаях для опре-
определения конечной точки использовали разнообразные инструмен-
инструментальные методы, например, полярографию.
Было предложено много других титрующих реагентов, напри-
например, соединения железа(Ш). В этом случае конечную точку опре-
определяют при добавлении в качестве индикаторов феррозина, а, а'-
дипиридина или 2,4,6-трипиридил-силеле-триазина (рис. 7.2).
Полагают, что единственным продуктом многих изученных
окислительно-восстановительных реакций L-аскорбиновой кисло-
кислоты является дегидроаскорбиновая кислота. Но часто это не так,
и окисление идет дальше. Поэтому разработка точного и чувстви-
чувствительного метода определения концентрации в растворе L-аскорби-
L-аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и отдельных или
всех продуктов дальнейшего окисления все еще остается ак-
актуальной.

136
Глава 7
2,4,6-1 рипиридил-силеле-триазин
N N
а а'-дипиридин
Na+"O3S
феррозин: динатриевая соль 3-B-пиридил)-5,6-бис-
D-фенилсульфоновая кислота)-1,2,4-триазина
Рис. 7.2. Индикаторы титрования L-аскорбиновой кислоты соединени-
соединениями железа(Ш).
Спектрофотометрический анализ
Водные растворы L-аскорбиновой кислоты бесцветны и не погло-
поглощают в видимой области спектра, но при нейтральных значениях
рН в спектре поглощения наблюдается сильный сигнал при 265
нм. Это обстоятельство было бы очень удобно использовать для
непосредственного спектрофотометрического анализа, но в боль-
большинстве случаев растворы витамина С содержат вещества, также
поглощающие в УФ-области, что в некоторой степени ограничива-
ограничивает использование этого метода. В течение ряда лет были сомнения
относительно точного значения молярного коэффициента экстинк-
ции при 265 нм; в разных работах давались значения от 7500 до
16650. Причина таких различий объясняется быстрым окислени-
окислением L-аскорбиновой кислоты в нейтральных и слабокислых раство-
растворах атмосферным кислородом. До тех пор, пока спектры поглоще-
поглощения снимаются в строго анаэробных условиях, неизбежны низкие
величины, так как поглощение продуктов окисления, при 265 нм

' Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 137
незначительно. Сложности появляются при наличии в растворе
ионов Си + и других переходных металлов, являющихся потенци-
потенциальными катализаторами окисления молекулярным кислородом.
Их следует удалять или связывать в комплекс путем добавления
хелатирующего агента этилендиаминтетрауксусной кислоты. По-
Положение максимума поглощения зависит от рН и в кислых раство-
растворах смещается в область 245 нм. На основании величины поглоще-
поглощения при этой длине волны в растворе соляной кислоты и хлорида
калия определяли содержание витамина С в безалкогольных на-
напитках и некоторых лекарственных препаратах, где незначитель-
незначительны примеси других веществ.
Часто бывает желательно определить в одном и том же раство-
растворе содержание дегидроаскорбиновой и L-аскорбиновой кислот. Де-
гидроаскорбиновая кислота поглощает в УФ-области при 220 нм,
но величина молярного коэффициента экстинкции значительно
ниже и составляет 720. Таким образом, в этом случае чувстви-
чувствительность спектрофотометрического анализа почти в 20 раз мень-
меньше, чем в случае L-аскорбиновой кислоты. Позже мы увидим, что
этот факт имеет далеко идущие последствия при хроматографиче-
ском разделении L-аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот.
Для того чтобы преодолеть проблемы, связанные с присутстви-
присутствием в животных и растительных тканях веществ, поглощающих в
УФ-области, проводился поиск реагентов, дающих специфические
цветные реакции с L-аскорбиновой кислотой и(или) продуктами ее
окисления. Титриметрический метод с использованием дихлорфе-
нолиндофенола, описанный выше, был адаптирован для колориме-
колориметрии. Для спектрофотометрического определения можно исполь-
использовать и окрашенное 2,4-динитрофенилгидразиновое производное
витамина. Обнаружено, что это же самое соединение образуется
с дегидроаскорбиновой и 2,3-дикетогулоновой кислотами, являю-
являющимися продуктами окисления L-аскорбиновой кислоты (рис. 7.3).
Эта реакция имеет широкое практическое применение для опреде-
определения содержания дегидроаскорбиновой кислоты и известна под
названием метода Роу. Он заключается во взаимодействии раство-
раствора дегидроаскорбиновой кислоты с 2,4-динитрофенилгидразином
в специфических условиях при 37°С в течение 4 ч, в результате
чего образуется озазон — производное 2,3-дикетогулоновой кисло-
кислоты. Эту же реакцию можно использовать и для определения со-
содержания L-аскорбиновой кислоты, предварительно окислив ее до
дегидроаскорбиновой кислоты над активированным углем (норит)
раствором брома и т. п. При добавлении к озазону сильной кисло-
кислоты образуется раствор красного цвета, поглощающий при 530 нм.
Основу для колориметрического и спектрофотометрического ме-

138
Глава 7
соон
но-
:N-NH
IN-NH
-ОН
NO,
сн2он
Рис. 7.3. 2,4-Динитрофенилгидразиновое производное 2,3-дикетогуло-
новой кислоты.
NOa окисление/
дериватизация
О О
С— С-
NO2
OCHj
осн,
N0,
он о
I I
.N—N"-C—С—О-
Н,СО
Рис. 7.4. Реакция образования L-аскорбиновой кислотой диазониевого
производного голубого цвета.
тодов анализа создает также ярко-синий цвет продукта реакции
L-аскорбиновой кислоты с соединениями диазония (рис. 7.4).
Альтернативный подход заключается в использовании флуо-
флуоресценции продукта конденсации дегидроаскорбиновой кислоты с
о-фенилендиамином. Облучение образующегося хиноксалина на
длине волны 350 нм приводит к его флуоресценции при 427 нм.
Обычно методика включает окисление L-аскорбиновой кислоты до
дегидроаскорбиновой, и затем суммарное количество определяет-
определяется спектрофлуорометрически.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 139
Электрохимические методы
Электрохимические методы предоставляют возможность высоко-
высокоселективного анализа с высокой точностью и воспроизводимостью;
к тому же они очень просты в исполнении. Было предложено мно-
множество методик. Например, в таблетках поливитаминов, содер-
содержащих соединения Fe'-11-', витамин С был проанализирован мето-
методом дифференциальной пульсирующей вольтамперометрии на сте-
стеклянном углеродном электроде. Однако эти методики не нашли
широкого применения, так как необходима большая работа по их
совершенствованию.
Хроматографические методы
Хроматографические методы дают самую большую надежду на
преодоление основной проблемы, связанной с присутствием в сме-
смесях, содержащих витамин С, множества мешающих анализу ве-
веществ. Как мы уже видели, пока не существует методов, позволя-
позволяющих четко и непосредственно определять небольшие количества
L-аскорбиновой кислоты и(или) продуктов ее окисления в присут-
присутствии любых других соединений. Единственный удовлетворитель-
удовлетворительный способ достижения специфичности заключается в хромато-
графическом отделении анализируемых соединений друг от друга,
а также от остальных веществ.
Вплоть до относительно недавнего времени наиболее ча-
часто из хроматографических методов использовали обычно газо-
газожидкостную хроматографию (ГЖХ). Определить L-аскорбиновую
кислоту непосредственно этим методом невозможно из-за ее не-
нелетучести. Для того чтобы иметь такую возможность, была раз-
разработана длительная процедура превращения L-аскорбиновой ки-
кислоты в летучий триметилсилиловый эфир (рис. 7.5). Такой ме-
метод позволяет получать точные и воспроизводимые результаты,
но из-за длительности предварительной подготовки образца он не
так удобен, как разработанный недавно метод высокоэффективной
жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
В настоящее время ВЭЖХ стала альтернативным способом бы-
быстрого определения самых разнообразных органических и неорга-
неорганических соединений. Она часто находит применение в фармацев-
фармацевтической промышленности для анализа болеутоляющих и других
препаратов. ВЭЖХ давно используется и для анализа витаминов.
Однако это не решает всех проблем в случае определения витами-
витамина С. Остается еще много сложностей, и метод не всегда удается
использовать с одинаковой легкостью как для анализа всего раз-

140
Глава 7
CH2OSi(CH3K
Рис. 7.5. Летучее триметилсилильное производное L-аскорбиновой ки-
кислоты.
х
i
UUo.
О 6 12
Время, мин
Рис. 7.6. Типичная хроматограмма анализа на L-аскорбиновую кисло-
кислоту методом ВЭЖХ.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 141
нообразия образцов, так и для определения малых концентраций.
Однако, когда применение метода ВЭЖХ возможно, он обычно
дает надежные, точные и воспроизводимые результаты.
Вопрос количественного определения разделенных веществ в
ВЭЖХ требует наличия специфического физического свойства у
витамина С (как у L-аскорбиновой кислоты, так и у продуктов ее
окисления). Ко времени написания этой книги наиболее широкое
распространение получили детекторы, измерявшие поглощение в
УФ- или видимой области спектра. Они позволяют определять на-
нограммовые количества L-аскорбиновой кислоты, но при опреде-
определении дегидроаскорбиновой кислоты их чувствительность гораздо
ниже из-за значительно более низкого молярного коэффициента
экстинкции (см. выше). Остается проверить, нельзя ли повысить
эффективность анализа, используя детекторы другого типа, чув-
чувствительные к массе.
Для ВЭЖХ обычно используют колонку с мелкопористым по-
полимерным обратнофазовым сорбентом с развитой поверхностью,
таким, как, например, PLRS-s 100A, при низких значениях рН вод-
водной подвижной фазы. Для этого подходит 0,2 М раствор NaH2PO4,
который создает рН около 2,1, а также подавляет действие ионов
металлов и дает хорошо забуференную подвижную фазу. Такой
метод был использован для определения содержания ь-аскорби-
новой кислоты и продуктов ее окисления во фруктовых соках. В
данной среде УФ-спектрофотометрический детектор, регистриру-
регистрирующий поглощение при 220 нм (при этой длине волны оба соедине-
•ния имеют близкие молярные коэффициенты экстинкции), имеет
удовлетворительную чувствительность. Типичная хроматограмма
приведена на рис. 7.6. Из нее явствует, что этим методом разделя-
разделяются не только L-аскорбиновая и дегидроаскорбиновая кислоты,
но и продукты их дальнейшего окисления, соответствующие ко-
которым пики также присутствуют на хроматограмме. Это одна из
многих методик с использованием ВЭЖХ, пригодных для прове-
проведения подобного анализа.
Неорганическая химия
Этот раздел будет посвящен главным образом реакциям L-аскор-
биновой кислоты с ионами металлов и их комплексами. Од-
Однако было бы неуместно обсуждать эту тему без рассмотрения
свойств соединения, которое в буквальном смысле „покушается"
на всю неорганическую химию. Следовательно, сюда важно вклю-
включить рассмотрение довольно сложного химизма окислительно-

