Menthol - Menthol

For ikke å forveksle med metanol eller metanal .

Menthol
(-)-Menthol
Ball-and-stick-modell av (-)-mentol
Menthol Crystals.JPG
Mentholkrystaller.jpg
Navn
Foretrukket IUPAC -navn
5-metyl-2- (propan-2-yl) cykloheksan-1-ol
Andre navn
2-isopropyl-5-metylcykloheksan-1-ol
2-isopropyl-5-metylcykloheksanol
3- p -Menthanol
Hexahydrothymol
Menthomenthol
Peppermynte kamfer
Identifikatorer
3D -modell ( JSmol )
ChEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.016.992 Rediger dette på Wikidata
RTECS -nummer
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 kryss avY
    Nøkkel: NOOLISFMXDJSKH-KXUCPTDWSA-N kryss avY
  • 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
  • Nøkkel: NOOLISFMXDJSKH-KXUCPTDWSA-N
  • O [C@H] 1 [C@H] (C (C) C) CC [C@@H] (C) C1
Egenskaper
C 10 H 20 O
Molar masse 156,269  g · mol −1
Utseende Hvitt eller fargeløst krystallinsk fast stoff
Tetthet 0,890 g · cm −3 , fast
(racemisk eller (-)-isomer)
Smeltepunkt 36–38 ° C (97–100 ° F; 309–311 K) racemisk
42–45 ° C, (-)-isomer, α krystallinsk form
Kokepunkt 214,6 ° C (418,3 ° F; 487,8 K)
Litt løselig, (-)-isomer
Farer
viktigste farer Irriterende, brannfarlig
Sikkerhetsdatablad Se: dataside
Eksternt HMS -datablad
R-setninger (utdatert) R37/38 , R41
S-setninger (utdatert) S26 , S36
NFPA 704 (branndiamant)
2
0
0
Flammepunkt 93 ° C (199 ° F; 366 K)
Relaterte forbindelser
Relaterte alkoholer
Sykloheksanol , Pulegol ,
Dihydrocarveol , Piperitol
Relaterte forbindelser
 Menthone , Menthene ,
Thymol , p - Cymene ,
Citronellal
Supplerende dataside
Brytningsindeks ( n ),
Dielektrisk konstant (ε r ), etc.
Termodynamiske
data
 Faseadferd
fast – væske – gass
UV , IR , NMR , MS
Med mindre annet er angitt, gis data for materialer i standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N bekreft  ( hva er   ?) kryss avY☒N
Infobox -referanser

Menthol er en organisk forbindelse laget syntetisk eller hentet fra oljer av mais mynte , peppermynte eller andre mynter . Det er en voksaktig, krystallinsk substans, klar eller hvit i fargen, som er fast ved romtemperatur og smelter litt over.

Den viktigste form av mentol som forekommer i naturen er (-) - mentol , som er overdratt til (1 R , 2 S , 5 R ) konfigurasjon . Menthol har lokalbedøvelse og motirriterende egenskaper, og det er mye brukt for å lindre mindre halsirritasjon . Mentol virker også som en svak κ-opioid reseptor agonist .

I 2017 var det den 193. mest foreskrevne medisinen i USA, med mer enn to millioner resepter.

Struktur

Naturlig mentol eksisterer som en ren stereoisomer , nesten alltid (1 R , 2 S , 5 R ) form (nederste venstre hjørne av diagrammet nedenfor). De åtte mulige stereoisomerer er:

Strukturer av mentolisomerer

I den naturlige forbindelsen er isopropylgruppen i transorientering til både metyl- og hydroksylgruppene . Dermed kan den tegnes på en av måtene som vises:

Menthol stolkonformasjon Ball-and-stick 3D-modell som fremhever mentols stolkonformasjon

Enantiomerene til (+)- og (-)- mentol er de mest stabile blant disse basert på deres cykloheksankonformasjoner . Med selve ringen i en stolkonformasjon, kan alle tre omfangsrike gruppene orientere seg i ekvatoriale posisjoner.

De to krystallformene for racemisk mentol har smeltepunkter på 28 ° C og 38 ° C. Ren (-)-mentol har fire krystallformer, hvorav den mest stabile er α-formen, de kjente brede nåler.

Biologiske egenskaper

Et makrofotografi av mentolkrystaller
Mentholkrystaller ved romtemperatur. Ca. 1 cm i lengden.

Menthols evne til kjemisk å utløse de kaldfølsomme TRPM8- reseptorene i huden er ansvarlig for den velkjente kjølende følelsen den fremkaller når den inhaleres, spises eller påføres huden. I denne forstand ligner det capsaicin , kjemikalien som er ansvarlig for krydder av varme chilis (som stimulerer varmesensorer , også uten å forårsake en faktisk temperaturendring).

Menthols smertestillende egenskaper formidles gjennom en selektiv aktivering av κ- opioidreseptorer . Menthol blokkerer kalsiumkanaler og spenningssensitive natriumkanaler , og reduserer nevral aktivitet som kan stimulere muskler.

