Mentol - Menthol

Nesmí být zaměňována s methanolem nebo methanalem .

Mentol
(-)-Mentol
Model koule a hůlky (-)-mentolu
Krystaly mentolu.JPG
Mentolové krystaly.jpg
Jména
Preferovaný název IUPAC
5-Methyl-2- (propan-2-yl) cyklohexan-1-ol
Ostatní jména
2-Isopropyl-5-methylcyklohexan-1-ol
2-isopropyl-5-methylcyklohexanol
3- p- mentanol
Hexahydrothymol
Menthomenthol
Mátový kafr
Identifikátory
3D model ( JSmol )
ČEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Informační karta ECHA 100,016,992 Upravte to na Wikidata
Číslo RTECS
UNII
  • InChI = 1S/C10H20O/c1-7 (2) 9-5-4-8 (3) 6-10 (9) 11/h7-11H, 4-6H2,1-3H3/t8-, 9+, 10- /m1/s1 šekY
    Klíč: NOOLISFMXDJSKH-KXUCPTDWSA-N šekY
  • InChI = 1S/C10H20O/c1-7 (2) 9-5-4-8 (3) 6-10 (9) 11/h7-11H, 4-6H2,1-3H3/t8-, 9+, 10- /m1/s1
  • Klíč: NOOLISFMXDJSKH-KXUCPTDWSA-N
  • O [C@H] 1 [C@H] (C (C) C) CC [C@H] (C) C1
Vlastnosti
C 10 H 20 O
Molární hmotnost 156,269  g · mol −1
Vzhled Bílá nebo bezbarvá krystalická pevná látka
Hustota 0,890 g · cm −3 , pevný
(racemický nebo (-)-izomer)
Bod tání 36–38 ° C (97–100 ° F; 309–311 K) racemický
42–45 ° C, (-)-izomer, α krystalická forma
Bod varu 214,6 ° C (418,3 ° F; 487,8 K)
Mírně rozpustný (-)-izomer
Nebezpečí
Hlavní nebezpečí Dráždivý, hořlavý
Bezpečnostní list Viz: datová stránka
Externí MSDS
R-věty (zastaralé) R37/38 , R41
S-věty (zastaralé) S26 , S36
NFPA 704 (ohnivý diamant)
2
0
0
Bod vzplanutí 93 ° C (199 ° F; 366 K)
Související sloučeniny
Související alkoholy
Cyklohexanol , Pulegol ,
Dihydrokarveol , Piperitol
Související sloučeniny
 Menthone , Menthene ,
Thymol , p - Cymene ,
Citronellal
Stránka doplňkových údajů
Index lomu ( n ),
dielektrická konstanta (ε r ) atd.
Termodynamická
data
 Fázové chování
pevná látka – kapalina – plyn
UV , IR , NMR , MS
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N. ověřit  ( co je to   ?) šekY☒N.
Reference na infobox

Mentol je organická sloučenina vyrobená synteticky nebo získaná z olejů z kukuřičné máty , máty peprné nebo jiných mincoven . Je to voskovitá, krystalická látka, čirá nebo bílá, která je při pokojové teplotě pevná a mírně taje nad ní.

Hlavní formou mentolu vyskytujícího se v přírodě je (-)-mentol , kterému je přiřazena konfigurace (1 R , 2 S , 5 R ) . Menthol má lokální anestetické a kontraritantické vlastnosti a je široce používán ke zmírnění drobného podráždění hrdla . Mentol také působí jako slabý agonista κ-opioidního receptoru .

V roce 2017 to byl 193. nejčastěji předepisovaný lék ve Spojených státech s více než dvěma miliony předpisů.