142 Глава 7
восстановительных реакций витамина С, а также информацию о
количественном и качественном определении и свойствах соеди-
соединений, которые часто фигурируют как промежуточные продукты
таких реакций, а именно аскорбат-радикалов.
Свободные радикалы аскорбиновой
кислоты
Так как L-аскорбиновая кислота является потенциальным двух-
электронным восстановителем, разумно предположить, что в ходе
любой окислительно-восстановительной реакции потеря электро-
электронов ее молекулой осуществляется в две дискретные стадии. Если
это так, то промежуточное соединение, образующееся в резуль-
результате потери одного электрона, является радикалом аскорбиновой
кислоты. Существование свободных радикалов впервые было про-
продемонстрировано более тридцати лет назад. Ямазаки с сотруд-
сотрудниками, используя спектроскопию электронного парамагнитного
резонанса (ЭПР), доказал их присутствие in vitro. ЭПР позволяет
измерить взаимодействие случайного магнитного поля со спином
неспаренного электрона в молекуле. С помощью этого же метода
был зафиксирован in vitro аскорбат-радикал, имеющий единствен-
единственный неспаренный электрон.
Аскорбат-радикал был получен методом импульсного радиоли-
за в водном растворе, чтобы исследовать его УФ-спектр. Разба-
Разбавленный E мМ) раствор L-аскорбиновой кислоты бомбардируют
электронными импульсами по 1,8 МэВ, каждый из которых длит-
длится около 25 мкс. Этот режим обычно задается генератором Ван-
дер-Граафа. Раствор насыщают закисью азота (N2O), что приво-
приводит к превращению образующихся сольватированных электронов
в ОН-радикалы. В этих условиях L-аскорбиновая кислота очень
быстро окисляется ОН-радикалами в радикалы аскорбиновой ки-
кислоты. Эксперимент многократно повторяют, и после пропуска-
пропускания каждого импульса измеряют поглощение раствора в интерва-
интервале 320-420 нм. Затем можно построить спектр радикала с макси-
максимумом поглощения при 360 нм и молярным коэффициентом экс-
тинкции 3700. При проведении этих экспериментов можно также
замерить скорость распада радикала. УФ-спектр радикала аскор-
аскорбиновой кислоты при рН 3,3 приведен на рис. 7.7. При изменениях
рН от 0,3 до 11 заметного сдвига в положении максимума поглоще-
поглощения не наблюдается, что доказывает присутствие в этом интервале
кислотности единственного соединения, почти наверняка А .
Интерпретация спектра ЭПР на рис. 7.8 позволяет получить
структурную информацию о радикале. Спектр, как можно видеть,

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С
143
350 400
Длина волны, нм
450
Рис. 7.7. УФ-спектр радикала аскорбиновой кислоты при рН 3,3.
Рис. 7.8. Спектр-ЭПР радикала аскорбиновой кислоты.
состоит из двух триплетов, в которых каждая полоса расщепле-
расщеплена еще на две. Эта картина полностью соответствует структуре,
приведенной на рис. 7.9.
Наличие только трех резонансных частот в спектре означает,
что электронная плотность неспаренного электрона распределена
между тремя карбонильными группами.

144
Глава 7
О' О
Рис. 7.9. Структура аскорбат-радикала.
Распад А' сложен. Предложенная схема включает взаимо-
взаимодействие двух ионов аскорбат-радикала с образованием промежу-
промежуточного соединения, которое далее разлагается до конечных про-
продуктов. Именно такой механизм необходимо предположить, что-
чтобы объяснить зависимость скорости реакции от ионной силы и рН
раствора. Предложенный механизм представлен в виде уравнений
2А- ^ (А-J G)
(А-J + Н+ -> НА-+А (8)
(А-J + Н20 -> НА" + А + ОН" (9)
Свободные аскорбат-радикалы представляют собой важные
промежуточные соединения в многочисленных реакциях in vitro,
включающих окисление и восстановление, и есть доказательства
того, что они также играют существенную роль и в живых систе-
системах. Известно, что витамин С взаимодействует с токоферокси-
радикалом, регенерируя токоферол (витамин Е, рис. 7.10). Ви-
Витамин Е является важным антиоксидантом липидов биомембран.
Полагают, что в этой роли образующийся свободный радикал (ви-
(витамин Е) реагирует с аскорбатом, вновь образуя витамин Е, ко-
который далее снова пригоден для выполнения антиокислительной
функции. Радикал А"~, который также образуется в ходе этой ре-
реакции, затем претерпевает обратное диспропорционирование, пре-
превращаясь в аскорбат и дегидроаскорбиновую кислоту. И действи-
действительно, у морских свинок, выдерживаемых на рационе, богатом
витамином С, наблюдается более высокая концентрация витамина
Е в тканях, чем у животных, получающих обедненный витамином
рацион.
Полагают, что свободные аскорбат-радикалы выполняют важ-
важную биологическую функцию, реагируя с деструктивными свобод-

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 145
СН3
Рис. 7.10. а-Токоферол, витамин Е.
ными радикалами. Особенно это касается радикалов кислорода,
которые часто вызывают осложнения в живых клетках. Как бы-
было показано, аскорбат-радикалы подавляют гидроксильные ради-
радикалы и атомарный кислород, что особенно важно для глаз, где
обычно имеются относительно большие количества витамина С.
Окислительно-восстановительное
равновесие L-аскорбиновой
кислоты
Окисление L-аскорбиновой кислоты до дегидроаскорбиновой в вод-
водном растворе является примером двухэлектронного окислительно-
восстановительного процесса. Действительно, во многих учеб-
учебниках эта реакция дается в том виде, в котором она приведе-
приведена на рис. 7.11, со стандартным восстановительным потенциа-
потенциалом —0,058 В. Однако данная система является гораздо более
сложной, чем это кажется на первый взгляд. Наиболее оче-
очевидное осложнение связано с тем, что на любой окислительно-
восстановительный процесс с участием L-аскорбиновой кислоты
влияет перенос протонов, так как сама L-аскорбиновая кислота,
ее свободный радикал, образующийся в результате потери одно-
одного электрона, и дегидроаскорбиновая кислота — все обладают
кислотно-основными свойствами, которые можно суммировать в
виде уравнений A0)—A3):
4,25 A0)
11,79 A1)
-0,45 A2)
8,0 A3)
Кроме того, в водном растворе дегидроаскорбиновая кислота
быстро образует полуацетальную структуру.
Как видно из приведенных реакций, L-аскорбиновая кислота
является слабой кислотой при потере первого атома водорода и
H2A
HA-
HA'
A
- н+
- н+
^ H+
- н+
+ HA-
+ A2-
+ A~
+ A"~
pKa
pKa

