Основные свойства лимонена, сферы его применения

Лимонен - типичный представитель моноциклических терпенов. Структурные формулы L-лимонена и D-лимонена. Природные источники лимонена, основные способы получения его синтетического аналога. Физические и химические свойства лимонена, области его применения.

Рубрика Химия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 29.02.2016
Размер файла 606,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • 1. Общие сведения
  • 2. Природные источники лимонена
  • 3. Получение лимонена
  • 4. Физические свойства
  • 5. Химические свойства
  • 6. Применение лимонена
  • Список использованных источников

1. Общие сведения

Лимонен относится к группе неомыляемых липидов, которые не гидролизуются в кислой и щелочной средах. Обычно их подразделяют на 2 больших подкласса: стероиды и терпены. Стероиды присутствуют, главным образом в животных тканях, тогда как терпены присутствуют в основном в тканях растений. Стероиды и терпены построены из одинаковых изопреновых фрагментов и относятся к категории изопреноидов.

К терпенам относят группу соединений, включающую себя как полиизопреновые углеводороды с общей формулой (С5Н8) n, так и их кислородсодержащие производные - спирты, альдегиды и кетоны. Сами углеводороды называют терпеновыми, а их производные - терпеноидами. Изопреновые единицы в терпенах соединены по принципу "голова к хвосту":

Они могут иметь ациклическое и циклическое строение. Терпены, содержащие две изопреновых группировки, называются монотерпенами. Дитерпены, соответственно, содержат четыре изопреновые группировки, тритерпены - шесть изопреновых группировок, тетратерпены - восемь изопреновых группировок. Если же изопреновых группировок три, то это сесквитерпены. Терпены могут быть моно-, би - или полициклическими [1].

Лимонен - углеводород, являющийся типичными представителем моноциклических терпенов. Существует в виде двух оптически активных форм - энантиомеров D-лимонена ( (R) - энантиомер) и L-лимонена ( (S) - энантиомер) и в виде рацемической смеси, которую раньше считали одним веществом, которое называлось дипентен. Строение лимонена установил Е.Е. Вагнер в 1895 году (рис. 1).

(1) (2)

Рисунок 1. Структурные формулы L-лимонена (1) и D-лимонена (2)

Систематическое название лимонена:

1-метил-4-изопропенилциклогексен. Поскольку в основе молекулы лимонена лежит углеродный скелет п-ментана, лимонен также называют 1,8-n-ментадиен (рис. 2)

Рисунок 2. Структурная формула пара-ментана

Тривиальные названия лимонена - R-лимонен и S-лимонен, дипентен (для рацемической смеси) [2]

лимонен моноциклический терпен синтетический

2. Природные источники лимонена

Терпены содержатся в эфирных маслах растений (мяты, лимона, лаванды, герани и других), смоле хвойных деревьев, в млечном соке каучуконосов.

Лимонен одержится во многих эфирных маслах (в эфирных маслах цитрусовых до 90 % d-лимонена). Вместе с пиненом содержится в лимонном масле, до 60% - в сельдерейном масле, до 40% - в тминном масле. Содержится также практически во всех цитрусовых и многих других эфирных маслах: лимона, мандарина, лайма, грейпфрута, бергамота, нероли, петигрейна, элеми, тмина, укропа, фенхеля, петрушки, эригерона, ортодона. В скипидаре из живицы сосны обыкновенной Pinus silvestris содержится 4-6 % дипентена. Скипидар - летучий продукт перегонки живицы - является смесью терпеновых углеводородов. Больше всего в нём б-пинена - до 70%. Кроме того, в скипидаре содержится моноциклические терпены в-пинен, лимонен и карен, а также небольшое количество других терпенов.

3. Получение лимонена

Синтетический лимонен получают несколькими способами. Из изопрена в результате реакции диенового синтеза при его нагревании (рис. 3):

Рисунок 3. Схема получения лимонена (дипентена) [1]

Другим способом получения синтетического лимонена может служить пиролиз б-пинена. [3]

Дипентен удалось синтезировать из терпингидрата и б-терпинеола при отщеплении воды с помощью бисульфата калия или из гамма-карбоксипимелиновой кислоты по методу Перкина мл.; этот метод одновременно является способом синтеза б-терпинеола (рис. 4) [4]:

Рисунок 4. Схема получения дипентена [4]

Лимонен из растительного сырья получают фракционной дистилляцией смесей терпенов, образующихся в процессе их выделения из цитрусовых эфирных масел. [5]

Лимонен in vivo образуется из геранилфосфата через циклизацию промежуточно образующегося карбокатиона (рис. 5) [2]:

Рисунок 5. Схема образования лимонена in vivo [2]

