stringtranslate.com

Ментол

Ментол — это органическое соединение , в частности монотерпеноид , который встречается в природе в маслах нескольких растений семейства мятных , таких как кукурузная мята и перечная мята . Это белое или прозрачное воскообразное кристаллическое вещество, которое твердое при комнатной температуре и плавится немного выше. Основная форма ментола, встречающаяся в природе, — это (−)-ментол , которому приписывается конфигурация (1 R ,2 S ,5 R ) .

У многих людей ментол вызывает ощущение прохлады при вдыхании, употреблении в пищу или нанесении на кожу, а растения мяты использовались на протяжении столетий для местного обезболивания и в качестве пищевого ароматизатора. Ментол обладает местными анестезирующими и противовоспалительными свойствами и широко используется для снятия незначительного раздражения горла . Ментол также действует как слабый агонист κ-опиоидных рецепторов .

Структура

Натуральный ментол существует в виде одного чистого стереоизомера , почти всегда в форме (1 R ,2 S ,5 R ) (нижний левый угол диаграммы ниже). Восемь возможных стереоизомеров:

Структуры изомеров ментола

В природном соединении изопропиловая группа находится в транс -ориентации как к метильной , так и к гидроксильной группам. Таким образом, ее можно изобразить любым из показанных способов:

Конформация стула ментол Шаростержневая 3D-модель, демонстрирующая структуру стула Ментола

(+)- и (−)- энантиомеры ментола являются наиболее стабильными среди них на основе их циклогексановых конформаций . При самом кольце в конформации кресла все три объемные группы могут ориентироваться в экваториальных положениях.

Две кристаллические формы рацемического ментола имеют температуру плавления 28 °C и 38 °C. Чистый (−)-ментол имеет четыре кристаллические формы, из которых наиболее стабильной является α-форма, хорошо известные широкие иглы.

Биологические свойства

Макрофотография кристаллов ментола
Кристаллы ментола при комнатной температуре. Длина около 1 см.

Способность ментола химически активировать чувствительные к холоду рецепторы TRPM8 в коже отвечает за хорошо известное ощущение прохлады, которое он вызывает при вдыхании, употреблении в пищу или нанесении на кожу. [3] В этом смысле он похож на капсаицин , химическое вещество, отвечающее за остроту острого перца чили (который стимулирует тепловые сенсоры , также не вызывая фактического изменения температуры).

Обезболивающие свойства ментола опосредованы избирательной активацией κ- опиоидных рецепторов . [4] Ментол блокирует кальциевые каналы [5] и потенциал-зависимые натриевые каналы , снижая нейронную активность, которая может стимулировать мышцы. [6]

Некоторые исследования показывают, что ментол действует как положительный аллостерический модулятор рецептора ГАМК А и увеличивает ГАМКергическую передачу в нейронах PAG. [7] Ментол обладает анестезирующими свойствами, аналогичными свойствам пропофола , хотя и менее сильными , поскольку он взаимодействует с теми же участками на рецепторе ГАМК А. [8] Ментол также может усиливать активность глициновых рецепторов и отрицательно модулировать рецепторы 5-HT 3 и nAChR . [9]

Ментол широко используется в стоматологии в качестве местного антибактериального средства, эффективного против нескольких типов стрептококков и лактобацилл . [10] Ментол также снижает артериальное давление и противодействует вазоконстрикции посредством активации TRPM8. [11]

Происшествие

Mentha arvensis (дикая мята) — основной вид мяты , используемый для изготовления натуральных кристаллов ментола и натуральных хлопьев ментола [ требуется ссылка ] . Этот вид в основном выращивается в регионе Уттар-Прадеш в Индии. [ требуется ссылка ]

Ментол встречается в природе в масле перечной мяты (вместе с небольшим количеством ментона , эфира ментилацетата и других соединений), получаемых из Mentha × piperita (мяты перечной). [12] Японский ментол также содержит небольшой процент 1 - эпимера неоментола. [ требуется ссылка ]

Биосинтез

Биосинтез ментола был исследован в Mentha × piperita , и были идентифицированы и охарактеризованы ферменты , участвующие в этом процессе. [13] Он начинается с синтеза терпена лимонена , за которым следует гидроксилирование , а затем несколько стадий восстановления и изомеризации .