146
Глава 7
СН2ОН
СНОН
но
он
СН2ОН
СНОН
А"
2Н* + 2е
Рис. 7.11. Реакция окисления L-аскорбиновой кислоты, приводимая во
многих учебниках.
очень слабой кислотой при потере второго. Для дегидроаскорби-
новой кислоты рКа имеет только приблизительное значение. Ра-
Радикал НА', однако, — это сильная кислота, сравнимая по силе
с минеральными кислотами. Конечно, каждое из этих соединений
ведет себя в окислительно-восстановительных реакциях по-своему;
величины восстановительных потенциалов, которые были опреде-
определены или приблизительно подсчитаны, приведены в уравнениях
Реакция
А + 2Н+ + 2е ^ Н2А
А + Н+ + 2е *± НА-
А + 2е ?=± А2-
А + е ^ А~
А" + е ^ А2-
НА" + е ^ НА-
0,40
0,28
-0,05
0,16
+0,05
+0,70
A4)
A5)
A6)
A7)
A8)
A9)
Исследование протекания любой реакции в водном растворе
обычно включает этап изучения влияния рН на природу реаги-
реагирующих веществ и, следовательно, на скорость реакции, что обес-
обеспечивает ценную возможность проникнуть в суть реакции и ее ме-
механизм.
Как мы увидим позже, было выполнено множество работ по
изучению реакции L-аскорбиновой кислоты с комплексами пере-
переходных металлов и фактически во всех случаях было выведено
сложное выражение, связывающее скорость реакции с концентра-
концентрацией водородных ионов.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 147
Окислительно-восстановительные
реакции витамина С
Сложность окислительно-восстановительных процессов с участи-
участием витамина С не препятствовала проведению многочисленных ис-
исследований механизма окисления L-аскорбиновой кислоты, а так-
также окисления и восстановления дегидроаскорбиновой кислоты и
других продуктов окисления. Одной из причин огромного инте-
интереса к этой теме является то, что роль витамина С в живых
системах несомненно связана с его поведением в окислительно-
восстановительных реакциях, которое в конечном итоге может
дать ключ к пониманию биологического механизма действия ви-
витамина С. В этом разделе мы рассмотрим окисление и восстано-
восстановление витамина С под действием различных реагентов, уделив
особое внимание поведению L-аскорбиновой кислоты, в этом отно-
отношении являющейся наиболее изученным соединением.
Окисление L-аскорбиновой кислоты
кислородом
Еще прежде, чем выяснилась природа „антискорбутного фактора",
было известно, что стоящее за ним соединение чувствительно к
окислению кислородом воздуха. L-Аскорбиновая кислота окисля-
окисляется молекулярным кислородом до дегидроаскорбиновой кислоты,
но оба соединения обладают антискорбутным действием витамина
С. Превращение L-аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую
кислоту in vivo можно фактически рассматривать как обратимое.
Однако ясно, что для изучения свойств L-аскорбиновой кислоты
in vitro всегда важно использовать свежие растворы, приготовлен-
приготовленные на дегазированной воде. Очевидно, что кислород приводит
к распаду витамина С, окисляя дегидроаскорбиновую кислоту до.
физиологически неактивных продуктов. Этот процесс протекает
в водном растворе на воздухе, а в овощах и фруктах ускоряется
посредством катализаторов. Полагают, что своим распадом на воз-
воздухе витамин С обязан главным образом ферментативной активно-
активности. Ионы многих переходных металлов катализируют как окисле-
окисление L-аскорбиновой кислоты до дегидроаскорбиновой, так и распад
дегидроаскорбиновой кислоты на воздухе до 2,3-дикетогулоновой
кислоты и других продуктов окисления. Особенно активны в этом
отношении ионы Си2+. Полагают, что катализ этими ионами был
причиной потерь витамина при сгущении цитрусовых соков в мед-
медных сосудах во второй половине XIX в. Это привело к утрате
веры в эффективность свежих фруктов для лечения и профилак-

148 Глава 7
тики цинги и, возможно, на некоторое время отложило открытие
присутствующего в них активного фактора.
Окисление L-аскорбиновой кислоты молекулярным кислоро-
кислородом, растворенным в воде, было предметом обсуждения в большом
числе работ. Некоторые исследователи сосредоточивали внимание
на механизме реакции в растворах, из которых были тщательно
удалены переходные металлы, другие, наоборот, пытались выяс-
выяснить их роль в катализе. В частности, эти исследования и выявили
действие ионов Си2+.
Окисление в отсутствие
катализаторов
Когда говорят об окислении L-аскорбиновой кислоты молекуляр-
молекулярным кислородом в водном растворе в отсутствие каких-либо ката-
катализаторов, часто пользуются термином „автоокисление". Несмо-
Несмотря на пристальное изучение этого вопроса, все еще не разрабо-
разработан механизм реакции, удовлетворительно объясняющий перенос
электронов с молекулы аскорбата на молекулу кислорода. Иссле-
Исследования методом ЭПР продемонстрировали, что при взаимодей-
взаимодействии аскорбата с кислородом в водном растворе при рН 6,6-9,6
образуются аскорбат-радикалы в устойчивой концентрации. Су-
Существует, однако, мало прямых доказательств образования Н2О2
в этой реакции. Результаты по ингибированию данной реакции
некоторыми ферментами, особенно супероксиддисмутазой, дают
основание полагать, что в ней действительно образуется Н2О2.
В отсутствие катализаторов реакция L-аскорбиновой кислоты с
кислородом протекает медленно, хотя ее скорость сильно зависит
от изменений рН раствора. Медленнее всего процесс протекает
в кислых растворах; при рН 4 константа скорости обычно равна
10~5 л-моль^. При рН 10 скорость гораздо выше, но константа
составляет только около 5 л ■ моль • с~1. Этот факт был выдвинут
в качестве возможного объяснения отсутствия каких-либо прямых
доказательств наличия О2, — при таком медленном процессе он,
очевидно, присутствует в минимальных концентрациях.
Окисление в присутствии ионов
металлов
Окисление L-аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кисло-
кислоты и продуктов дальнейшего окисления, по-видимому, катализиру-
катализируется ионами металлов, из которых наиболее сильным является ион

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 149
Cu2+. Было выполнено много исследований реакций ь-аскорбино-
вой кислоты в этих условиях, но каталитическому окислению дру-
других соединений внимания уделялось мало. Авторы многих работ
пытались ответить на вопрос, какова роль иона металла, особенно
иона Си2+, в механизме реакции. Хотя картина сегодня несколько
и прояснилась, расхождения по этому поводу все же остались.
Результаты важной в этой области работы А.Е.Мартеля про-
продемонстрировали, что в соответствующих условиях реакция явля-
является процессом первого порядка по концентрации иона металла,
аскорбиновой кислоты и молекулярного кислорода. Предложен-
Предложенный им механизм реакции предполагал образование тройного ком-
комплекса между L-аскорбиновой кислотой, атомом меди(И) и ки-
кислородом (рис. 7.12). Однако это не окончательное заключение.
Известно, что порядок реакции по концентрации кислорода сни-
снижается, так как снижается сама концентрация 02. В противо-
противоположность этой предпосылке недавно было показано, что поря-
порядок реакции по концентрации кислорода при ее низких значениях
составляет 1/2, а скорость расходования кислорода определяется
выражением
=^Н1 = к[Сп2+][ЯА-][О2}^ B0)
Для того чтобы объяснить такую зависимость от концентрации
молекулярного кислорода, пришлось предположить образование
довольно экзотического комплекса между Си2+ и L-аскорбиновой
кислотой:
2[CuHA]+ ^ [СиНА]?,+ B1)
структура которого приведена на рис. 7.13. Этот комплекс вза-
взаимодействует с кислородом, давая следующее промежуточное со-
соединение:
[СиНА]2+ + О2 ^ [CuHAO2CuHA]2+ B2)
Структура, предложенная для этого кислородного комплекса,
приведена на рис. 7.14. Его последующий распад является стадией,
определяющей скорость всего процесса:
[Си НА О2СиНА]2 -» АСиО2Н' +
Си2+ + А —* конечный продукт B3)
Однако предложенное объяснение кинетики процесса не бы-
было единственным. Другие исследователи интерпретировали ана-
аналогичные данные в рамках цепного механизма с участием Си+ в
качестве ключевого элемента всего процесса:

Си
,2+
О2
он
ОН
он
сн2—сн
I I
он он
о о
Си
2+
сн2—сн
I I
он он
Н2О2
О
СН,—(
ОН
он
о
Рис. 7.12. Предполагаемый механизм катализируемого ионами меди(П) взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с
кислородом.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 151
Н
О----Си2+ о
О Си2+ О
О
Рис. 7.13. Предполагаемое промежуточное соединение, объясняющее
1/2 порядок зависимости скорости окисления L-аскорбиновой кислоты
от концентрации кислорода в присутствии ионов меди(И).
СН2—
°\
с.
0
1
н
-•О- — О Си
н
1
1
/О
/ V
\Х
д
\
О
^—гн
1
он
"*"" СИ
1
он
Г
Рис. 7.14. Промежуточный кислородный комплекс, образующийся при
окислении L-аскорбиновой кислоты, катализируемом ионами меди(П).
Инициирование 2Си2+ + НА" — 2Си+ + А + Н+ B4)
Развитие Н+ + Си+ + О2 — Си2+ + НО2 B5)
НО2 + НА" — А- + Н2О2 B6)
A-Cu2+ —Cu+ + A B7)
Обрыв Си+ + Н02 — Си2+ + НО2 B8)
Несомненно, истина лежит где-то посередине между этими дву-
двумя довольно различными механизмами, но все вышеизложенное
демонстрирует, каким образом одни и те же или сходные дан-
данные могут интерпретироваться совершенно по-разному. Ясно, что
в водном растворе L-аскорбиновой кислоты в присутствии ионов
Си2+ быстро устанавливается равновесие, приводящее к образова-
образованию комплекса Си[НА]+, значительные количества которого при-
присутствуют в растворах, содержащих большой избыток аскорбино-
аскорбиновой кислоты по отношению к ионам Си2+. Система становится еще
более сложной в присутствии хелатирующих агентов типа ЭДТА
или других комплексонов, таких, как хлорид- или бромид-ионы.
В последнем случае наблюдается значительное ускорение реакции

152 Глава 7
при низких концентрациях (< 0,05 М). Этот факт интерпретиро-
интерпретировался по-разному, но он представляет характерную особенность
другого типа реакций L-аскорбиновой кислоты, катализируемых
ионами меди Си2+.
Реакции с ионами металлов
Витамин С образует комплексы даже с теми ионами металлов,
которые могут восстанавливаться, например с Fe3+ и Си2+. Это
потенциально бидентатный лиганд. Методом рентгеноструктурно-
го анализа была определена структура только одного комплекса,
о чем речь пойдет ниже. В общем случае полагают, что боль-
большинство комплексов образуется за счет координации атомов ки-
кислорода гидроксильных групп при С-2 и С-3. В этом случае, как
отмечал Мартель, образовавшиеся комплексы менее устойчивы,
чем ожидалось, если сравнивать их с комплексами сходных хе-
латных лигандов. .В табл. 7.1 приведены константы равновесия
комплексов с различными ионами металлов. Наибольшее значе-
значение равно 3,66, что существенно ниже 5 — значения, ожидаемого
на основании сравнения со сходными лигандами. В образовании
всех комплексов, приведенных в табл. 7.1, участвует НА~. Если
вообще и зарегистрированы комплексы с полностью депротониро-
ванным лигандом, то таких очень мало. Тому может быть много
причин, но вероятнее всего то, что, поскольку такие комплексы
образуются в щелочных растворах, многие ионы металлов в этих
условиях дают гидроксосоединения.
При добавлении аскорбиновой кислоты к слабощелочному рас--
твору хлорида железа(Ш) сразу появляется насыщенная синяя
окраска, и из рекционной среды легко можно выделить темно-
синий, почти черный осадок. Если эту реакцию проводить в ки-
кислых условиях, окраска появляется в виде мерцающих „вспышек"
синего цвета и не устанавливается до тех пор, пока железо(Ш) не
восстановится до железа(П) под действием L-аскорбиновой кисло-
кислоты. Структура темно-синего комплекса окончательно не устано-
установлена, но ясно, что это комплекс аскорбиновой кислоты с железом.
Его предполагаемая структура приведена на рис. 7.15.
Структура подобных комплексов в водном растворе в основ-
основном неизвестна. Для решения этого вопроса попытались исполь-
использовать метод ЯМР; на рис. 7.16 приведена структура комплекса
никеля(Ш), предложенная на основании результатов таких иссле-
исследований.
Недавно Джабсу и Гобу удалось получить кристаллы некото-