4. Физические свойства

Лимонен (1,8-n-ментадиен), брутто формула: С10H16, молекулярная масса 136,24, имеет вид бесцветной летучей, нерастворимой в воде жидкости с приятным лимонным запахом. Хорошо растворим в неполярных органических растворителях: спирте, жирных и минеральном маслах, керосине, ацетоне, диметилсульфоксиде, диэтиловом эфире. Существует в виде оптицеских изомеров, физико-химические константы которых практически одинаковы: температура плавления: - 74,35°С, температура кипения 175,5-176,5°С; плотность: 0,84 г/см3 (при 20°C); относительный коэффициент предомления nD20 1,4746; вращение плоскости поляризации [a] D20 =±126,3°; давление пара (20°С) 139,6 Па; температура вспышки 42°С, температура воспламенения 237°С; ЛД50 для (+) - лимонена 5 г/кг (крысы, перорально) [6, 7].

5. Химические свойства

Лимонен - непредельный углеводород, поэтому ему присущи химические свойства, характерные для непредельных углеводородов.

Лимонен легко окисляется на воздухе; целенаправленным окислением по аллильному положению циклогексенового ядра можно получить карвон.

Однако в промышленности карвон синтезируют из лимонена нитрозированием нитрозилхлоридом с последующим гидролизом образовавшегося оксима карвона. Из карвона лимонен может быть получен через дигидрокарвеол (рис. 6) [4]:

Рисунок 6. Схема превращения l-лимонена в карвон и карвона в d-лимонен [4]

(+) - Лимонен и (-) - лимонен сравнительно устойчивы при термическом воздействии: не превращаются в другие углеводороды при нагревании до 250-400°С, а лишь постепенно рацемизуются, давая дипентен.

Крекинг лимонена и дипентена при 500-700°С (пропускание паров над раскалённой металлической поверхностью) приводит к изопрену.

Лимонен и дипентен в присутствии минеральных кислот гидратируются с образованием терпинеола и терпингидрата, при каталическом гидрировании превращаются в n-ментан, при дегидрировании - в n-цимол [4].

Рисунок 7. Схема превращения d-лимонена в n-цимол [4]

При полной гидратации дипентена в кислой среде согласно правилу Марковникова образуется двухатомный спирт терпин, препарат которого в виде гидрата используется в качестве отхаркивающего средства при хроническом бронхите. [1,5]

Рисунок 5. Схема гидрирования и гидратации лимонена

6. Применение лимонена

Лимонен находит применение в самых различных сферах производства, благодаря своим разнообразным свойствам. D-лимонен ( (R) - энантиомер) обладает выраженным цитрусовым запахом и используется в качестве отдушки в парфюмерии и в производстве ароматизаторов. Запах L-лимонена ( (R) - энантиомер) напоминает запах хвои, этот энантиомер также используется в качестве отдушки. Он входит в состав многих парфюмерных продуктов, шампуней, моющих и чистящих средств, растворителей - в быту и на производстве. d-Лимонен используется для обезжиривания металла перед промышленным окрашиванием, в бытовой химии, например, для чистки деревянных покрытий, для удаления жира с кожи рук. Он является прекрасной экологически чистой альтернативой токсичным и опасным растворителям и нефтепродуктам таким как: ацетон, бензол, бутил целлозольв, толуол, трихлорэтилен, ксилол, метил этил кетон, уайт-спирит и др. [8, 9]

Чистящие средства на основе d-лимонена обладают натуральным цитрусовым ароматом, оставляют после себя запах свежести и, что немаловажно, являются биоразлагаемыми. Давно признано, что запах цитрусовых очень полезен для создания хорошего настроения и в целом успокаивающе воздействует на нервную систему [9,10].

Российскими учеными защищён патент по использованию в ликеро-водочной промышленности добавки для улучшения качества ликёро-водочных изделий в виде комплекса эфирных масел, в который входит d-лимонен. По мнению авторов, применение такой добавки позволяет получить водку с повышенным стимулирующим и тонизирующим действиями, без неприятного "перегарного" запаха после употребления, уменьшает остроту похмельного синдрома и, в целом, ослабляет вредное влияние алкоголя на организм [11].

С помощью d-лимонена отечественными фармакологами разработан способ уменьшения гепатотоксичности таких препаратов как парацетамол, кофеин, фенацитин, метаболизирующихся в печени человека до активных метаболитов, т.е. веществ, легко перерабатывающихся печенью. В результате медицинских, биохимических исследований получены данные о гормонорегулирующем эффекте d-лимонена, который способствует детоксикации эстрогенов путем индуцирования синтеза соответствующих ферментов в печени. Это говорит о том, что данное вещество может оказаться эффективным для профилактики и лечения рака молочных желез и других тканей.