Noen studier viser at mentol fungerer som GABA A -reseptor positiv allosterisk modulator og øker den Gabaergiske overføringen i PAG -nevroner . Menthol deler også bedøvelsesegenskaper som ligner på propofol , ved å modulere de samme stedene i GABA A -reseptoren .

Mentol er mye brukt i tannpleie som et aktuelt antibakterielt middel, effektivt mot flere typer streptokokker og laktobaciller .

Hendelse

Mentha arvensis (vill mint) er de primære arter av mynte som brukes til å lage naturlig menthol krystaller og naturlig mentol flak. Denne arten vokser først og fremst i Uttar Pradesh -regionen i India .

Mentol forekommer naturlig i peppermynteolje (sammen med litt menton , estermentylacetat og andre forbindelser), hentet fra Mentha × piperita (peppermynte). Japansk mentol inneholder også en liten prosentandel av 1- epimeren , neomenthol.

Biosyntese

Biosyntesen av mentol har blitt undersøkt i Mentha × piperita, og enzymene som er involvert i har blitt identifisert og karakterisert. Det begynner med syntesen av terpen limonen , fulgt av hydroksylering , og deretter flere reduksjon og isomerise- trinn.

Nærmere bestemt finner biosyntesen av (-)-mentol sted i sekretoriske kjertelceller i peppermynteplanten. Geranyl-difosfat-syntase (GPPS), katalyserer første reaksjonen av IPP og DMAPP til geranyl-difosfat . Neste (-)- limonen syntase (LS) katalyserer sykliseringen av geranyldifosfat til (-)- limonen . (-) - limonen-3-hydroksylase (L3OH), ved anvendelse av O- 2 og NADPH , katalyserer så den allyliske hydroksylering av (-) - limonen i 3-posisjon til (-) - trans-isopiperitenol. (-)- trans- Isopiperitenol dehydrogenase (iPD) oksiderer hydroksylgruppen ytterligere på 3-posisjonen ved hjelp av NAD + for å lage (-)-isopiperitenon. (-)-Isopiperitenonreduktase (iPR) reduserer deretter dobbeltbindingen mellom karbonatomer 1 og 2 ved hjelp av NADPH for å danne (+)- cis -isopulegon. (+)- cis -Isopulegone isomerase (iPI) isomeriserer deretter den gjenværende dobbeltbindingen for å danne (+)-pulegone. (+)-Pulegone reduktase (PR) reduserer deretter denne dobbeltbindingen ved hjelp av NADPH for å danne (-)-menton. (-)-Mentonreduktase (MR) reduserer deretter karbonylgruppen ved bruk av NADPH for å danne (-)-mentol.

Menthol biosyntese bilde

Produksjon

Naturlig mentol oppnås ved å fryse peppermynteolje . De resulterende krystallene av mentol separeres deretter ved filtrering .

Total verdensproduksjon av mentol i 1998 var 12 000 tonn, hvorav 2500 tonn var syntetisk. I 2005 var den årlige produksjonen av syntetisk mentol nesten det dobbelte. Prisene ligger i området $ 10–20/kg med topper i $ 40/kg -regionen, men har nådd så høyt som $ 100/kg. I 1985 ble det anslått at Kina produserte mesteparten av verdens forsyning av naturlig mentol, selv om det ser ut til at India har presset Kina til andreplass.

Menthol produseres som en enantiomer (94% ee ) i størrelsesorden 3000 tonn per år av Takasago International Corporation . Prosessen innebærer en asymmetrisk syntese utviklet av et team ledet av Ryōji Noyori , som vant Nobelprisen i kjemi i 2001 som en anerkjennelse for sitt arbeid med denne prosessen:

Myrcene Diethylamine Citronellal Zinc bromideMenthol syntese.png
Om dette bildet

Prosessen begynner med å danne et allylisk amin fra myrcen , som gjennomgår asymmetrisk isomerisering i nærvær av et BINAP rhodiumkompleks for å gi (etter hydrolyse ) enantiomer rent R - citronellal . Dette sykliseres ved en karbonyl-en-reaksjon initiert av sinkbromid til isopulegol  [ de ] , som deretter hydrogeneres for å gi ren (1 R , 2 S , 5 R ) -mentol.

En annen kommersiell prosess er Haarmann -Reimer -prosessen (etter selskapet Haarmann & Reimer, nå en del av Symrise ) Denne prosessen starter fra m -kresol som alkyleres med propen til tymol . Denne forbindelsen hydrogeneres i neste trinn. Racemisk mentol isoleres ved brøkdestillasjon . Enantiomerene separeres ved kiral oppløsning i reaksjon med metylbenzoat , selektiv krystallisering etterfulgt av hydrolyse.