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С
153
Таблица 7.1. Константы равновесия (А^) комплексов аскорбиновой ки-
кислоты с некоторыми ионами металлов
Ион металла
Мп2+
Fe2+
Со2+
№2+
Си2+
VO+
Ag+
Zn2+
Pb2+
Au3+
Равновесие
MHL/MHL
MHL/MHL
ML/M-L
MHL/MHL
MHL/MHL
MHL/MHL
MH2L/MH2L
ML/M-L
MHL/MHL
MHL/MHL
MHL/MHL
M(HLJ/M-(HLJ
lg К (ионная сила)
(при 25°С, 1,0 М)
1,1 @)
0,21 A,0)
1,99 A,0)
1,4 @)
1,1@)
1,57 @,1)
2,69
3,66 @,1)
1,0 @)
1,77 @,1)
1,89 @,1)
3,55 @,1)
СН2ОН
снон
СН2ОН
Рис. 7.15. Предполагаемая структура комплекса L-аскорбата желе-
за(Ш).
Рис. 7.16. Структура комплекса L-аскорбиновой кислоты с ионом ни-
келя(И), предложенная на основе исследований методом ЯМР.

154 Глава 7
Рис. 7.17. цис-Изомер комплекса L-аскорбиновой кислоты с ионом пла-
тины(И).
рых комплексов аскорбиновой кислоты по реакции типа:
NiSO4 ■ 7Н2О + Ва(ОНJ + 2НА~ —
№(НАJ • 4Н2О + BaSO4 + ЗН2О B9)
Ключ к успешному проведению этой реакции заключается в
том, чтобы она проходила в строго анаэробных условиях. Таким
методом были получены следующие комплексы: ТЮ(НАJ ■ 2Н2О,
TiO(OH)(HA), Gr(HAK • 6Н2О, Мп(НАJ • 4Н2О, Со(НАJ ■ 4Н2О,
Ni(HAJ • 4Н2О, Zn(HAJ • 4Н2О. Ко времени написания этой книги
еще не был проведен рентгеноструктурный анализ их структуры.
Единственный из комплексов переходных металлов с аскорби-
аскорбиновой кислотой, структура которого на сегодня определена мето-
методом рентгеноструктурного анализа, — это г<ис-1,2-диаминоцикло-
гексан(аскорбато)платина(П). Совершенно неожиданно было об-
обнаружено, что в этом соединении комплексообразование происхо-
происходит не за счет 2-ОН и 3-ОН в молекуле аскорбиновой кислоты,
а за счет атома С-2 и депротонированного гидроксила при С-5
(рис. 7.17)!
На первый взгляд может показаться, что приведенная струк-
структура только добавляет неясности относительно строения комплек-
комплексов аскорбиновой кислоты с другими переходными металлами, но
следует отметить, что платина(И) иногда предпочтительнее обра-
образовывает связи Pt-C там, где можно ожидать образования свя-
связей Pt-О [например, в комплексах платины(П) с пентандионом-2,4
(ацетилацетоном)]. Подобная структура была предложена и для
бисаскорбатного комплекса на основе анализа спектра ЯМР.
цис-Шоиер комплекса и подобные ему комплексы подают некото-
некоторые надежды в качестве противоопухолевых препаратов.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 155
Окисление аскорбиновой кислоты
комплексами переходных металлов
Окислительно-восстановительные реакции ионов переходных ме-
металлов изучались вг течение многих лет. В общих чертах все суще-
существующие реакции можно разбить на два типа:
1. Внутрисферный электронный перенос. Полагают, что перенос
электрона осуществляется посредством образования „моста"
между восстановителем и окислителем. Это обеспечивает путь
для перемещения электрона от одного к другому, а образовав-
образовавшееся мостиковое соединение соответствует переходному состо-
состоянию реакции.
2. Внешнесферный электронный перенос. Перенос электрона осу-
осуществляется без образования какой-либо связи между восста-
восстановителем и окислителем.
Обнаружено, что восстановление ионов переходных металлов и
их комплексов с L-аскорбиновой кислотой происходит согласно
внутри- или внешнесферному механизму в зависимости от приро-
природы комплекса или металла. Изучена масса примеров обоих меха-
механизмов.
Роль переходных металлов в катализе окислительно-восстано-
окислительно-восстановительных реакций L-аскорбиновой кислоты часто влечет за собой
восстановление самого иона металла.
Мы живем и занимаемся химией в мире, в котором вода везде-
вездесуща, поэтому нам свойственно забывать, что ионы переходных ме-
металлов в водных растворах присутствуют в виде акво-комплексов
и их не следует рассматривать как „свободные ионы". В водном
растворе ионы многих переходных металлов восстанавливаются
L-аскорбиновой кислотой. Типичным примером с изученным ме-
механизмом реакции служит восстановление ионов кобальта(Ш). В
воде эти ионы существуют относительно недолго, но вполне доста-
достаточно для того, чтобы изучить кинетику их реакции с аскорби-
аскорбиновой кислотой. Большой положительный заряд кобальта при-
приводит к тому, что молекулы воды, участвующие в образовании
акво-комплекса, создают кислую среду, поэтому гидроксосоедине-
ния образуются при более высоких значениях рН. Влияние послед-
последнего эффекта на реакцию восстановления отражено в механизме,
представленном в виде уравнений C0)-C4):
Co3+(aq) ^ [CoOH]2+(aq) + Н+ C0)
Со3+ + Н2А — Со2+ + Н2А+ C1)
[Co(OH)]2+(aq) + Н2А -» Co2+(aq) + НА' + Н2О (-32)

156 Глава 7
Co3+(aq) + HA' — Со2+(aq) + А + Н+ C3)
[CoOH]2+(aq) + НА' — Co2+(aq) + A C4)
Аналогичный механизм был продемонстрирован и для других
гидратированных ионов, таких, как ионы аквомарганца(Ш), но в
этом случае можно расширить интервал рН для того, чтобы вклю-
включить в реакционную среду и НА~.
Приведенные реакции иллюстрируют то общее, что связыва-
связывает большинство случаев окисления аскорбиновой кислоты иона-
ионами и комплексами переходных металлов, а именно то, что первая
стадия окисления неизменно приводит к образованию аскорбат-
радикала. Обычно предполагается взаимодействие аскорбат-
радикала еще с одним ионом металла, и это дает необходимую
стехиометрию.
Кроме акво-комплексов было изучено и много других комплек-
комплексов. Одна из типичных реакций, в которые они вступают, —
это восстановление в широком интервале рН аниона трисA,2-
этандиоато)кобальтата(Ш), [Со(С2О4)]3~. Предложенный меха-
механизм представлен в виде уравнений C5)-C9):
Н2А ^ НА" + Н+ C5)
[Со(С2О4)з]3~ + Н2А ^ Н2А+ + Со2+ + 3[С2О4]2~ C6)
[Со(С2О4)з]3" + НА" h НА' + Со2+ + 3[С2О4]2~ C7)
[Со(С2О4)з]3~ + Н2А+ — DHA + Со2+ + 3[С2О4]2" + 2Н+ C8)
[Со(С2О4)з]3~ + НА' -» DHA + Со2+ + 3[С2О4]2~ + Н+ C9)
Это дает константу скорости:
is
* + (* *О ?
*1 + (*2 *О(Гд+1 ? к \
Аналогичные константы скорости получены и для многих дру-
других реакций. Был изучен механизм окисления комплексов прак-
практически всех ионов металлов, способных окисляться под действи-
действием аскорбиновой кислоты. Иногда используются довольно экзо-
экзотические соединения, такие, как, например, комплекс иона нике-
ляAУ) с диацетилоксимтриэтилентетрамином (основание Шиффа,
рис. 7.18), изображенный на рис. 7.19.
В этом случае реакция представляет собой двухэлектронный
окислительно-восстановительный процесс, так как ее конечным
продуктом является никель(П). Исследование механизма реакции
методом ЭПР подтверждает, что она осуществляется в две од-
ноэлектронные стадии. Поведение комплекса в зависимости от