Struktura

Přírodní mentol existuje jako jeden čistý stereoizomer , téměř vždy ve formě (1 R , 2 S , 5 R ) (levý dolní roh diagramu níže). Osm možných stereoizomerů je:

Struktury mentolových izomerů

V přírodní sloučenině je isopropylová skupina v trans orientaci na methylovou i hydroxylovou skupinu. Lze jej tedy nakreslit některým ze zobrazených způsobů:

Konstrukce mentolové židle 3D model Ball-and-Stick zvýrazňující konformaci mentolové židle

(+)- a (-)- enantiomery mentolu jsou mezi nimi nejstabilnější na základě jejich cyklohexanových konformací . Se samotným prstencem v konformaci židle se všechny tři objemné skupiny mohou orientovat v rovníkových polohách.

Tyto dvě krystalické formy pro racemický mentol mají teploty tání 28 ° C a 38 ° C. Čistý (-)-mentol má čtyři krystalické formy, z nichž nejstabilnější je forma α, známé široké jehly.

Biologické vlastnosti

Makro fotografii z mentolu krystalů
Krystaly mentolu při pokojové teplotě. Cca. 1 cm na délku.

Schopnost mentolu chemicky spouštět receptory TRPM8 citlivé na chlad v kůži je zodpovědná za známý chladivý pocit, který vyvolává při vdechnutí, požití nebo aplikaci na kůži. V tomto smyslu je podobný kapsaicinu , chemikálii zodpovědné za pikantnost horké chilli papričky (která stimuluje tepelné senzory , aniž by způsobovala skutečnou změnu teploty).

Mentholovy analgetické vlastnosti jsou zprostředkovány selektivní aktivací κ- opioidních receptorů . Mentol blokuje vápníkové kanály a sodíkové kanály citlivé na napětí , čímž snižuje nervovou aktivitu, která může stimulovat svaly.

Některé studie ukazují, že mentol působí jako alosterický modulátor pozitivní na receptor GABA A a zvyšuje gabaergní přenos v neuronech PAG. Mentol také sdílí anestetické vlastnosti podobné propofol , modulací na stejná místa na GABA A receptor .

Mentol je široce používán v zubní péči jako topické antibakteriální činidlo, účinné proti několika typům streptokoků a laktobacilů .

Výskyt

Mentha arvensis (divoká máta) je primární druh máty, který se používá k výrobě přírodních krystalů mentolua přírodních mentolových vloček. Tento druh se primárně pěstuje v oblasti Uttarpradéš v Indii .

Mentol se přirozeně vyskytuje v mátovém oleji (spolu s trochou mentonu , esteru menthylacetátu a dalších sloučenin), získaného z Mentha × piperita (máta peprná). Japonský mentol také obsahuje malé procento 1- epimeru , neomenthol.

Biosyntéza

Biosyntéza mentolu byla zkoumána u Mentha × piperita a byly identifikovány a charakterizovány enzymy, kterých se to týká. Začíná syntézou terpenového limonenu , následuje hydroxylace a poté několik redukčních a izomerizačních kroků.

Přesněji řečeno, biosyntéza (-)-mentolu probíhá v buňkách sekrečních žláz rostliny máty peprné. Geranyl difosfát syntázy (GPPS), první katalyzuje reakci IPP a DMAPP do gerany difosfátu . Další (-)- limonen syntáza (LS) katalyzuje cyklizaci geranyldifosfátu na (-)- limonen . (-) - limonen-3-hydroxylázy (L3OH), za použití O 2 a NADPH , pak katalyzuje hydroxylaci allylový (-) - limonen v poloze 3 na (-) - trans-isopiperitenol. (-)- trans- Izopiperitenol dehydrogenáza (iPD) dále oxiduje hydroxylovou skupinu v poloze 3 za použití NAD + za vzniku (-)-isopiperitenonu. (-)-Isopiperitenon reduktáza (iPR) pak redukuje dvojnou vazbu mezi uhlíky 1 a 2 za použití NADPH za vzniku (+)- cis- isopulegonu. (+)- cis- Izopulegon izomeráza (iPI) poté izomeruje zbývající dvojnou vazbu za vzniku (+)-pulegonu. (+)-Pulegone reduktáza (PR) pak redukuje tuto dvojnou vazbu pomocí NADPH za vzniku (-)-mentonu. (-)-Menthone reduktáza (MR) pak redukuje karbonylovou skupinu pomocí NADPH za vzniku (-)-mentolu.