Более конкретно, биосинтез (−)-ментола происходит в секреторных железистых клетках растения мяты перечной. Этапы биосинтетического пути следующие:

  1. Геранилдифосфатсинтаза (GPPS) сначала катализирует реакцию IPP и DMAPP в геранилдифосфат .
  2. (−)-лимоненсинтаза (ЛС) катализирует циклизацию геранилдифосфата в (−)- лимонен .
  3. (−)-Лимонен-3-гидроксилаза (L3OH), используя O2 , а затем никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН), катализирует аллильное гидроксилирование (−)-лимонена в положении 3 до (−)-транс-изопиперитенола.
  4. (−)- транс -изопиперитенолдегидрогеназа (iPD) далее окисляет гидроксильную группу в положении 3 с использованием НАД + , образуя (−)-изопиперитенон.
  5. Затем (−)-изопиперитенонредуктаза (iPR) восстанавливает двойную связь между атомами углерода 1 и 2, используя НАДФН, образуя (+)- цис -изопулегон.
  6. Затем (+)- цис -изопулегонизомераза (iPI) изомеризует оставшуюся двойную связь с образованием (+)-пулегона.
  7. (+)-Пулегонредуктаза (PR) восстанавливает эту двойную связь с помощью НАДФН, образуя (−)-ментон.
  8. (−)-ментонередуктаза (МР) затем восстанавливает карбонильную группу с помощью НАДФН, образуя (−)-ментол. [13]

Производство

Натуральный ментол получают путем замораживания масла перечной мяты . Полученные кристаллы ментола затем отделяют фильтрацией .

Общее мировое производство ментола в 1998 году составило 12 000 тонн, из которых 2 500 тонн были синтетическими. В 2005 году годовое производство синтетического ментола почти удвоилось. Цены находятся в диапазоне 10–20 долл. США/кг с пиками в районе 40 долл. США/кг, но достигли и 100 долл. США/кг. В 1985 году было подсчитано, что Китай производил большую часть мировых поставок натурального ментола, хотя, по-видимому, Индия оттеснила Китай на второе место. [14]

Ментол производится в виде одного энантиомера (94% ee ) в масштабах 3000 тонн в год корпорацией Takasago International Corporation . [15] Процесс включает асимметричный синтез, разработанный группой под руководством Рёдзи Ноёри , который получил Нобелевскую премию по химии 2001 года в знак признания его работы над этим процессом:

MyrceneDiethylamineCitronellalZinc bromide

Процесс начинается с образования аллильного амина из мирцена , который подвергается асимметричной изомеризации в присутствии комплекса родия BINAP, давая (после гидролиза ) энантиомерно чистый R - цитронеллаль . Он циклизуется карбонил-еновой реакцией, инициированной бромидом цинка , в изопулегол  [de] , который затем гидрируется, давая чистый (1 R ,2 S ,5 R )-ментол.

Другой коммерческий процесс — процесс Хаарманна–Раймера (по названию компании Haarmann & Reimer, теперь являющейся частью Symrise ) [16]. Этот процесс начинается с м -крезола , который алкилируется пропеном до тимола . Это соединение гидрогенизируется на следующем этапе. Рацемический ментол выделяется фракционной перегонкой . Энантиомеры разделяются хиральным разделением в реакции с метилбензоатом , селективной кристаллизацией с последующим гидролизом.

Производство синтетического ментола

Рацемический ментол также может быть образован путем гидрирования тимола , ментона или пулегона . В обоих случаях с дальнейшей обработкой (кристаллизационное уносное разделение конгломерата ментилбензоата) возможно сконцентрировать L -энантиомер, однако это, как правило, менее эффективно, хотя более высокие затраты на обработку могут быть компенсированы более низкими затратами на сырье. Еще одним преимуществом этого процесса является то, что D -ментол становится недорогим и доступным для использования в качестве хирального вспомогательного вещества, наряду с более обычным L -антиподом. [17]

Приложения

Ментол входит в состав многих продуктов по разным причинам.