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 157
HON.
Рис. 7.18. Диацетилоксимтриэтилентетрамин (основание Шиффа).
Рис. 7.19. Скелетная структура комплекса иона никеляAУ) с 2,4-ди-
метил-4,7,10,13-тетраазагексадекандион-3,13-диоксимом.
рН на этот раз осложнено протонированием, что влияет на его
окислительно-восстановительные свойства.
Обнаружено, что аналогично окислению молекулярным ки-
кислородом эти реакции катализируются ионами Си , хотя ши-
широко они и не исследовались. Так, восстановление трисA,2-
этандиоато)кобальтата(Ш) катализируется ионами Си2+ в значи-
значительной степени; кинетику реакции интерпретировали, предполо-
предположив наличие пути, на котором эти ионы выполняют роль посред-
посредников в перемещении электрона от молекулы L-аскорбиновой ки-
кислоты к кобальту(Ш) через постулированное промежуточное со-
соединение, изображенное на рис. 7.20. Показано, что, как и при
окислении кислородом, такие реакции ускоряются в присутствии
галогенид-ионов в низких концентрациях.
Реакции по принципу маятника весьма наглядны и часто де-
демонстрируются на лекциях. Они известны уже в течение многих
лет и обычно основаны на взаимодействии бромата с иодидом в
присутствии восстановителя, в качестве которого использовалась
и L-аскорбиновая кислота. Обнаружено, что ионы металлов также
катализируют эту реакцию. Молибден(У1) ускоряет взаимодей-
взаимодействие бромата с иодидом, тогда как ванадий(У) катализирует не-

158 Глава 7
ч
Рис. 7.20. Возможная структура промежуточного соединения, обра-
образующегося при окислении L-аскорбиновой кислоты ионом трис(оксала-
то)кобалыата(Ш), катализируемом ионами меди(И).
посредственную реакцию бромата с L-аскорбиновой кислотой, что
сокращает индукционный период реакции.
Взаимодействие витамина С
с витамином Bi2
Витамин Bi2 представляет собой комплекс кобальта. Он абсо-
абсолютно необходим для нормальной жизнедеятельности человека,
а его недостаточность в конечном итоге приводит к летальному
исходу вследствие злокачественной анемии. Витамин Вхг не син-
синтезируется в человеческом организме и должен поступать с пи-
пищей, главным образом с мясными и молочными продуктами, или
за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Bi2 — единствен-
единственный из витаминов, содержащий ион металла, более того, in vivo в
нем часто встречается кобальт-углеродная связь, т. е. это одно из
редких в природе металлоорганических соединений. В лаборатор-
лабораторной практике витамин Bi2 используется в виде красивых красных
кристаллов, являющихся цианокомплексом. Структура витами-
витамина Bi2, приведенная на рис. 7.21, была первоначально определена
именно при помощи этого соединения — цианокобаламина. Ука-
Указанная форма витамина является единственной обнаруженной в
организме курильщиков! В других формах цианидный лиганд за-
замещен на другие лиганды: именно аксиальная связь, расположен-
расположенная над плоскостью корринового кольца, часто задействована в
выполнении витамином его биохимической функции. Структура,
приведенная на рис. 7.21, была определена методом дифракции
рентгеновского излучения и подтверждена химическими метода-
методами. Возможно, наиболее существенной особенностью такой струк-
структуры является планарное корриновое кольцо, в центре которого
расположен ион кобальта. Это кольцо (рис. 7.22) сильно напоми-
напоминает по своему строению порфириновый цикл, в котором пропущен
атом С-20.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С
H2NOC CN
159
Me
H2NOC
H2NOC
Me
СН2ОН
Рис. 7.21. Цианокобаламин (витамин В12).
CONH,
Рис. 7.22. Структура корринового кольца.
Шестое положение занято 5,6-диметилбензимидазольной груп-
группировкой (рис. 7.23), расположенной ниже плоскости кольца. Вса-
Всасывание витамина организмом зависит от присутствия мукопро-
теина, получившего название „внутренний фактор". Он связан
с витамином Bi2 в стехиометрическом соотношении. В организ-
организме содержится довольно мало витамина Bi2 — порядка 3-5 мг, и
большая его часть хранится в печени в дезоксиаденозильной фор-
форме. Ежедневная потребность человека составляет только около

160 Глава 7
Рис. 7.23. 5,6-Диметилбензимидазольная часть витамина Bi2.
NH,
|
ЧА
-н
N
V
/
О
\
У
2С
он
х
он
Рис. 7.24. 5'-Дезоксиаденозильная группа.
3-7 мкг. Это количество содержится в нормальном рационе пита-
питания, но может не обеспечиваться строгой вегетарианской диетой,
так как витамин Bi2 обнаружен только у некоторых растительных
одноклеточных, например, у Euglena.
Цианидный лиганд может замещаться водой с образованием
так называемого аквокобаламина, или витамина Bi2, в котором
кобальт присутствует в окисленном состоянии +3. В двух био-
биологически активных формах кофермента аксиальное положение
занято или метильной (метил кобал амин), или, как в кофермен-
те Bi2, 5'-дезоксиаденозильной (рис. 7.24) группами. Обе формы
витамина Bi2 чрезвычайно чувствительны к свету.
В мягких условиях кобальт(Ш) в циано- и аквокобаламине вос-
восстанавливается до кобальта(П) (обычно желто-оранжевого цвета),
а под действием более мощных восстановителей происходит обра-
образование соединений кобальтаA) (обычно зеленого или серого цве-
цвета). Процесс может сопровождаться различными изменениями в
природе координации вокруг иона кобальта, но структура корри-
нового цикла при этом не нарушается (рис. 7.25).
Высказывались опасения, что витамин С будет разрушать ви-
витамин Bi2 и лицам, принимающим „мегадозы" витамина С (около
5-10 г в день), грозит опасность лишиться запасов витамина

HI
HI
, высокие ... низкие
^значения рН значения
6
V
Y
5
координационное число
J
Рис. 7.25. Схематичное изображение различных форм витамина Bi2.

162 Глава 7
в организме и, следовательно, заболеть злокачественной анемией.
Однако на практике было показано, что добавление в пищу боль-
больших количеств витамина С и инкубация при 37°С не оказывают
никакого влияния на содержание витамина Bi2- Эксперименты
на крысах также продемонстрировали, что подкормка витамином
С не истощает содержание витамина Bi2 в плазме и печени. Все
обстояло благополучно с витамином Bi2 и у пациентов-мужчин со
спинномозговыми повреждениями, которые получали ежедневно
по 4 г витамина С в течение одинадцати месяцев.
Однако не вызывает сомнений факт, что витамины С и Bi2 вза-
взаимодействуют in vitro. Более того, известно, что, если реакция не
осуществляется в отсутствие ионов Си2+ (как в случае цианокоба-
ламина), она все-таки происходит в их присутствии. Кроме этого,
ионы Си2+ значительно ускоряют взаимодействие двух витаминов.
Экспериментально показано, что при взаимодействии L-аскор-
биновой кислоты с цианокобаламином в присутствии ионов Си2+ в
водном растворе красный цвет соединения цианокобальта(Ш) из-
изменяется на оранжевый, присущий соединению аквокобальта(П).
Пропускание воздуха через раствор или разбавление аэрирован-
аэрированной водой быстро восстанавливает первоначальный красный цвет.
При стоянии раствора его цвет снова меняется на оранжевый.
Это может повторяться до тех пор, пока в растворе остается L-
аскорбиновая кислота. Аквокобаламин (витамин Bi2a) быстро реа-
реагирует с L-аскорбиновой кислотой и в отсутствие меди(И). Реакция
очень чувствительна к присутствию кислорода, который следует
полностью удалять. И снова в результате реакции образуется со-
соединение кобальта(П). Скорость реакции зависит от рН раствора.
При повышении значения рН от 2,0 она возрастает, достигая макси-
максимума около рН 5,6. Выше этого значения скорость снижается, до-
достигая постоянной величины около рН 8,5. Выше рН 2,0 ион НА""
образуется с обычным ускорением. Скорость реакции достигает
постоянного уровня, когда фактически вся аскорбиновая кислота
присутствует в виде моноаниона, и затем снова начинает снижать-
снижаться при более высоких значениях рН, так как вода в молекуле акво-
кобаламина депротонируется. Образующийся гидроксокобаламин
восстанавливается более медленно, чем аквокобаламин.
Восстановление по внутрисферному
механизму
Такой механизм подразумевает образование химической связи ме-
между двумя реагирующими частицами, которая действует как
„мост" для перехода электрона. Это менее распространенный

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 163
способ перемещения электрона в окислительно-восстановительных
реакциях с участием L-аскорбиновой кислоты. Мы уже видели,
что взаимодействие с соединением железа(Ш) приводит к образо-
образованию промежуточного продукта синего цвета, и, вероятно, оно
протекает по типу внутрисферного электронного перехода.
При исследовании кинетики реакции ванадия(У) с ь-аскорби-
новой кислотой было отмечено быстрое образование промежуточ-
промежуточного соединения коричневого цвета с максимумом поглощения в
видимой области при 425 нм. На основе полученных результатов
предложен механизм, представленный в виде уравнений D1)-D3):
Vv + Н2А ^ 6[VVH2A] D1)
[VVH2A] - Vv +радикал D2)
радикал+ VV — VIV + А D3)
Это взаимодействие является необычным, так как образование
комплекса происходит даже при относительно высоких концентра-
концентрациях кислоты, когда в реакционной смеси преобладает Н2А.
Аскорбатоксидаза
Обсуждение неорганических аспектов химии витамина С не бы-
было бы полным без упоминания об аскорбатоксидазе. Этот фер-
фермент, катализирующий окисление L-аскорбиновой кислоты в де-
гидроаскорбиновую первоначально был обнаружен в листьях ка-
капусты Сент-Дьёрдьи, который первым выделил витамин С. Полу-
Полученный из раздавленной массы плодов тыквы-горлянки фермент
имеет сине-зеленый цвет и молекулярную массу порядка 150 000.
Этот фермент содержит около 0,26% меди. В спектре поглоще-
поглощения, представленном на рис. 7.26, характерный пик при 610 нм об-
обусловлен наличием меди(П). Кроме того, наблюдается плечо при
412 нм. При добавлении L-аскорбиновой кислоты при рН 6 фер-
фермент быстро выцветает, приобретая желтый цвет. Этот процесс
объясняется превращением меди(П) в медьA); под действием ки-
кислорода синий цвет восстанавливается.
Много было написано о функционировании оксидаз, и, в част-
частности, аскорбатоксидазы, но структура последней оставалась не-
неизвестной вплоть до 1989 г., когда Альбрехту Мессершмидту с со-
сотрудниками удалось получить кристаллы синего цвета двух раз-
различных форм оксидазы и определить структуру аскорбатоксида-
аскорбатоксидазы из кабачков цуккини методом рентгеноструктурного анализа.
Исследование обеих форм завершилось определением их кристал-

164
Глава 7
Длима волны, мм
Рис. 7.26. Спектр поглощения аскорбатоксидазы.
ф = атом меди
Рис. 7.27. Димер аскорбатоксидазы.