Obraz biosyntézy mentolu

Výroba

Přírodní mentol se získává zmrazením mátového oleje . Výsledné krystaly mentolu se poté oddělí filtrací .

Celková světová produkce mentolu v roce 1998 byla 12 000 tun, z toho 2 500 tun bylo syntetických. V roce 2005 byla roční produkce syntetického mentolu téměř dvojnásobná. Ceny se pohybují v rozmezí 10–20 $/kg s vrcholy v oblasti 40 $/kg, ale dosáhly až 100 $/kg. V roce 1985 se odhadovalo, že Čína vyrábí většinu světových dodávek přírodního mentolu, ačkoli se zdá, že Indie posunula Čínu na druhé místo.

Menthol je vyráběn jako jediný enantiomer (94% ee ) v měřítku 3 000 tun ročně společností Takasago International Corporation . Tento proces zahrnuje asymetrickou syntézu vyvinutou týmem vedeným Ryoji Noyori , který získal Nobelovu cenu za chemii za uznání jeho práce na tomto procesu v roce 2001 :

Myrcene Diethylamine Citronellal Zinc bromideSyntéza mentolu.png
O tomto obrázku

Proces začíná vytvořením alylového aminu z myrcenu , který prochází asymetrickou izomerizací v přítomnosti rhodiového komplexu BINAP za vzniku (po hydrolýze ) enantiomerně čistého R - citronellal . Ta se cyklizuje karbonylovou reakcí iniciovanou bromidem zinečnatým na isopulegol  [ de ] , který se poté hydrogenuje za získání čistého (1 R , 2 S , 5 R ) -mentolu.

Dalším komerčním procesem je proces Haarmann – Reimer (po společnosti Haarmann & Reimer, nyní součást Symrise ) Tento proces začíná od m -kresolu, který je alkylován propenem na thymol . Tato sloučenina se v dalším kroku hydrogenuje . Racemický mentol je izolován frakční destilací . Enantiomery se oddělí chirálním štěpením v reakci s methylbenzoátem , selektivní krystalizací a následnou hydrolýzou.

Výroba syntetického mentolu

Racemický mentol může také vznikat hydrogenací thymolu , mentonu nebo pulegonu . V obou případech s dalším zpracováním (rozlišení krystalizačního strhávání menthylbenzoátového konglomerátu) je možné L -enantiomer koncentrovat , což však bývá méně účinné, i když vyšší náklady na zpracování mohou být kompenzovány nižšími náklady na suroviny. Další výhodou tohoto postupu je, že D -mentol se stává levně dostupným pro použití jako chirální pomocný prostředek, spolu s běžnějším L -antipodem.

Aplikace

Mentol je součástí mnoha produktů, a to z různých důvodů. Tyto zahrnují:

