Molekuła Miesiąca – cytrusowy ewenement

pomarancze

Dość szczególnym elementem znakomitej większości związków organicznych są ich właściwości optyczne – posiadanie dwóch izomerów, które są niemal identyczne, różniąc się tylko tym, w którą stronę skręcają światło spolaryzowane. Izomeria optyczna powstaje, gdy do atomu węgla przyłączone są cztery różne podstawniki. W zależności od ich ułożenia mamy do czynienia z tzw. izomerami L i D (lub też R i S albo + i -, w zależności od konwencji). Ilustruje to pięknie poniższa rycina zerżnięta z wiki:

chirality

Chiralność jest właściwością umykającą nieco naszym umiejętnościom w chemii organicznej. Większość produktów chiralnych w przyrodzie jest produkowana przez enzymy, które są w stanie reakcjom syntezy zapewnić warunki steryczne wielokrotnie bardziej precyzyjne i lepiej zdefiniowane niż jakakolwiek laboratoryjna zlewka, w której sami mieszalibyśmy składniki. Dzięki temu, podczas gdy w laboratorium w procesach syntezy otrzymujemy najczęściej tzw. racemat, czyli mieszaninę obu izomerów (tzw. enancjomerów), w przyrodzie związki występują zazwyczaj tylko w jednej formie. I tak, np. aminokwasy występują niemal wyłącznie jako L-izomery (nieliczne wyjątki zdarzają się w niektórych bakteriach), zaś cukry – niemal wyłącznie D.

Czemu wiedza na temat różnic pomiędzy enancjomerami jest tak istotna? Otóż ta niby maleńka różnica może mieć niesamowity wpływ na właściwości związków. Najlepszym, chociaż nieco wyświechtanym, przykładem jest talidomid: lek, który na przełomie lat 50. i 60. podawano często ciężarnym paniom w Niemczech, ponieważ łagodził objawy porannych nudności. Szybko jednak okazało się, że rodzące się pociechy były potwornie zdeformowane. Okazało się, że terapeutyczne właściwości miał izomer R, zaś S działał teratogennie (tzn. powodował deformację płodu). Ponieważ, jak wspomniałem, my nie jesteśmy tacy zdolni jak enzymy, produkowany związek otrzymywany był w formie racematu. Pomimo tego, że po odkryciu źródła problemu talidomid błyskawicznie wycofano z rynku, 12 tysięcy dzieci urodziło się z ciężkimi wadami rozwojowymi, a 1/3 zmarła przed ukończeniem pierwszego roku życia.

Po tym wstępie chciałbym przedstawić bohatera niniejszego odcinka: limonen. Limonen to związek z rodziny tzw. cyklicznych monoterpenów. Posiada on jeden atom węgla spełniający kryteria centrum optycznego – na rysunku poniżej oznaczony gwiazdką.

limonenDwa enancjomery limonenu, R i S, nie różnią się tak dramatycznie jak izomery talidomidu: mają w zasadzie identyczne właściwości chemiczne. Podstawową różnicą (oprócz enancjomerii oczywiście!) jest to, że zupełnie inaczej pachną. Że odpowiadają za zapach dziwić nie powinno – to właśnie terpeny są tymi związkami w roślinach, które zapewniają bogactwo zapachów. Ekstrakty terpenów znane są zapewne dobrze wszystkim czytelnikom – to po prostu olejki eteryczne, podstawowy składnik wielu kosmetyków, a przede wszystkim perfum.

pomaranczeR-limonen występuje zatem w pomarańczach i to właśnie ten związek odpowiada za ich… pomarańczowy zapach. S-limonen pachnie terpentyną, chociaż niektóre źródła twierdzą, że ma zapach raczej cytrynowy, dając początek żartom na temat tego, że cytryna to tylko leworęczna pomarańcza. Jakby S-limonen nie pachniał, nie zmieni to faktu, na który część z Was być może już zwróciła uwagę: że limonen występuje w przyrodzie w postaci obu enancjomerów (a już wspomniałem, że ze względu na sposób syntezy związków organicznych w naturze jest to niezwykle rzadkie).

Niemniej jednak dla większości z nas większe od enancjomerii pomarańczy znaczenie ma mimo wszystko jej przepyszny smak. Zakończmy zatem ciekawostką: smak pomarańczy jest trzecim ulubionym smakiem na świecie, ustępując miejsca tylko czekoladzie i wanilii.

6 Comments

  1. znakomity przykład jak nasza technologia pomimo dziesiątek lat wysiłków jest bezradna wobec prób wyjaśnienia powstania życia na drodze abiogenezy. Starano się usilnie w laboratorium czyli z udziałem czynnika inteligentnego (człowiek) uzyskać tylko aminokwasy L. Udało się max około 80% i ściana. W doświadczeniu Millera bez ingerencji technologicznej powstawał tylko racemat co oznacza że Życie nie mogło powstać samorzutnie na drodze chemicznej ewolucji.

    Lubię

    1. Nie, to znaczy tylko, że nie udało się dotychczas odtworzyć procesu.
      Gdyby ludzi rozumowali tak, jak Ty, do dziś siedzielibyśmy w jaskiniach nie umiejąc nawet rozpalić ognia.

      Lubię

    2. To jest chyba raczej jak z reakcją łańcuchowa – jak raz pójdzie w jednym kierunku to już trudno odwrócić …
      A „życie” poszło zdecydowanie na Lewo …

      Lubię

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s