Неорганические и аналитические аспекты химии витамина С 165
лической структуры. Одна из них представляла собой димер с от-
относительной молекулярной массой 140 000, а другая — тетрамер с
относительной молекулярной массой 280000. Природа ионов меди
в ферментах такого типа часто бывала предметом спора до тех пор,
пока не удавалось установить структуру кристалла. Так было и в
случае аскорбатоксидазы. Результаты рентгеноструктурного ана-
анализа продемонстрировали, что каждая субъединица содержит че-
четыре атома меди, которые организованы таким образом, что три
из них образуют „кластер", с которым связаны восемь гистидино-
вых лигандов. Четвертый атом меди связан с цистеиновым, ме-
тиониновым и двумя гистидиновыми лигандами. Имеются также
данные, свидетельствующие о том, что в трехъядерном кластере
два атома меди выполняют сходную функцию, тогда как третий
отличается от них. Схематическое изображение димера аскорба-
аскорбатоксидазы приведено на рис. 7.27. Нет сомнений, что определение
кристаллической структуры этого фермента будет важным шагом
в понимании механизма действия оксидаз.

Литература
Ниже перечислены издания, которые могут оказаться полезными
для дополнительного чтения. Перечень не претендует и не может
претендовать на полный список публикаций на тему витамина С.
Существует очень много оригинальной литературы по всем аспек-
аспектам химии и биохимии витамина С, а также множество обзоров.
Некоторые из перечисленных ниже книг снабдят читателей более
подробными ссылками, которые при необходимости помогут подо-
подобрать нужную литературу.
Ba.su Т. К., Schorah С. J., „Vitamin С in Health and Disease",
Croom Helm, London and Canberra, 1982.
Burns J. J., Rivers J. M., Machlin L. J., „Third World Conference
on Vitamin C", New York Academy of Sciences, 1987.
Carpenter K. J., „The History of Vitamin С and Scurvy", Cam-
Cambridge University Press, Cambridge, 1986.
Cheraskin E., Ringsdorf N. M., Jr., Sisley E. L., „The Vitamin С
Connection" Thorsons Publishers, Wellingborough, 1983.
Chinoy J. J., „The Role of Ascorbic Acid in Growth, Differentiation
and Metabolism of Plants", Kluer Boston, The Hague, 1987.
Coultate T. P., „Food: The Chemistry of its Components", 2nd
Edn., Royal Society of Chemistry, London, 1989.
Counsell J. N., HornigD. #., „Vitamin C, Ascorbic Acid", Applied
Science, London, 1981.
Hay R. W., „Bio-Inorganic Chemistry", Ellis Horwood, Chichester,
1984.
Kybett S. M., „Henry VIII - A Malnourished King", History Today,
1989, 39, 19-25.
Levine M., „New Concepts in the Biology and Biochemistry of Vi-
Vitamin C", New Engl. J. Med., 1986, 314, 892-902.
Lewin S., „Vitamin C, its Molecular Biology and Medical Poten-
Potential", Academic Press, 1976.
Moss R. W., „Free Radical: Albert Szent-Gyorgyi and the Battle
over Vitamin C", Paragon House, New York, 1988.

Литература 167
Newsholme E. A., Leech A. R., „Biochemistry for the Medical Sci-
Sciences", Wiley, Chichester, 1983.
Nobile S., Woodhill J. M., „Vitamin C. The Mysterious Redox Sys-
System, A Trigger of Life", MTP Press, Lancaster, 1981.
Pauling L.,„Vitamin С and the Common Cold", Ballantine Books,
London,1970.
Sebrell W. #., Harris R. S., „The Vitamins", Academic Press, New
York and London, 1967.
Seib P. A., Tolbert В. М., „Ascorbic Acid: Chemistry, Metabolism,
and Uses", Advaces in Chemistry Series, American Chemical Society,
Washington DC, 1982.
Werbach M. R., „Nutritional Influences on Illness", Thorsen Pub-
Publishing Co. Wellingborough, 1989.
Wyngaarden J. В., Smith L. H., „Cecil Textbook of Medicine", 18th
Edn., Saunders Co., 1988.
Ключевые работы по выделению, определению структуры и
синтезу витамина С:
Isolation: Szent-Gyorgyi A., Biochem. J., 1928, 22, 1387.
Structure determination: Herbert R. W., Hirst E. L., Percival
E. G. V., Reynolds R. J. W., Smith F., J. Chem. Soc, 1933, 1270.
Synthesis (from L-xylosome): Haworth W. N., Hirst E. L., Chem.
Ind. (London), 1933, 645.
Ault R. G., Baird D. K., Carrington H. C, Haworth W. N., Herbert
R. W., Hirst E. L., Percival E. G. V, Smith F., Stacey M., J. Chem.
Soc, 1933, 1419.
Synthesis (from D-glucose): Reichstein Т., Grussner A., Helv.
Chim. Acta, 1934, 17, 311.

Предметный указатель
Аддисона болезнь 36
АДФ 107, 108
Аквокобаламин (витамин Bi2a),
реакция с аскорбиновой кисло-
кислотой 143
Аланинаминотрансфераза 131
Алкаптонурия 99
Алкилирование 70 и ел.
Альбинизм 123
Алъцгеймера болезнь 126, 127
Анемия 120
- врожденная сидеробластическая
130
серповидно-клеточная 122
- средиземноморская (талассемия)
123
Анилин 121
Антиоксидант 8, 133, 144
Апельсиновый сок 15, 24, 30, 36,
147
Апельсины 17, 22, 23, 81
Арабиноза как исходный продукт
60
Арахидоновая кислота 125
Аррениуса уравнение 96
Артеросклероз 122
Артрит ревматический 123, 128
Аскорбат-анион, резонансно-ста-
резонансно-стабилизированный 48
Аскорбатоксидаза 79, 133, 163
Аскорбат-радикал, спектр ЭПР
142, 143
- - УФ-спектр 142, 143
Астма бронхиальная 125
АТФ 107, 108
АТФ-синтетаза 108
Аутоиммунная тромбоцитопения
114
Ацеталей образование 73, 75
Ацетоуксусная кислота 99
Ацидоз 130
Ацилирование 70 и ел.
Бактерия
- Acetobacter fragrum 67
- - suboxydans 62, 63
- - xylinum 62
- corynebacterium 93
- Erwinia herbicola 93
Барлоу болезнь 29
Белок 28, 32
Бензокаин 104
Бери-бери, болезнь 32
Биологические методы анализа 10,
134
Бисдегидроаскорбиновая кислота
79, 80, 82, 84
Блейн Гилберт 23-26
Бобы соевые (Glycine max) 108
Бромат калия как разрыхлитель
теста 12
Бурсит 128
7-Бутиробетаин 103
Ванадий 126, 163
Ванадий(У) как катализатор "ма-
"маятниковых" реакций 157
Веермана деградация 60
Ветеринария, применение витами-
витамина С 131, 132
Вильсона болезнь 130
Винная кислота 12
Винслоу 15
Витамин Bi2 (цианокобаламин)
158 и ел.
Витамин Bi2a (аквокобаламин) 143
Витамин Е (токоферол) 10, 11, 95,
105, 111, 144, 145
Внутривагинальная контрацепция,
использование аскорбиновой ки-
кислоты 12

Предметный указатель
169
Водородные связи в молекуле ас-
аскорбиновой кислоты 48-50, 55
Водянка 32
Высокоэффективная жидкостная
хроматография 139-141
Газо-жидкостная хроматография
139
Галактоза 59, 60, 92
Галактонамид 60
D-Галактуроновая кислота 60, 69,
92
L-Галактуронолактон 92
6-Галоген-6-дезоксипроизводное 78
Гангрена 124
Гексуроновая кислота 37, 38, 78
Гемоглобин 121
Гемодиализ 115
Гепатиты 128
Гесса тест 115
Герпес простой 128, 129
Гидроксилизин 97, 98
Гидроксилирование 89, 97 и ел.
Гидроксильный радикал 104, 106,
130, 131
Гидроксипролин 97, 98
5-Гидрокситриптамин см. Серото-
нин
5-Гидрокситриптофан 102, 103
4-Гидроксифенилпировиноградная
кислота 99, 100
Гиперкератоз волосяных фолли-
фолликул 114
Гиперменорея 128
Гипофиз 103, 109
Гистидиндекарбоксилаза 120
Глаукома 111, 124
Глиоксалевой кислоты этиловый
эфир 68, 69
Глицин 98
Глутаматпируват-трансаминаза 131
Глутатион 89, 105, 106
D-Глюкоза 60, 63, 66, 67, 69, 89-93,
131
Глюкозо-6-фосфат 105, 131
D-Глюконовая кислота 92, 93
D-Глюкуроновая кислота 90-94
О-(+)-Глюцит см. D-(+)-Cop6HT
Гомогентизатоксидаза 99
Гомогентизиновая кислота 97-99
L-Гулоза 91
L-Гулоновая кислота 91-94
L-Гулонолактон 92, 94
L-Гулонолактоноксидаза 94, 96
Дегидроаскорбиновая кислота,
структура, свойства, спектр ЯМР
66 и ел.
6-Дезокси-Ь-аскорбиновая кисло-
кислота 77
Дезоксисоединения, получение из
L-аскорбиновой кислоты 76 и
ел.
Дейл Генри 36
Дейтерированные производные L-
аскорбиновой кислоты, получе-
получение 65, 67
Десферриоксамин (дефероксамин,
десфереал) 123, 130, 131
Детоксикация 88
Дефероксамин см. Десферриок-
Десферриоксамин
Диабет 124
Диазометан 42-44, 70, 71, 74
2,3-Диамино- 2,3-дезоксипроизвод-
ное аскорбиновой кислоты 86,
87
цис-1,2-Диаминоциклогексан(аскор-
бато)платина(П) 154
Диацетонкетогулоновая кислота 63,
65, 66
Диацетонсорбоза 63, 65, 66
Дигидразон L-аскорбиновой ки-
кислоты 85
Дигидробиоптерин 99, 103
2,3-Дигидроксималеиновая кисло-
кислота 41
3,4-Дигидроксифенилаланин (до-
фа) 101
3,4-Дигидроксифенилэтаноламин
см. Дофамин
5,6-Дидезоксисоединение 78
1,2:3,4-Ди-О-изопропилиден-О-га-
лактопираноза 60

170
Предметный указатель
1,2:3,4-Ди-О-изопропилиден-В-га-
лактуроновая кислота 60
2,3:4,6-Ди-О-изопропилиден-2-кето-
L-гулоновая кислота см. Ди-
ацетонкетогулоновая кислота
Ди-О-изопропилиденовая защита
гидроксильных групп молеку-
молекулы аскорбиновой кислоты 60,
62, 63, 65
2,3:4,6-Ди-О-изопропилиден-Ь-сор-
бофураноза см. Диацетонсор-
боза
2,3-Дикетогулоновая кислота 11,
81, 84, 111, 137, 138, 147
2,5-Дикето-В-гулоновая кислота
67, 92, 93
2,3-Ди-О-метил-Ь-аскорбиновая ки-
кислота 42, 43, 45, 70-72
3,4-Ди-О-метил-Ь-треонамид 44,45
L-Диметоксисукцинамид 44
2,4-Динитрофенилгидразин 137,
138
а, а'-Дипирин в качестве индика-
индикатора титрования L-аскорбино-
вой кислоты 135, 136
Дифракция рентгеновского излу-
излучения 47, 48
Дифференциальная пульсирую-
пульсирующая вольтамперометрия 139
2,6-Дихлорфенолиндофенол 135
Диэтическая доза, рекомендуемая
8, 114, 116-120
Длина связей в молекуле L-аскор-
биновой кислоты 48
Добавка пищевая 8, 11
Дофа см. 3,4-Дигидроксифенил-
аланин
Дофамин C,4-дигидроксифенил-
этаноламин) 99, 101
Дофамин-/?-гидроксилаза 99
Дофамин-Д-монооксигеназа, вита-
витамин С-зависимый фермент 99
Дрейк 17
Дюран-Рейнолс 15
Ендиольная группировка 9, 41, 42
E-number 8, 133
Железо 11, 111, 115, 121, 123, 130
Железо(И) 98, 106, 107, 130, 133,
139
Железо(Ш) 106, 107, 130, 135, 136,
152, 153
Желчная кислота 104
Желчнокаменная болезнь 128
Желчь 18
Заживление ран 128
Зубы 14, 98, 134
Идиопатическая тромбоцитопени-
ческая пурпура 122
2,3-Изодиметил-Ь-аскорбиновая ки-
кислота 59
Изоцитрат 108
Имидазолин 86, 87
Иммунология 88, 111
Иммуномодулятор 120
Импульсный радиолиз, метод по-
получения аскорбат-радикала 142
Инверсия углеродной цепи 65, 89
Инфракрасные спектры 50-53
Ишемическая болезнь сердца 122
Кавендиш Томас 17
Камерон 127
Кана-Инголъда-Прелога система 46
Капустный сок 36
6-Карбокси-Ь-аскорбиновая кисло-
кислота 77
6-Карбокси-5-кето-ь- аскорбиновая
кислота 77
Карнитин 97, 103, 105
Карпентер 22, 27, 29
Каррингтон 59
Картофель 27, 28, 31, 32, 95
Катаболизм аскорбиновой кисло-
кислоты 110, 111
Катаракта 88, 124
Катехоламины 111
Кеталей образование 73, 75
а-Кетоглутарат 98, 108
2-Кето-О-гулоновая кислота 67
2-Кето-Ь-гулоновая кислота 63, 67,
93
2-Кето-Ь-гулонолактон 92, 93

Предметный указатель
171
Кинг Чарльз 35, 38
Клинические испытания 20, 21
Клубника 92, 95
Кобальта(Ш) комплексы, восста-
восстановление L-аскорбиновой ки-
кислотой 155-158
Кожа 98, 99
Коллаген 11, 97, 99, 109, 110, 115
Колориметрические методы ана-
анализа 134
Константы спин-спинового взаи-
взаимодействия 54, 55
Конформация вокруг С — С-связей
54, 55
Кора надпочечников 36, 103, 105,
108, 109
Коронарная недостаточность 104
Кортье Жак 16
Кости 98
Кошки, биосинтез витамина С 119
Крапивница хроническая 128
Креатин 105
Кребса цикл 46
Кристаллическая структура ас-
аскорбиновой кислоты 48, 49
Кровоточивость десен 115
Крона болезнь 128
Крысы 30, 88, 110, 134
Ксантофилла синтез 109
Ксенобиотики 104, 111
L-Ксилоза 69, 111
D-Ксилозон 59
L-Ксилозон 59-61
Кулинарная обработка продуктов,
потери аскорбиновой кислоты
96, 119
Купоросный эликсир 20, 22
Лактатдегидрогеназа 131
Ланкастер Джеймс 17
Лейкоциты ПО, 115
Лизилгидроксилаза 98
Лизин 88, 98, 99, 103
Лизосомы 123
L-Ликсоза 60, 69
L-Ликсозазон (ь-ксилозазон) 60
L-Ликсоновая кислота 111
Лимонной кислоты цикл 108
Лимонный сок 15, 24, 32, 113, 147
Линд Джеймс 21-23, 25, 26, 113
Липазы плазмы 122
Липопротеины 122
Малат, в цикле лимонной кисло-
кислоты 108
Марганца(Ш) аквоионы, восста-
восстановление L-аскорбиновой ки-
кислотой 156
Мартель А. Е. 149, 152
Масс-спектрометрия 55, 57, 58
"Маятниковые" реакции с участи-
участием аскорбиновой кислоты 157,
158
Меди(П) ионы в качестве катали-
катализатора 10, 137, 147-152
Медицинское применение витами-
витамина С 113 и ел.
Медьсодержащие ферменты 96,
99, 103, 111, 130, 133
Меланоцитстимулирующий гор-
гормон 104
Металлов ионы 9, 133, 135, 141 и
ел.
Метгемоглобин 106, 121
Метгемоглобинемия 121
Метгемоглобинредуктаза 121
З-О-Метил-Ь-аскорбиновая кисло-
кислота 70, 71
Метиленовый синий 121
Метилирование L-аскорбиновой
кислоты 70, 71
Микроволновые печи, приготовле-
приготовление пищи 96
Миоглобин 11
Митохондрии, электронный транс-
транспорт 97, 103, 106-109
Митчелл 108
МолибденAУ), участие в "маятни-
"маятниковых" реакциях с аскорбино-
аскорбиновой кислотой 157
Молибден(У1) как катализатор "ма-
"маятниковых" реакций аскорби-
аскорбиновой кислоты 158
Молоко 88, 109, 118

172
Предметный указатель
Монооксигеназа 111
Морские свинки 30-32, 88, 94, 99,
104, 112, 120, 134
Мужское бесплодие 126
Мясные продукты, использование
L-аскорбиновой кислоты 11, 26
Надпочечники 109, 110, 125, 126
НАДН/метгемоглобинредуктаза 121
НАДН2 97, 101, 103, 107
НАДФН-дегидрогеназа 104, 121
НАДФН2 97, 105, 106
Нафталин 121
Нафтохинон 121
Недостаточность витамина С 28,
114 и ел.
Нейромедиатор 101, 110
НикеляAУ) комплексы 156, 157
Нитриты 11, 121
Нитробензол 121
Нитрозамины 127
Нитрозосоединения 11
Норадреналин (норэпинефрин) 97,
99, 101
Обморожение 129
Овощи 15, 23-27, 29-36, 95, 96, 117
Ожирение 128
Ожоги 129
Окисление 76, 97 и ел., 130 и ел.
Окислительно-восстановительное
равновесие L-аскорбиновой ки-
кислоты 145 и ел.
Окислительно-восстановительный
цикл аскорбиновой кислоты 97
Окислительное фосфорилирование
106-108
Оксамид 45
Остеоартрит 128
Ост-Индская компания 17, 113
Паркинсона болезнь 126
Пеллагра 32
Пентозофосфатный цикл 105, 106
Пептидилглицин-а-амидирующие
монооксигеназы 103
Перец сладкий 39
Перитонеальный диализ 115
Пероксиглутарат 98
Печень 99, 104, 105, 109, ПО
- детоксикация 125
Пиразольные производные деги-
дроаскорбиновой кислоты 86,
87
Пищевая промышленность 11
Плазматический белок системы
комплемента 99
Плазма, уровень витамина С 109,
110, 118, 119, 122
Подагра 128
Поджелудочная железа 109
Поливитамины, содержащие ас-
аскорбиновую кислоту 133, 139
Полимеризация, применение ас-
аскорбиновой кислоты 12
Полинг Лайнус 118, 127-129
Полиневрит 31
- у птиц 32
Полярография 135
Понос 123, 130
Почки 109, 110
Примахин 121
Пролилгидроксилаза 98
Пролин 88, 98
Промышленное использование ас-
аскорбиновой кислоты 12
Промышленное получение ас-
аскорбиновой кислоты 59-66
Простуды профилактика 13, 125
Разрыхлитель теста в хлебопече-
хлебопечении 11, 12
Рак 9, 13, 46
- желудка 127
- легких 125
- матки, профилактика 128
L-Рамноаскорбиновая кислота 77
Рассеянный склероз 128
Ревень 13
Редуксон 47
Резорцин 121
Рейхштейна синтез 59, 62, 63, 65
Рибулозо-5-фосфат 105
Роговая оболочка глаза 98, ПО
Роу метод 137