Косметический

Медицинский

Другие

Органическая химия

В органической химии ментол используется как хиральное вспомогательное вещество в асимметрическом синтезе . Например, сульфинатные эфиры, полученные из сульфинилхлоридов и ментола, могут быть использованы для получения энантиомерно чистых сульфоксидов путем реакции с литийорганическими реагентами или реактивами Гриньяра . Ментол реагирует с хиральными карбоновыми кислотами, давая диастереомные ментиловые эфиры, которые полезны для хирального разделения .

Реакции

Ментол реагирует во многих отношениях как обычный вторичный спирт. Он окисляется до ментона окислителями, такими как хромовая кислота , дихромат , [24] или гипохлоритом кальция , в зеленом химическом пути. [25] При некоторых условиях окисление с использованием соединений Cr(VI) может пойти дальше и разорвать кольцо. Ментол легко дегидратируется, давая в основном 3-ментен, под действием 2% серной кислоты . Пентахлорид фосфора (PCl 5 ) дает ментилхлорид.

Реакции ментола

История

На Западе ментол был впервые выделен в 1771 году немцем Иеронимом Давидом Гаубиусом . [26] Ранние характеристики были сделаны Оппенгеймом, [27] Беккетом, [28] Морией, [29] и Аткинсоном. [30] Он был назван Ф. Л. Альфонсом Оппенгеймом (1833–1877) в 1861 году. [31]

Статус фармакологического исследования

Безопасность

Предполагаемая смертельная доза ментола (и масла перечной мяты ) для человека может составлять всего 50–500 мг/кг (LD50 острая: 3300 мг/кг [Крыса], 3400 мг/кг [Мышь], 800 мг/кг [Кошка]).

