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積非成是

左旋C其實是右旋的

所謂「左旋C」,其實就是「維他命C」,依照 Merck Index 的記載,它的旋光度是 +20.5 到 +21.5 之間 ([α]D25, c = 1),如果溶劑是甲醇的話,更高達 +40([α]D23, c = 1),這表示「左旋C」其實根本是右旋的!其化學結構如下:

Structure of L-ascorbic acid, vitamin c

左旋的定義

物質之被稱為「左旋」或是「右旋」是從它的旋光度來區別的,旋光度為正,稱為右旋,以小寫字母 d 接在其名稱之前;旋光度為負,稱為左旋,以小寫字母 l 來表示。它們分別是從 dectro 和 levo 來的,意思就是右和左。葡萄糖是右旋的,用 d-glucose 表示,也可寫成 (+)-glucose。旋光度需用旋光儀測量,是實驗得到的數值。

大小之別

那為何會被稱為「左旋」呢?原因不在於「左右不分」,而是「大小有別」。

在微軟的 Windows/DOS 電腦作業系統中,英文大小寫常常沒有區別,例如你從 [開始] 功能表進入 [附屬應用程式],再選擇 [命令提示元],就進入純文字的 DOS 環境,你鍵入 dir 或是 DIR,都會列出目錄裡的檔案清單,這就是「大小寫沒有區別」的意思。然而,如果你是在 Linux 系統,大小寫就有差別了。

「左旋C」這個錯誤名詞是從它的英文 L-ascorbic acid 來的,這裡的L是大寫的,它並沒有左旋或是右旋的意思,但是它和描述左旋所用的小寫l根本是同一個字母,於是就被「大小不分」地當成左旋。ascorbic acid 是抗壞血酸,是維他命C的另一個名稱。於是 L-ascorbic acid 就這麼被結合成「左旋維他命C」,再簡化成「左旋C」這個聽來頗「炫」的名詞兒。

立體化學

小寫的dl用來表示旋光性,那大寫的DL呢?大寫的D和L是用來表示立體化學的,它們是人為定義的,不像小寫的 d l 是由實驗結果來決定。

有趣的是,D L 是隨意定出的,在還沒有旋光儀以及根本不知有旋光度這種東西的時代就定了,而且你只要畫出一個化學結構式,就足以定出它是D還是L,這套系統的制定者是 Fisher,此人於 1896 年確定了葡萄糖的化學結構。

巧合的是,D-glucose 是右旋的,用大寫D或是小寫d都對,但意義上差別極大;果糖就不同了,D-fructose 是左旋的,得用 l-fructose 或是 (-)fructose 表示,還可以用 D-(-)-fructose,同時表明了它的化學結構和旋光性。

Fisher projection

不知道可不可以翻譯成「費雪投影法」。請看下圖。

Definition of Fisher projection

碳原子(C)可接四個單鍵,以四面體的方式連接四個原子(wxyz),將四面體結構投射到一張紙面上,成為以碳為中心的十字,這就是費雪投影。需注意的是,如果碳原子在紙面上,垂直連線的ycz如同人的背脊,y和z是在紙面以下的,水平部份的w和x則在紙面上方。

DL的定義是從 L-glyceraldehyde(下圖,中)的費雪投影來的,將高氧化態的醛基(CHO)作為「頭」,一級醇(CH2OH)作為「腳」,則接在中央碳上的羥基(OH)在左,這樣的組態(configuration)以大寫L表示。其他類似物質以此類推,例如下圖左邊的 L-serine,它是一個胺基酸,胺基(NH2)在左為L,在右為D;又如下圖右邊的 D-glucose,五號碳相當於 L-glyceraldehyde 的中央碳,接在五號碳上的羥基在右邊,故以D表示。Fisher 在定義DL時純就結構來看,只是碰巧後來有旋光儀之後,下圖例子正好都是D右旋,L左旋,在此再次提醒,這點純屬巧合,DL和左旋右旋之間毫無相關性,果糖(D-(-)-fructose)即為一例,維他命C(L-(+)-ascorbic acid)也是一例。

Definition and example of Fisher Projection

看到這裡,再回到最前頭,為何「左旋C是右旋的」應該就完全清楚了吧!20050122

參考資料:

  1. The Merck Index (12th ed.), 1996, p139.
  2. 化學命名原則, 國立編譯館, 1997, p54.
  3. http://www.geocities.com/CapeCanaveral/4409/carchem.htm
  4. Torssell, K.B.G. Natural Product Chemistry---a mechanistic and biosynthetic approach to secondary metabolism, John Wiley & Sons, 1983.

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