Предметный указатель
173
Саранча 94
Сассафрас 16
Сахар 9, 20
Сахароаскорбиновая кислота 77
Свинцом отравление 125
Свободные радикалы 89, 144-146
Селезенка 18, 19, 122
Семена прорастающие 91, 109
Семидегидроаскорбатредуктаза 101
Сент-Дъердъи Альберт 35-40, 46,
47, 78
Серная кислота 17, 20
Серотонин 97, 101, 102, 109
Синдром сломанного хребта у рыб
11
Скорость распада витамина С 96
Скотта путешествие в Антаркти-
Антарктику 29
Слепая кишка 32
Слепота 124
Смородина черная 95
Собаки, биосинтез витамина С
119, 132
О-(+)-Сорбит (О-(+)-глюцит) 62,
63, 66
L-Сорбоза 62, 63-65
Сосудов ломкость 128
Спектрофотометрический анализ
L-аскорбиновой кислоты 136 и
ел.
Спектр ЭПР аскорбат-радикала
142, 143
СПИД 125, 128
Старческое слабоумие 127
Стейси М. 59, 60, 62
Сукцинат 98, 108
Сульфгидрильной группы защита
89
Супероксид 106, 122, 124
Супероксиддисмутаза 105, 106,
122-124
Сухожилия 98
Табакокурение 116, 124, 125
Талассемия см. Анемия средизем-
средиземноморская
Тетрагидробиоптерин 99, 101, 103
2,3,5,6-Тетра-0-метил-Ь-аскорбино-
вая кислота 45, 71
Тетраметил-п-фенилендиамин 108
Тиреотоксикоз 123
Тиреотропин-рилизинг гормон 104
Тирозин 99, 100
Титриметрический метод анализа
134 и ел.
L-Токоферол см. Витамин Е
Томаты 95
L-Треоза 68, 69
L-Треониновая кислота 11, 44, 76,
111
Триглицериды 122
2,3,5-Три-О-метил-L-аскорбиновая
кислота 71, 73
Триметиллизин 103
Триметилсилильное производное
L-аскорбиновой кислоты 139,
140
Три-О-метил-Ь-треонамид 44
Тринитротолуол 121
2,4,6-Трипиридил-си.л«.м-триазин в
качестве индикатора титрова-
титрования L-аскорбиновой кислоты
135, 136
Триптофан 101, 102
Триптофангидроксилаза 101, 102
Триптофан-5-монооксигеназа (три-
(триптофангидроксилаза) 101, 102
ТрисB-дезокси-2-Ь-аскорбил)амин
86, 87
ТрисA,2-этандиоато)кобальтат(Ш)
156, 157
Трифенилметилирование 70, 71,
73
Трифенилхлорметан, реакция с L-
аскорбиновой кислотой 70
Тромбоцитов агрегация 122
Тутовый шелкопряд 94
Уксус 22
УФ-спектр аскорбат-радикала 142,
143
аскорбиновой кислоты 48-50,
136, 137

174
Предметный указатель
Фенацетин 121
Фенилаланин 99, 100
Фенилгидразин 42, 59, 84, 85, 121
о-Фенилендиамин 84, 85
Фенилкетонурия 99
Фенолаза 95
Фенолиндофенол 79
Фентона реакция 130
Феррозин в качестве индикатора
титрования L-аскорбиновой ки-
кислоты 135, 136
Фибринолитическая активность
122
Фолиевая кислота 105, 106, 115
Фотография, использование аскор-
аскорбиновой кислоты 12
Фрелих Теодор 30, 31
Фруктовые соки 11, 15, 29, 133, 141
Фумаровая кислота 99
Функ Казимир 32
Фурфурол 41
Хаклит 16
Хамбергер X. Док. 36
Херст Эдмунд 40, 59, 60, 69
Хеуорс Норман 37, 39, 40, 46, 59,
60, 69
Хлебопечение 11, 12, 133
6-Хлор-6-дезоксипроизводное ас-
аскорбиновой кислоты 77
Хлоропласты 13, 108
Хлорофиллсодержащие растения,
синтез аскорбиновой кислоты
91
Хокинз Ричард 17
Холевая кислота 104
Холестерин 104, 122, 123
Холъст Аксель 30, 31
Хопкинс Фредерик Гоуленд 32, 36,
37
Хроматографические методы 139—
141
Хрусталик глаза 98, 105, 110
Хрящи 98
Церулоплазмин 130
Цианоз 121
Цианокобаламин см. Витамин Bi2
Цилъва Соломон 35, 78
Цинга 14-34, 105, ПО, 114, 116,
119, 122
Цинка сульфат, лечение герпеса
129
Цитохром Ьь 97, 107
Цитохром с 97, 107, 108, 111
Цитохром Р450 104, 125
Цитохром-Ьб редуктаза эритроци-
эритроцитов 121
Цитохромы 97, 107
Цитрусовые как источник витами-
витамина С 94, 95
Чедика-Хигаши болезнь 123
Чик Генриетта 32
Шеклтон, путешествие в Антарк-
Антарктику 29
Шиповника плоды 95
Шишковидная железа 101
Щавелевая кислота 11-13, 44, 76,
110, 111, 118, 129
Щитовидная железа 126
Эванс Эдвард 29
Электронный транспорт 106-109,
111
Эмфизема легких 125
Эндокринная система 103
Эндокринология 88
Энергия активации при распаде
витамина С 96
Эпидемиология 111, 124
Эритропоэз 115
Язва двенадцатиперстной кишки
120, 128
- желудка 129
ЯМР-спектры L-аскорбиновой ки-
кислоты 53, 54

Оглавление
Предисловие 5
Предисловие авторов 7
1 Введение 8
2 Исторический очерк. Роль витамина С в профилактике
и лечении цинги 14
Предполагаемые причины возникновения цинги 17
Джеймс Линд 21
Сэр Гилберт Блейн 23
Цинга на суше 26
Исследование Арктики и Антарктики 28
Детская цинга 29
События, приведшие к открытию витамина С 30
3 Открытие витамина С и установление его структуры 35
Выделение 35
Установление структуры 40
Уточнение структуры с помощью инструментальных методов . 47
Дифракция рентгеновского излучения 47
Ультрафиолетовая спектроскопия 48
Инфракрасная спектроскопия 50
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса :... 53
Масс-спектрометрия 55
4 Синтез, производство и химические свойства витами-
витамина С 59
Синтетические методы получения L-аскорбиновой кислоты ... 59
Химические свойства L-аскорбиновой кислоты 70
Алкилирование и ацилирование 70
Образование ацеталей и кеталей 73
Окисление 76
Дезоксисоединения 76
Дегидроаскорбиновая кислота и ее производные 78
Получение 78
Структура 80
Свойства 84

176 Оглавление
5 Биохимия витамина С 88
Биосинтез 89
Витамин С в продуктах питания 94
Окисление и гидроксилирование 97
Восстановительные свойства 104
Электронный транспорт 106
Распределение в тканях 109
Потребление, экскреция и метаболизм 110
6 Витамин С в медицине 113
Недостаточность витамина С 114
Сохранение здоровья 116
Терапевтическое применение 120
Токсические воздействия 129
Применение в ветеринарии 131
7 Неорганические и аналитические аспекты химии вита-
витамина С 133
Аналитическая химия 133
Биологические методы анализа 134
Титриметрические и колориметрические методы анализа 134
Спектрофотометрический анализ 136
Электрохимические методы 139
Хроматографические методы 139
Неорганическая химия 141
Свободные радикалы аскорбиновой кислоты 142
Окислительно-восстановительное равновесие ь-аскорбино-
вой кислоты 145
Окислительно-восстановительные реакции витамина С 147
Окисление L-аскорбиновой кислоты кислородом 147
Окисление в отсутствие катализаторов 148
Окисление в присутствии ионов металлов 148
Реакции с ионами металлов 152
Окисление аскорбиновой кислоты комплексами переход-
переходных металлов 155
Взаимодействие витамина С с витамином Bi2 158
Восстановление по внутрисферному механизму 162
Аскорбатоксидаза 163
Литература 166
Предметный указатель 168

В книге скрупулезно обобщены достижения по-
последних лет в области изучения витамина С.
Необыкновенно увлекательно изложены истори-
исторические сведения о
цинге. Удивительно,
~ что победа над
этим заболеванием
заняла так много
времени, когда
ответ лежал букваль-
буквально на поверхности.
Если все утвержде-
утверждения о биологиче-
биологической значимости и
целебных свойствах
этой простой, но загадочной молекулы верны,
то мы имеем в руках нечто, очень похожее на
жизненный эликсир, который так долго искали
алхимики!
ISBN 5-03-002968-0
Издательство/Мир,
9 785030 029689