Сообщалось о выживании после доз от 8 до 9 г. [35] Эффекты передозировки включают боль в животе, атаксию , мерцательную аритмию, брадикардию, кому, головокружение, летаргию, тошноту, кожную сыпь, тремор, рвоту и вертиго . [36]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "l-Ментол". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  2. ^ «Паспорт безопасности» (PDF) . Рекитт Бенкизер . 27 октября 2016 г. Проверено 3 августа 2018 г.
  3. ^ Eccles R (1994). «Ментол и родственные охлаждающие соединения». J. Pharm. Pharmacol. 46 (8): 618–630. doi :10.1111/j.2042-7158.1994.tb03871.x. PMID  7529306. S2CID  20568911.
  4. ^ Галеотти Н., Маннелли Л.Д., Маццанти Дж., Бартолини А., Гелардини С., Ди Чезаре М. (2002). «Ментол: натуральное обезболивающее соединение». Неврология. Летт. 322 (3): 145–148. дои : 10.1016/S0304-3940(01)02527-7. PMID  11897159. S2CID  33979563.
  5. ^ Hawthorn M, Ferrante J, Luchowski E, Rutledge A, Wei XY, Triggle DJ (апрель 1988 г.). «Действия масла перечной мяты и ментола на процессы, зависимые от кальциевых каналов в кишечных, нейрональных и сердечных препаратах». Alimentary Pharmacology & Therapeutics . 2 (2): 101–18. doi :10.1111/j.1365-2036.1988.tb00677.x. PMID  2856502. S2CID  24596984.
  6. ^ Haeseler G, Maue D, Grosskreutz J, Bufler J, Nentwig B, Piepenbrock S, Dengler R, Leuwer M (2002). «Зависимая от напряжения блокировка нейрональных и скелетных мышечных натриевых каналов тимолом и ментолом». Eur. J. Anaesthes. 19 (8): 571–579. doi :10.1017/S0265021502000923. PMID  12200946.
  7. ^ Lau BK, Karim S, Goodchild AK, Vaughan CW, Drew GM (1 июня 2014 г.). «Ментол усиливает фазические и тонические токи, опосредованные рецепторами ГАМКA, в серых нейронах периакведуктального слоя среднего мозга». Br. J. Pharmacol . 171 (11): 2803–2813. doi :10.1111/bph.12602. ISSN  1476-5381. PMC 4243856 . PMID  24460753. 
  8. ^ Watt EE, Betts BA, Kotey FO, Humbert DJ, Griffith TN, Kelly EW, Veneskey KC, Gill N, Rowan KC (20 августа 2008 г.). «Ментол разделяет общую анестезирующую активность и места действия на рецепторы ГАМК A с внутривенным агентом пропофолом». Eur. J. Pharmacol . 590 (1–3): 120–126. doi :10.1016/j.ejphar.2008.06.003. ISSN  0014-2999. PMID  18593637.
  9. ^ Oz M, El Nebrisi EG, Yang KH, Howarth FC, Al Kury LT (2017). «Клеточные и молекулярные мишени действия ментола». Frontiers in Pharmacology . 8 : 472. doi : 10.3389/fphar.2017.00472 . PMC 5513973. PMID  28769802 . 
  10. ^ Freires IA, Denny C, Benso B, de Alencar SM, Rosalen PL (22 апреля 2015 г.). «Антибактериальная активность эфирных масел и их изолированных компонентов против кариесогенных бактерий: систематический обзор». Molecules . 20 (4): 7329–7358. doi : 10.3390/molecules20047329 . PMC 6272492 . PMID  25911964. 
  11. ^ Sun J, Yang T, Wang P, Ma S, Zhu Z, Pu Y, Li L, Zhao Y, Xiong S, Liu D, Zhu Z (июнь 2014 г.). «Активация потенциала рецептора холодовой чувствительности меластатина подтипа 8 противодействует вазоконстрикции и гипертонии посредством ослабления пути RhoA/Rho киназы». Гипертония . 63 (6): 1354–63. doi : 10.1161/HYPERTENSIONAHA.113.02573 . PMID  24637663. S2CID  11029018.
  12. ^ PDR для лекарственных средств растительного происхождения (4-е изд.). Thomson Healthcare. 2007. стр. 640. ISBN 978-1-56363-678-3.
  13. ^ ab Croteau RB, Davis EM, Ringer KL, Wildung MR (декабрь 2005 г.). «(-)-Биосинтез ментола и молекулярная генетика». Naturwissenschaften . 92 (12): 562–577. Бибкод : 2005NW.....92..562C. дои : 10.1007/s00114-005-0055-0. PMID  16292524. S2CID  206871270.
  14. ^ Чарльз С. Селл (2013), «Терпеноиды», в Arza Seidel, et al. (ред.), Kirk-Othmer Chemical Technology of Cosmetics , John Wiley & Sons, стр. 247–374, ISBN 978-1-118-40692-2
  15. ^ "Япония: Takasago расширяет производство L-ментола на заводе в Ивате". Flex News Food .
  16. ^ Шефер Б. (2013). "Ментол". Chemie in unserer Zeit . 47 (3): 174–182. дои : 10.1002/ciuz.201300599.