Механизм биологического действия D-лимонена заключается в ингибировании активации проканцерогенов на цитохроме Р-450 и способности этого вещества увеличивать в организме уровень восстановленного глутатиона, участвующего, как известно, в конъюгации активных продуктов проканцерогенов. Более детальные исследования показали, что D-лимомен способен ингибировать не все изоформы цитохрома Р-450 печени, а только цитохромы Р4501А1/2 и Р4502Е1, т.е. именно те изоформы гемопротеина, которые принимают участие в биологической активации парацетамола до гепатотоксического продукта у человека. Т.о. совместное применение парацетамола и D-лимонена может существенным образом снизить гепатотоксические свойства анальгетика. Кроме парацетамола на цитохромах Р450А1А1/2 и Р4502Е1 активируются до активных гепатотоксичных продуктов такие лекарственные препараты, как фенацетин, кофеин, хлорзоксазон, теофиллин, хинолин, хиноксалин, антипирин, изониазид, галотан и др. а также некоторые канцерогены (галогенировання полиароматика, полициклические ароматические углеводороды, нитрозосоединения), органические растворители (четыреххлористый углеводород, бензол, толуол, ацетон, анилин, стирен), спирты (этанол, пропанол, бутанол, пентанол). Гепатотоксическое действие всех этих соединений может быть блокировано D-лимоненом [12].

Список использованных источников

1. Тюкавкина, Н.А. Биоорганическая химия: Учебник. - 2 - е изд., перераб. и доп. / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. - М.: Медицина, 1991. - 528 с.: ил.

2. Лимонен. Материал из Википедии - свободной энциклопедии. URL: http://ru. wikipedia.org/wiki/лимонен

3. Пинен. Материал из Википедии - свободной энциклопедии. URL: http://ru. wikipedia.org/wiki/пинен

4. Каррер, П. Курс органической химии. Перевод с немецкого 13-го перераб. и доп. издания. Под ред. М.Н. Колосова / П. Каррер. - Ленинград: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1960. - 1216 с.

5. Сидоров, И.И. Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ / И.И. Сидоров, Н.А. Турышева, Л.П. Фалеева, Е.И. Ясюкевич. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 368 с.

6. Хейфиц, Л.А. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии: Справ. Изд. / Л.А. Хейфиц, В.М. Дашунин. - М.: Химия, 1994. - 256 с.

7. Лимонен. URL: http://www.ximuk.ru/encyklopedia/2322.html

8. Каспаров, Г.Н. Основы производства парфюмерии и косметики. - 2-е изд., перераб. и доп. / Г.Н. Каспаров. - М.: Агропромиздат, 1988. - 287 с.: ил.

9. Плетнев, М.Ю. Косметико-гигиенические моющие средства. / М.Ю. Плетнев. - М.: Химия, 1990. - 272 с.: ил.

10. Райт, Р.Х. Наука о запахах. Перевод с английского Л.Г. Булавина и Т.А. Никольской. Под редакцией и с предисловием Н.П. Наумова. / Р.Х. Райт. - М.: Мир, - 1966. - 224 с.

11. Добавка к алкогольным напиткам. Патент Российской Федерации. Автор: Андреасян А.В. Номер патента 2192452. Дата публикации 10.11.2002

12. Способ получения препарата, обладающего пониженной гепатотоксичностью. Патент Российской Федерации. Авторы: Бобков Ю.Г., Тихонов А.В., Щербаков В.М., Володарский В.И. Номер патента 2071333. Дата публикации: 10.01.1997 URL: http://ru-patent. info/20/70-74/2071333.html

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Номенклатура сложных эфиров. Классификация и состав основных сложных эфиров. Основные химические свойства, производство и применение бутилацетата, бензойного альдегида, анисового альдегида, ацетоина, лимонена, земляничного альдегида, этилформиата.

    презентация [703,6 K], добавлен 20.05.2013

  • Понятие спиртов п-ментанового ряда. Способ получения терпингидрата с использованием в качестве гидратирующего агента смеси серной и паратолуолсульфокислоты. Получение терпинеола из лимонена через терпинилацетат. Асимметрические атомы углерода изопулегола.

    контрольная работа [93,7 K], добавлен 22.11.2013

  • Понятие и номенклатура фенолов, их основные физические и химические свойства, характерные реакции. Способы получения фенолов и сферы их практического применения. Токсические свойства фенола и характер его негативного воздействия на организм человека.

    курсовая работа [292,0 K], добавлен 16.03.2011

  • Основные физико-химические свойства меди, общие сведения о методе получения, основные области применения. Основные физико-химические свойства железа и низкоуглеродистой стали, общие сведения о методе получения, основные области применения.

    контрольная работа [35,6 K], добавлен 26.01.2007

  • Распространение цинка в природе, его промышленное извлечение. Сырьё для получения цинка, способы его получения. Основные минералы цинка, его физические и химические свойства. Область применения цинка. Содержание цинка в земной коре. Добыча цинка В России.

    реферат [28,7 K], добавлен 12.11.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.