  • V nepředepsaných produktech pro krátkodobou úlevu od menších bolestí v krku a menšího podráždění úst nebo krku.
  • Jako antipruritikum ke snížení svědění.
  • Jako topické analgetikum se používá k úlevě od drobných bolestí, jako jsou svalové křeče, podvrtnutí, bolesti hlavy a podobné stavy, samostatně nebo v kombinaci s chemikáliemi, jako je kafr , eukalyptový olej nebo kapsaicin . V Evropě se obvykle objevuje jako gel nebo krém, zatímco v USA se náplasti a tělové rukávy používají velmi často.
  • Jako zesilovač penetrace v transdermálním podávání léčiva .
  • V dekongestantech na hrudník a dutiny (krém, náplast nebo nosní inhalátor).
  • V některých lécích používaných k léčbě spáleniny od slunce , protože poskytuje pocit ochlazení (pak často spojené s aloe ).
  • V přípravcích po holení ulevuje od spálení břitvy .
  • Jako přísada do tabáku ke kouření u některých značek cigaret , pro chuť a ke snížení podráždění hrdla a dutin způsobeného kouřením. Mentol také zvyšuje hustotu nikotinových receptorů, což zvyšuje návykový potenciál tabákových výrobků.
  • Běžně se používá v prostředcích pro ústní hygienu a prostředcích proti zápachu z úst, jako jsou ústní vody , zubní pasty , spreje do úst a jazyka, a obecněji jako potravinářská chuťová přísada; jako jsou žvýkačky a cukrovinky .
  • Jako pesticid proti tracheálních roztočů ze včel .
  • V parfumerii se mentol používá k přípravě menthylesterů pro zdůraznění květinových tónů (zejména růže).
  • V produktech první pomoci, jako je „minerální led“, které vytvářejí chladivý účinek jako náhrada skutečného ledu v nepřítomnosti vody nebo elektřiny (váček, náplast/rukáv nebo krém).
  • V různých náplastech, od náplastí snižujících horečku aplikovaných na čelo dětí, až po „nášivky na nohy“, které ulevují od řady nemocí (ta druhá je mnohem častější a propracovanější v Asii , zejména v Japonsku : některé odrůdy používají k masáži „funkční výčnělky“ nebo malé boule něčí nohy, stejně jako je uklidňovat a ochlazovat).
  • V některých kosmetických výrobcích, jako jsou vlasové kondicionéry, založené na přírodních složkách (např. St. ⁠Ives).
  • Jako antispazmodikum a relaxant hladkého svalstva při endoskopii horní části gastrointestinálního traktu .

V organické chemii se mentol používá jako chirální pomocná látka v asymetrické syntéze . Například lze k výrobě enantiomerně čistých sulfoxidů použít reakce sulfinátových esterů vyrobených ze sulfinylchloridů a mentolu reakcí s organolithnými činidly nebo Grignardovými činidly . Mentol reaguje s chirálními karboxylovými kyselinami za vzniku diastereomických menthylesterů, které jsou užitečné pro chirální rozlišení .

  • Může být použit jako katalyzátor pro výrobu sodíku pro amatérského chemika prostřednictvím procesu redukce hořčíku katalyzovaného alkoholem.
  • mentol je potenciálně ergogenní (zvyšující výkon) pro sportovní výkon v horkém prostředí

Reakce

Mentol reaguje mnoha způsoby jako normální sekundární alkohol. Oxiduje se na menton oxidačními činidly, jako je kyselina chromová nebo dichroman , i když za určitých podmínek může oxidace jít dále a rozbít kruh. Mentol se snadno dehydratuje za vzniku převážně 3-menthenu působením 2% kyseliny sírové . Chlorid fosforečný (PCl 5 ) poskytuje menthylchlorid.

Reakce mentolu

Dějiny

Na Západě byl mentol poprvé izolován v roce 1771 Němcem Hieronymem Davidem Gaubiusem . Rané charakterizace byly provedeny Oppenheim, Beckett, Moriya a Atkinson. Pojmenoval jej FL Alphons Oppenheim (1833–1877) v roce 1861.

Srovnávací stav

Bezpečnost

Odhadovaná smrtelná dávka mentolu (a mátového oleje ) u lidí může být až 50–500 mg/kg, (LD50 Akutní: 3300 mg/kg [Krysa]. 3400 mg/kg [Myš]. 800 mg/kg [ Kočka]).

Bylo hlášeno přežití po dávkách 8 až 9 g. Účinky předávkování jsou bolest břicha, ataxie, fibrilace síní, bradykardie, kóma, závratě, letargie, nevolnost, kožní vyrážka, třes, zvracení, vertigo.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy