stringtranslate.com

Циннамил ацетат

Циннамилацетат (3-фенилпроп-2-енилацетат) — химическое соединение семейства циннамиловых эфиров, в котором переменная группа R замещена метильной группой . В результате неароматической углерод-углеродной двойной связи циннамилацетат может существовать в конфигурации Z и E : [9]

Циннамилацетат естественным образом содержится в свежей коре коричного дерева ( Cinnamomum zeylanicum Blume и других видах Cinnamomum) в концентрации 2800–51000 частей на миллион. [10] [5]

Циннамилацетат используется в качестве ароматизатора, например, в хлебе и кормах для животных, и имеет сладкий цветочно-фруктовый аромат. [6] [11] [12] Кроме того, он используется в нескольких косметических средствах, некоторых туалетных принадлежностях, а также в некосметических продуктах, например, моющих средствах. [9]


Законодательство и контроль

Циннамилацетат, используемый в отдушках и в качестве вкусового ингредиента, обсуждался несколькими учреждениями. В 1965 году соединение было аннотировано как «Общепризнанное безопасным в качестве вкусового ингредиента» Ассоциацией производителей вкусовых добавок и экстрактов ( FEMA ). Ассоциация определила средние максимальные уровни использования в нескольких продуктах, которые считались безопасными: [13]

Европейский парламент зарегистрировал циннамилацетат как ароматизатор и косметическое соединение в 1996 году. [14] [15] Объединенный ( ФАО / ВОЗ ) экспертный комитет по пищевым добавкам ( JECFA ) в 2000 году описал, что «вещество не представляет опасности при текущих уровнях потребления при использовании в качестве ароматизатора». [1] В 2009 году Группа EFSA по материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, ферментам, ароматизаторам и технологическим добавкам (CEF) пришла к выводу, что циннамилацетат не вызывает проблем безопасности при использовании в качестве ароматизатора в пищевых продуктах. [6] Циннамилацетат также разрешен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для использования в качестве ароматизатора в пищевых продуктах, если используется минимальное количество, необходимое для его эффекта. [16]

Производство и потребление

Оценки среднегодового производства и ежедневного потребления циннамилацетата в качестве ароматизатора предоставлены ВОЗ . Согласно этому отчету, годовой объем производства в Европе составляет 1498 кг, а в США — 2255 кг. Ежедневное потребление на человека в Европе оценивается в 210 мкг, а в США — в 300 мкг. На кг веса тела ежедневное потребление оценивается для европейцев в 4 мкг/кг, а для американцев — в 5 мкг/кг. [17]

Синтез

Поскольку циннамилацетат естественным образом встречается в растениях, его можно извлечь и очистить, чтобы получить это соединение. Однако это имеет низкий выход, и поэтому затраты на производство высоки. Использование химических методов может предложить более эффективные стратегии для производства циннамилацетата. [10]

Существует несколько способов синтеза циннамилацетата 2. Один из способов — синтез из циннамилового спирта 1 и винилацетата . Эта реакция катализируется ферментом триацилглицеролэстергидролазой , которая является липазой , очень специфичной к эфирной связи. Побочным продуктом этой реакции является ацетальдегид . Уравнение реакции для этой реакции следующее: [18]

Поскольку ацетальдегид оказывает неблагоприятное дезактивирующее действие на липазу, используемую в синтезе, в качестве реагента вместо винилацетата можно использовать этилацетат . В этой реакции переэтерификации коричный спирт 1 реагирует с этилацетатом с образованием коричного ацетата 2 и этанола . Для этого синтеза требуется липаза Novozym 435, и он выполняется в системе без растворителя. Реакция выглядит следующим образом: [12]

Циннамилацетат 2 также может быть синтезирован посредством неферментативной реакции. Примером такой реакции является реакция с использованием бромида коричного метила 3 ​​и ацетата натрия в качестве реагентов. Поскольку эти соединения являются несмешивающимися субстратами, можно использовать катализ переноса твердой фазы в жидкость (PTC), используя четвертичный бромистый аммоний в качестве катализатора переноса фазы . Это показано в следующей реакции: [19]

Помимо этих трех примеров, существует множество других способов синтеза циннамилацетата.

Реакция присоединения диазоттриоксида к циннамилацетату дает промежуточное соединение в синтезе хлорамфеникола . [ 20]

Метаболизм

Циннамилацетат относится к группе производных циннамила. В целом, эти производные циннамила очень быстро всасываются из кишечника, после чего они метаболизируются и выводятся в виде полярных метаболитов с мочой или калом в течение 24 часов. [5] [21]

Среди производных циннамила ацетат циннамила относится к группе циннамиловых эфиров. После всасывания из кишечника эта группа соединений сначала гидролизуется до циннамилового спирта карбоксилэстеразами . Карбоксилэстеразы — это группа ферментов. Наиболее важными ферментами в этой группе являются А-эстеразы. Они присутствуют в большинстве тканей организма, но преобладают в гепатоцитах . Затем циннамиловый спирт окисляется , что приводит к образованию циннамальдегида . Эта реакция катализируется человеческой НАД + -зависимой алкогольдегидрогеназой . Теперь существует два пути дальнейшей биотрансформации циннамальдегида. Второстепенным путем биотрансформации является S-глутатионилирование . Однако основным путем является превращение циннамальдегида в коричную кислоту ферментом альдегиддегидрогеназой . Затем коричная кислота преобразуется в циннамоил-КоА , который снова преобразуется либо в циннамоилглицин с помощью N-ацилтрансферазы, либо в бензоил-КоА посредством β-окисления , причем последний является основным путем. Промежуточные метаболиты в пути β-окисления могут быть преобразованы в 3-гидрокси-3-фенилпропионовую кислоту и ацетофенон , которые могут выводиться с мочой. Однако превращения этих промежуточных метаболитов являются второстепенными путями. Наконец, бензоил-КоА конъюгируется с глицином с образованием гиппуровой кислоты или гидролизуется, образуя свободную бензойную кислоту . Она может выводиться с мочой напрямую или после глюкуронирования . Гиппуровая кислота, которая является основным метаболитом, также выводится с мочой. [5] [21] [6]

Биотрансформация циннамиловых эфиров.

Токсичность

Поскольку циннамилацетат используется как в качестве отдушки, так и в качестве ингредиента пищевого ароматизатора, дермальное и оральное воздействие считаются основными путями абсорбции. Систематическое дермальное воздействие циннамилацетата через косметические продукты оценивается в 0,0115 мг/кг веса тела/день. [5]

В прошлом было проведено несколько экспериментов с использованием животных для оценки токсичности циннамилацетата. В одном эксперименте оральная токсичность была проверена на крысах. Крысы получили пероральные дозы циннамилацетата, и было обнаружено, что LD 50 составляет 3,3 г/кг. Во время эксперимента наблюдались такие симптомы, как замедленное дыхание и грубый тремор при высоких дозах. [1] Другие эксперименты показали значения LD 50 4,750 г/кг при пероральном введении мышам и морским свинкам. Также было исследовано значение LD 50 при внутрибрюшинном введении , которое составило 1,200 г/кг. [22]

Кроме того, были проведены исследования дермальной токсичности. Эксперименты на кроликах показали LD 50 более 5,0 г/кг, но никаких клинических эффектов не наблюдалось. Более того, уровень раздражения кожи у свиней был протестирован с помощью 48-часового патч-теста . В этом исследовании было нанесено 0,05 г циннамилацетата, и никакого раздражения не наблюдалось. Еще в двух экспериментах изучалось раздражение кожи, вызванное 0,1 мл циннамилацетата на морских свинках и кроликах путем прямого нанесения на кожу (открытое нанесение). В этих экспериментах наблюдалось легкое или умеренное раздражение. [1]

NOAEL для перорального применения в размере 275 мг/кг массы тела/день был определен на основе токсикологических данных Группой EFSA по добавкам и продуктам или веществам, используемым в кормах для животных (FEEDAP). [ 6]

Помимо этих экспериментов на животных, были проведены некоторые исследования на людях. 48-часовой закрытый патч-тест на пяти здоровых мужчинах-добровольцах был проведен с использованием 5% циннамилацетата в вазелине . В этом исследовании раздражения не наблюдалось. Легкое раздражение наблюдалось в другом 48-часовом патч-тесте на пятидесяти мужчинах-добровольцах с использованием 32% циннамилацетата в ацетоне . Наконец, исследование сенсибилизации кожи на людях было проведено на 25 здоровых мужчинах-добровольцах. В этом эксперименте был проведен максимизационный тест (48-часовой патч) с использованием 5% циннамилацетата в вазелине. Реакции сенсибилизации кожи не наблюдались. [1]

Более того, стандартные тесты Дрейза использовались для оценки дермальной токсичности у людей, морских свинок и кроликов. Это привело к легкому раздражению кожи при дозах 16 мг в течение 48 часов для людей и при дозах 100 мг в течение 24 часов для морских свинок. Умеренное раздражение кожи наблюдалось у кроликов, подвергшихся воздействию доз 100 мг в течение 24 часов. [22]

Наконец, потенциал циннамилацетата вызывать обмен сестринскими хроматидами был протестирован с использованием клеток яичника китайского хомячка . Это было сделано, поскольку было обнаружено, что другой компонент растительной эссенции и производного циннамила, циннамальдегид , увеличивал частоту обменов сестринскими хроматидами, вызванных митомицином С. Однако результат этого теста доказал, что циннамилацетат не вызывает обмен сестринскими хроматидами из-за отсутствия альфа-бета ненасыщенной карбонильной группы . [23]

Воздействие на животных

Циннамилацетат содержится в маслах листьев дерева Cinnamomum osmophloeum , которое растет в центральном и северном Тайване. Установлено, что эти масла обладают антибактериальной, противоплесневой, противотермитной, противоклещевой, противогрибковой и противовоспалительной активностью. Кроме того, масла проявляют ларвицидную активность против личинок комаров Aedes aegypti и Aedes albopictus . Однако циннамилацетат играет лишь незначительную роль в этих действиях. [24] [25] [26] [27]

Более того, циннамилацетат оказывает отпугивающее действие на Anopheles gambiae и поэтому полезен для защиты от этих насекомых. [28]

Ссылки

  1. ^ abcdefg Bhatia SP, Wellington GA, Cocchiara J, Lalko J, Letizia CS, Api AM (2007-01-01). "Обзор ароматизирующих материалов на основе циннамилацетата". Пищевая и химическая токсикология . 45 Suppl 1 (1): S53–7. doi :10.1016/j.fct.2007.09.012. PMID  18031892.
  2. ^ "Уксусная кислота, коричный эфир". webbook.nist.gov . Получено 2018-03-22 .
  3. ^ abcd ПАСПОРТ БЕЗОПАСНОСТИ МАТЕРИАЛА ELAN CHEMICAL COMPANY, INC - Циннамилацетат. Дата обновления: 30 ноября 2005 г.
  4. ^ "103-54-8 CAS MSDS (циннамилацетат) Температура плавления Температура кипения Плотность CAS Химические свойства". www.chemicalbook.com . Получено 22.03.2018 .
  5. ^ abcde Belsito D, Bickers D, Bruze M, Calow P, Greim H, Hanifin JM, Rogers AE, Saurat JH, Sipes IG, Tagami H (2007). "Токсикологическая и дерматологическая оценка родственных эфиров и спиртов коричной кислоты и коричного спирта при использовании в качестве ингредиентов ароматизаторов". Пищевая и химическая токсикология . 45 (Приложение 1): S1–23. doi :10.1016/j.fct.2007.09.087. PMID  18035463.
  6. ^ abcde Rychen, Guido (2017). «Безопасность и эффективность арилзамещенных первичных спиртов, альдегидов, кислот, эфиров и ацетальных производных, принадлежащих к химической группе 22, при использовании в качестве ароматизаторов для всех видов животных». Журнал EFSA . 15 (2): 4672–4692. doi : 10.2903/j.efsa.2017.4672 . PMC 7010084. PMID  32625398 . 
  7. ^ abcde Pubchem. "Циннамилацетат". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 23.03.2018 .
  8. ^ "Циннамилацетат 166170". Sigma-Aldrich . Получено 2018-03-23 ​​.
  9. ^ ab Luebke, William (2018-01-31). "циннамилацетат, 103-54-8". www.thegoodscentscompany.com . Получено 2018-03-23 ​​.
  10. ^ ab Dong H, Secundo F, Xue C, Mao X (март 2017 г.). «Биокаталитический синтез циннамилацетата в цельных клетках с новой эстеразой из библиотеки ДНК Acinetobacter hemolyticus». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 65 (10): 2120–2128. doi :10.1021/acs.jafc.6b05799. PMID  28220703.
  11. ^ Макконнелл, Роб (1986). Отчет об оценке опасности для здоровья . САУТ-БЕНД, ИНДИАНА: INTERNATIONAL BAKERS SERVICES, INC.
  12. ^ ab Geng B (август 2012 г.). «Синтез ацетата корицы путем катализируемой липазой переэтерификации в системе без растворителя». Биотехнология и прикладная биохимия . 59 (4): 270–275. doi :10.1002/bab.1023. PMID  23586860. S2CID  45334781.
  13. ^ Холл, Ричард (1965). III. Вещества GRAS . США: The Garrard Press.
  14. ^ РЕШЕНИЕ КОМИССИИ от 23 февраля 1999 г. об утверждении реестра ароматизаторов, используемых в пищевых продуктах или на их поверхности, составленного в соответствии с Регламентом (ЕС) № 2232/96 Европейского парламента и Совета от 28 октября 1996 г.
  15. ^ РЕШЕНИЕ КОМИССИИ от 8 мая 1996 г. о создании перечня и общей номенклатуры ингредиентов, используемых в косметической продукции
  16. ^ "CFR - Свод федеральных правил, раздел 21". www.accessdata.fda.gov . Получено 21.03.2018 .
  17. ^ "КОРИЧНЫЙ СПИРТ И РОДСТВЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА". www.inchem.org . Получено 22.03.2018 .
  18. ^ Cai X, Wang W, Lin L, He D, Shen Y, Wei W, Wei Dz (2017-04-01). "Синтез циннамиловых эфиров с помощью катализируемой липазой переэтерификации в неводной системе". Catalysis Letters . 147 (4): 946–952. doi :10.1007/s10562-017-1994-8. S2CID  99525798.
  19. ^ Девуллапелли, Вену Гопал; Венг, Хун-Шань (2009-07-25). «Синтез циннамилацетата с помощью катализа переноса твердой фазы в жидкую: кинетическое исследование с помощью реактора периодического действия». Catalysis Communications . 10 (13): 1638–1642. doi :10.1016/j.catcom.2009.04.032.
  20. ^ Курихара Y, Ямагиши K (1965-08-01). «Реакция присоединения триоксида динитрогена с ацетатом коричной кислоты 7». Бюллетень химического общества Японии . 38 (8): 1327–1330. doi :10.1246/bcsj.38.1327.
  21. ^ ab Bickers D, Calow P, Greim H, Hanifin JM, Rogers AE, Saurat JH, Sipes IG, Smith RL, Tagami H (июнь 2005 г.). «Токсикологическая и дерматологическая оценка коричного спирта, коричного альдегида и коричной кислоты при использовании в качестве ингредиентов ароматизатора». Пищевая и химическая токсикология . 43 (6): 799–836. doi :10.1016/j.fct.2004.09.013. PMID  15811570.
  22. ^ ab "RTECS Number GE2275000". ccinfoweb2.ccohs.ca . Получено 2018-03-22 .
  23. ^ Сасаки, ЮФ.; Иманиши, Хисако; Охта, Тосихиро; Ширасу, Ясухико (1989-06-01). «Модифицирующие эффекты компонентов растительной эссенции при индукции сестринских хроматидных обменов в культивируемых клетках яичников китайского хомячка». Mutation Research Letters . 226 (2): 103–110. doi :10.1016/0165-7992(89)90051-1. PMID  2499782.
  24. ^ Cheng SS, Liu JY, Huang CG, Hsui YR, Chen WJ, Chang ST (январь 2009 г.). «Инсектицидная активность эфирных масел листьев Cinnamomum osmophloeum против трех видов комаров» (PDF) . Bioresource Technology . 100 (1): 457–64. doi :10.1016/j.biortech.2008.02.030. PMID  18396039.
  25. ^ Чанг, Шан-Цен; Чэнь, Пин-Фун; Чанг, Шан-Чвэнь (2001-09-01). «Антибактериальная активность эфирных масел листьев и их компонентов из Cinnamomum osmophloeum». Журнал этнофармакологии . 77 (1): 123–127. doi :10.1016/S0378-8741(01)00273-2. ISSN  0378-8741. PMID  11483389.
  26. ^ Чанг СТ, Ченг СС (2002). «Антитермитная активность эфирных масел листьев и компонентов Cinnamomum osmophleum». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 50 (6): 1389–1392. doi :10.1021/jf010944n. PMID  11879008.
  27. ^ Ю-Тан Т (2010). «Противовоспалительная активность эфирных масел и их компонентов из листьев корицы (Cinnamomum osmophloeum) разного происхождения». Фармацевтическая биология . 48 (10): 1130–1136. doi : 10.3109/13880200903527728 . PMID  20815702.
  28. ^ Deletre E, Chandre F, Williams L, Duménil C, Menut C, Martin T (июнь 2015 г.). «Электрофизиологическая и поведенческая характеристика биоактивных соединений эфирных масел Thymus vulgaris, Cymbopogon winterianus, Cuminum cyminum и Cinnamomum zeylanicum против Anopheles gambiae и перспективы их использования в качестве средств защиты от комаров». Parasites & Vectors . 8 : 316. doi : 10.1186/s13071-015-0934-y . PMC 4470088 . PMID  26063119.