  17. ^ Sell C, ред. (2006). Химия ароматов: от парфюмера до потребителя . Королевское химическое общество. ISBN 978-0-85404-824-3.[ нужна страница ]
  18. ^ Henderson BJ, Wall TR, Henley BM, Kim CH, Nichols WA, Moaddel R, Xiao C, Lester HA (2016). «Ментол сам по себе повышает активность nAChR среднего мозга, изменяет стехиометрию подтипа nAChR, изменяет частоту срабатывания дофаминовых нейронов и предотвращает никотиновое вознаграждение». J. Neurosci . 36 (10): 2957–2974. doi :10.1523/JNEUROSCI.4194-15.2016. PMC 4783498 . PMID  26961950. 
  19. ^ Biswas L, Harrison E, Gong Y, Avusula R, Lee J, Zhang M, Rousselle T, Lage J, Liu X (2016). «Усиление эффекта ментола на самостоятельное введение никотина у крыс». Психофармакология . 233 (18): 3417–3427. doi :10.1007/s00213-016-4391-x. PMC 4990499. PMID  27473365 . 
  20. ^ Wickham RJ (2015). «Как ментол изменяет поведение при курении табака: биологическая перспектива». Yale J. Biol. Med . 88 (3): 279–287. PMC 4553648. PMID  26339211 . 
  21. ^ Hiki N, Kaminishi M, Hasunuma T, Nakamura M, Nomura S, Yahagi N, Tajiri H, Suzuki H (2011). «Исследование фазы I, оценивающее переносимость, фармакокинетику и предварительную эффективность L-ментола при эндоскопии верхнего отдела желудочно-кишечного тракта». Clin. Pharmacol. Ther . 90 (2): 221–228. doi : 10.1038/clpt.2011.110 . PMID  21544078. S2CID  24399887.
  22. ^ "Сделать металлический натрий с ментолом (и кучей других вещей...)". YouTube . 14 февраля 2019 г.
  23. ^ Barwood MJ, Gibson OR, Gillis DJ, Jeffries O, Morris NB, Pearce J, Ross ML, Stevens C, Rinaldi K, Kounalakis SN, Riera F (1 октября 2020 г.). «Ментол как эргогенное средство для Олимпийских игр в Токио в 2021 году: консенсусное заявление экспертов с использованием модифицированного метода Дельфи». Спортивная медицина . 50 (10): 1709–1727. doi :10.1007/s40279-020-01313-9. ISSN  1179-2035. PMC 7497433. PMID 32623642  . 
  24. ^ Sandborn LT. "l-Menthone". Органические синтезы; Собрание томов , т. 1, стр. 340.
  25. ^ Surapaneni A, Surapaneni A, Wu J, Bajaj A, Reyes K, Adwankar R, Vittaladevuni A, Njoo E (2020). «Кинетический мониторинг и инфракрасная Фурье-спектроскопия (FTIR) зеленого окисления (-)-ментола в (-)-ментон». Журнал новых исследователей . doi : 10.59720/20-058 .
  26. ^ Adversoriorum variiArgumentii . Том. 1. Лейден. 1771. с. 99.
  27. ^ Оппенгейм А. (1862). «О камфаре перечной мяты». J. Chem. Soc. 15 : 24. doi :10.1039/JS8621500024.
  28. ^ Беккет GH, Олдер Райт CR (1876). «Изомерные терпены и их производные (часть V)». J. Chem. Soc. 29 : 1. doi :10.1039/JS8762900001.
  29. ^ Мория М (1881). «Вклад лаборатории Токийского университета, Япония. № IV. О ментоле или камфоре перечной мяты». J. Chem. Soc., Trans. 39 : 77. doi :10.1039/CT8813900077.
  30. ^ Аткинсон РВ, Йошида Х (1882). «О камфоре перечной мяты (ментоле) и некоторых ее производных». J. Chem. Soc., Trans. 41 : 49. doi :10.1039/CT8824100049.
  31. ^ Оппенгейм А (1861). «Note sur lecamphre de menthe» [О камфаре мяты]. Комптес Рендус . 53 : 379–380. Les аналогии с борнеолом, которые позволяют мне предложить название «ментол» для этого вещества,… [Аналогии с борнеолом позволяют мне предложить название «ментол» для этого вещества,…]
  32. ^ Therapeutic Goods Administration (1999). "Approved Terminology for Medicines" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 мая 2006 года . Получено 29 июня 2009 года .
  33. ^ "Японская фармакопея". Архивировано из оригинала 9 апреля 2008 г. Получено 29 июня 2009 г.
  34. ^ Sigma Aldrich . "DL-Menthol" . Получено 15 февраля 2022 г. .
  35. ^ Джеймс А. Дьюк (2002), «ПЕРЕЧНАЯ МЯТА», Справочник по лекарственным травам (2-е изд.), стр. 562–564, ISBN 978-0-8493-1284-7
  36. ^ Джеррольд Б. Лейкин, Фрэнк П. Палоучек, ред. (2008), «Масло перечной мяты», Справочник по отравлениям и токсикологии (4-е изд.), Informa, стр. 885, ISBN 978-1-4200-4479-9

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Ментол.