Syntetisk mentolproduksjon

Racemisk mentol kan også dannes ved hydrogenering av tymol , menton eller pulegone . I begge tilfeller med videre prosessering (krystallisativ oppløsning av mentylbenzoatkonglomeratet) er det mulig å konsentrere L -enantiomeren, men dette har en tendens til å være mindre effektiv, selv om de høyere behandlingskostnadene kan oppveies av lavere råvarekostnader. En ytterligere fordel med denne prosessen er at D -menthol blir billig tilgjengelig for bruk som kiral hjelpemiddel, sammen med den mer vanlige L -antipoden.

applikasjoner

Menthol er inkludert i mange produkter, og av forskjellige årsaker. Disse inkluderer:

  • I reseptfrie produkter for kortvarig lindring av mindre ondt i halsen og mindre irritasjon i munnen eller halsen.
  • Som et antipruritikum for å redusere kløe.
  • Som et aktuelt smertestillende middel brukes det for å lindre mindre smerter, for eksempel muskelkramper, forstuinger, hodepine og lignende tilstander, alene eller kombinert med kjemikalier som kamfer , eukalyptusolje eller capsaicin . I Europa pleier det å se ut som en gel eller en krem, mens i USA brukes plaster og kroppshylser veldig ofte.
  • Som en penetrasjonsforsterker ved transdermal legemiddellevering .
  • I decongestants for bryst og bihuler (krem, lapp eller neseinhalator).
  • I visse medisiner som brukes til å behandle solbrenthet , da det gir en kjølende følelse (da ofte forbundet med aloe ).
  • I aftershave -produkter for å lindre barberkniv .
  • Som røyke tobakk tilsetningsstoff i enkelte sigarett merkevarer, for smaken, og for å redusere hals og bihuler irritasjon forårsaket av røyking. Mentol øker også nikotinreseptortettheten, noe som øker tobakkvarenes avhengighetsskapende potensial.
  • Vanligvis brukt i munnhygieneprodukter og dårlig åndepreparater, som munnvann , tannkrem , munn- og tungespray, og mer generelt som et smaksmiddel for mat; som i tyggegummi og godteri .
  • Som et plantevernmiddel mot trakealmidd av honningbier .
  • I parfymeri brukes mentol til å forberede mentylestere for å understreke blomsternoter (spesielt rose).
  • I førstehjelpsprodukter som "mineralis" for å produsere en avkjølende effekt som erstatning for ekte is i fravær av vann eller elektrisitet (pose, kroppsplaster/hylse eller krem).
  • I forskjellige flekker som spenner fra feberreduserende lapper på barns panne til "fotplaster" for å lindre mange plager (sistnevnte er mye hyppigere og forseggjort i Asia , spesielt Japan : noen varianter bruker "funksjonelle fremspring" eller små støt for å massere føttene i tillegg til å berolige dem og avkjøle dem).
  • I noen skjønnhetsprodukter som hårbalsam, basert på naturlige ingredienser (f.eks. St. ⁠Ives).
  • Som en krampestillende og glatt muskelavslappende middel i øvre gastrointestinal endoskopi .

I organisk kjemi brukes mentol som en kiral hjelpemiddel i asymmetrisk syntese . For eksempel, sulfinat estere laget av sulfinyl- klorider og mentol kan brukes til å lage enantiomerisk rene sulfoksider ved reaksjon med organolitiumreagenser eller Grignard-reagenser . Menthol reagerer med kirale karboksylsyrer for å gi diastereomiske mentylestere, som er nyttige for kiral oppløsning .

  • Den kan brukes som en katalysator for natriumproduksjon for amatørkjemikeren via alkoholkatalysert magnesiumreduksjonsprosess.
  • mentol er potensielt ergogen (ytelsesforbedrende) for atletisk ytelse i varme miljøer

Reaksjoner

Menthol reagerer på mange måter som en vanlig sekundær alkohol. Det oksideres til menton av oksidasjonsmidler som kromsyre eller dikromat , men under noen forhold kan oksidasjonen gå videre og bryte ringen opp. Mentol dehydreres lett og gir hovedsakelig 3-menten ved virkning av 2% svovelsyre . Fosforpentaklorid (PCl 5 ) gir mentylklorid.

Reaksjoner av mentol

Historie

I Vesten ble mentol først isolert i 1771 av tyskeren Hieronymus David Gaubius . Tidlige karakteriseringer ble utført av Oppenheim, Beckett, Moriya og Atkinson. Det ble navngitt av FL Alphons Oppenheim (1833–1877) i 1861.

Kompensasjonsstatus

Sikkerhet

Den estimerte dødelige dosen for mentol (og peppermynteolje ) hos mennesker kan være så lav som 50–500 mg/kg, (LD50 Akutt: 3300 mg/kg [Rotte]. 3400 mg/kg [Mus]. 800 mg/kg [ Katt]).

Overlevelse etter doser på 8 til 9 g er rapportert. Overdoseringseffekter er magesmerter, ataksi, atrieflimmer, bradykardi, koma, svimmelhet, sløvhet, kvalme, hudutslett, tremor, oppkast, svimmelhet.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker