PRODUKTY ZAPACHOWE SYNTETYCZNE
PODZIAŁ
- związki syntetyczne - zastępują naturalne substancje zapachowe
- naturalne substancje zapachowe które można otrzymać na drodze syntezy chemicznej
(węglowodory terpenowe, aromatyczne, alkohole, fenole, aldehydy, ketony, estry)
Podział substancji zapachowych w zależności od posiadanej grupy funkcyjnej
ALKOHOLE I FENOLE
- obecność jednej lub kilku grup hydroksylowych w cząsteczce alkoholu
- liczba atomów H związanych z atomem C połączonym z -OH (pierwszo, drugo i trzeciorzędowe)
- nasycone (alifatyczne, alicykliczne, heterocykliczne), nienasycone (alifatyczne i aromatyczne)
Zastosowanie w przemyśle kosmetycznym : substancje zapachowe, rozpuszczalniki perfum i wód toaletowych (np. EtOH, IzoProOH, ButOH), substraty do syntezy estrów i innych
SUBSTANCJE ZAPACHOWE
Zastosowanie w przemyśle kosmetycznym: alkohol pelargonowy C9H19OH - zapach różany
- alkohole nienasycone; 3-heksen-1-ol zapach zielonych liści, 1-okten-3-ol zapach grzybowy, wykorzystywany do produkcji kompozycji zapachowych o wonii lawendy
- alkohole terpenowe (od izoprenu: powstają przez połączenie 2 lub więcej jednostek izoprenu) 3,7-dimetylo-2,6-oktadien-1-ol, izomer trans - geraniol, zapach różany wsytępuje w olejkach eterycznych, izomer cis - nerol - m.in. w olejku różanym, bergamotowym, melisowym.
ALKOHOLE AROMATYCZNE
Zastosowanie - substancje zapachowe
a.benzylowy - słaby zapach jasminu, hiacyntu i bzu; wyst. W olejku jaśminowym i hiacyntowym, syntetycznie - hydroliza chlorku benzylu
a.fenetylowy - gł. W olejku różanym i geraniowym, składnik kompozycji różanych i pomarańczowych, syntetycznie - ze styrenu lub tlenku etylenu i benzenu
a.cynamonowy - zapach hiacyntowy, w olejku cynamonowym - w postaci octanu cynamylu, w kompozycjach zapachowych, olejkach i perfumach
FENOLE
Zastosowanie : substancje zapachowe
- tymol - w olejkach eterycznych macierzanki (50%) - tymianku, lebiodce, koszyczkach, arniki, zapach charakterystyczny stos. Do wytwarzania kompozycji o zapachu lawendowym; silne dział bakterio- grzybobójcze
- karwakrol - izomer tymolu o identycznych właściwościach farmakologicznych, wyst. Macierzanka piaskowa, lebiodka, tymianek, kminek; dział rozgrzewające, p/bólowe
ETERY
- cyneol - gł składnik olejku eukaliptusowego, zapach przyjemny, składnik kompozycji zapachowych oraz jako naturalny repelent
- estragol - w olejku eterycznym kopry włoskiego, stos. Do kompozycji o zielonym zapachu
- anetol - izomer estragolu; aromat anyżowy, wyst. W olejku anyżowym (80-90%) prep.do piel. j.ustnej, składnik mydeł i olejków perfumeryjnych
- eugenol - podstawowy składnik olejku z Gożdzików, wł. Antyseptyczne i znieczulające, w stomatologii; utlenianie eugenolu ->wanilia (podst.metoda otrzymywania)
ALDEHYDY ALIFATYCZNE
- 2-metyloundekanal -intensywny zapach kadzidlano-pomarańczowy
- a. kaprylowy - zapach owocowy
- a. pelargonowy - aromat róży, wyst. w olejku cytrusowym i różanym
- a. laurynowy - w składzie kompozycji zapachowych o woni tuberozy, gardenii i fiołka
ALDEHYDY TERPENOWE
- cytronelal - gł. Składnik ojeku melisy, zapach różano-owocowy
- cytral - zapach cytryny, otrzym. Z olejków eterycznych, ale także syntetycznie, stanowi mieszanke izomerów : geranial - intensywny zapachcyrtynowy, neral - zapach delikatniejszy, cytral - może powodowac przebarwienia białych preparatów
ALDEHYDY AROMATYCZNE
- a.benzoesowy - wyst. w migdałach, zapach migdałowy, nie jest toksyczny
- a.anyżowy - zapach anyżu, w kompozycjach o zapachu bzu czarnego i głogu
- a. cynamonowy - gł. skł. olejku cynamonowego, istotny składnik perfum, gum do żucia, past do zębów, często powoduje uczulenia
- cyklamal - zapach fiołków alpejskich i konwalii
- a. fenylooctowy - skł.kompozycji zapachowych o woni róży, hiacyntu, gardenii i bzu czarnego, także kompozycji smakowych
ALDEHYDY AROMETYCZNE
- al. Kuminowy - zapach kwiatowo-ziołowy, wyodrębniony z olejków eterycznych, otrzymywany syntetycznie
- wanilina - jeden ze składników aromatycznych wanilii, otrzymywana syntetycznie na dużą skalę, tańsza od pałeczki
KETONY TERPENOWE
- kamfora - bornan-2-on, sublimuje w temp. Pokojowej, charakterystyczny zapach, pozyskiwana z drzewa kamforowego lub syntetycznie - z pinenu
- menton - razem z mentolem w wielu olejkach eterycznych (miętowy, geraniowy..)
- karwon - o zapachu kminku, w formie dwóch izomerów optycznych: prawoskrętny (+) główny składnik olejku z owoców kminku, lewoskrętny (-) - w olejku z mięty kędzierzawej - zapach miętowy; działa stymulująco na OUN, składnik aromatyzujący do preparatów do piel. J.ustnej
-β-damascone - zapach kwiatowo-różany z nutami kwiatów tropikalnych i owocowymi, wyst. Przede wszystkim w olejku różanym, otrzymywany syntetycznie
- jasmon - zapach jaśminu, wyst.w ol. Jaśminowym i pomarańczowym, otrzymywany syntetycznie do wyrobu perfum
ESTRY
- ciecze lub ciała stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie, zapach owocowy lub kwiatowy, w przyrodzie głównie tłuszcze i woski, wchodzą także w skład olejków eterycznych
- stos, m.in. jako rozpuszczalniki, wiele - jako substancje zapachowe w przemyśle perfumeryjnym i spożywczym
Przykłady estrów zapachowych:
- mrówczan etylu - zapach rumowy
- mrówczan anizylu - groszku
- mrówczan benzylu - jaśminowy
- mrówczan decylu - pomarańczowy
- mrówczan geranylu - róży
- mrówczan izobutylu - malinowy
- antranilan cynamylu - wisni i winogron
- cynamonian benzylu - balsamiczny
- cynamonian metylu - kwiatowy
- salicylan benzylu - jaśminowy
- octan borneolu - sosnowy
- octan mentolu - miętowy
- octan n-propylu - gruszkowy
- octan amylu - bananowy
- octan ortylu - pomarańczowy
- octan benzylu - brzoskwiniowy
- propionian izobutylu - rumowy
- propionian benzylu - jaśminowy
- maślan metylu - jabłkowy
- maślan etylu - ananasowy
- maślan izopentylu - gruszkowy
- maślan fenyloetylu - róży
- maslan linalolu - konwalii
ESTRYWEWNĘTRZNE LAKTONY
- cykliczny układ laktozowy - w wyniku kondensacji grupy -OH i grupy -COOH
- kumaryna - wyst. Naturalnie, także otrzymywany syntetycznie, nadaje trawom specyficzny zapach siana, w przemyśle perfumeryjnym, mydlarskim także do maskowania nieprzyjemnych zapachów niektórych wyrobów przemysłowych, jest alergenem
Większość związków wonnych zawiera osmoforową grupę funkcyjną - sprawia ona, że dana substancja jest nośnikiem określonego zapachu
Zapachy o przyjemnej woni zawierają osmofory -OH, -O-, -CHO, >C=O, estrową
Nieprzyjemna woń: -SH (osmofor merkaptanowy), -S- (o.tioeterowy), -CSH (o.tioformylowy), >C=S (o.tiokarbonylowy), -NH2
ZAPACH ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH A ICH STRUKTURA MOLEKULARNA
- odczuwamy substancje o m.cz. <300 u które są niejonowe i lotne w temp. Pok.
- przeważnie substancje zapachowe posiadają grupy funkcyjne - można je powiązać z ich wonią, ale ich obecność nie zawsze jest konieczna do wystąpienia zapachu
- podział zapachu na kategorie - względny, bowiem każdy może je inaczej odczuwać (w przeciwieństwie do wzroku i słuchu)
- 2 teorie opisujące powiązania właściwości substancji chemicznej z jej zapachem
- teoria odotypów wiąże wystepowanie określonych grup funkcyjnych i kształtu cząsteczki z jej zapachem
- teoria wibracyjna - powiązanie struktury wibracyjnej cząsteczki (jej widmo w podczerwieni) z zapachem
TEORIA ODOTYPÓW
- zakłada istnienie receptorów wykrywających nie określone cząsteczki, ale tylko grupy funkcyjne, takie jak grupa hydroksylowa, aldehydowa, karbonylowa, sulfonowa itd.
- pobudzenie każdego z receptorów „zapachowych” powoduje powstanie określonego wrażenia
- wiązanie się cząsteczki posiadającej wiele grup funkcyjnych spowoduje pobudzenie wielu receptorów i w konsekwencji powstanie bardziej skomplikowanego zapachu
- siła wiązania się cząsteczki do poszczególnych receptorów wpłynie z kolei na siłę zapachu
- etylowy szczawian citronellylu oraz cyklopentadekanolid - przykład związków o różnej budowie chemicznej i podobnym zapachu - zbliżony do siebie zapach piżma
Wg teori o. związki te przyjmują w warunkach pokojowych podobną konformację i dlatego posiadają podobny aromat
- związki o zapachu piżma: należą do bardzo rożnych strukturalnie grup chemicznych (związki policykliczne, nitrowe pochodne benzenu oraz makrocykle), posiadają atom tlenu w postaci grupy karbonylowej lub hydroksylowej oraz duży człon hydrofobowy, zapach odkryty przypadkowo a nie poprzez planowaną syntezę.
- związki o zapachu ambry : naturalna jest bardzo droga i rzadka, różnorodność budowy chemicznej związków wykazujących ten aromat, spośród 8 możliwych stereoizomerów tylko 4 wykazują zapach ambry
- wg. Teorii odotypów człowiek z dużym prawdopodobieństwem może określić obecność określonych grup funkcyjnych w związkach chemicznych: grupa -SH będzie pachnieć siarkowo, -OH - spirytus, -CN np. dodatek metalicznego charakteru do zapachu migdałów
- jeśli człowiek jest w stanie określić zw.chem. to aparat receptorowy musi w jakiś sposób być wyczulony na niewielkie zmiany w strukturach elektronowych grup funkcyjnych
- nie zawsze są to prawidłowe przypuszczenia
- problem zapachu małych cząsteczek gazowych - mogą tworzyć wiele połączeń w postaci np. wiązań wodorowych, zatem dużych stężeniach powinny pachnieć podobnie a tak nie jest
Teoria nie wyjaśnia zapachu enancjomerów:
- niektóre pary wykazują bardzo podobne, jeśli nie identyczne zapachy a inne mają zupełnie różne aromaty
- wg twórców tej teorii - receptory węchowe są chiralne, więc będą różnie odbierać zapachy związków optycznie czynnych, zatem w aparacie nosowym istnieją dwie klasy receptorów - jeśli para enancjomerów ma ten sam zapach to powinny one w ten sam sposób pobudzać obydwa receptory.
TEORIA WIBRACYJNA
Duża zaletą w odniesieniu do poprzedniej teorii jest bardzo duża możliwość przewidywania zapachu molekuł.
- Turin podzielił spektrum częstości drgań cząsteczek na 4 obszary, w których identyfikacja pasm widm wystarczy do określenia aromatu z dużym prawdopodobieństwem
- t.w. nigdy w prosty sposób nie zdefiniowała fałszywie rodzaju zapachu
- ewentualne błędy autor tłumaczy błędami w literaturze określającymi aromat substancji, błędami w obliczeniach widm wibracyjnych lub błędami algorytmu
- przedstawiona metoda doskonale sprawdza się do określenia aromatu nowych związków przed syntezą, poprzez porównywanie obliczonego widma nowej substancji z widmem wzorcowego zapachu
- zdecydowanie bardziej poprawna - teoria wibracyjna
- ma istotną wade nei potrafi przewidzieć mocy zapachu oraz dlaczego niektóre substancje w ogóle go nie mają
Sugestia Turina i Yoshii : rodzaj zapachu jest przewidywany na podstawach teorii wibracyjnej, natomiast jego moc na podstawach teorii odotypów.
Octan etylu, Otrzymywany w wyniku estryfikacji etanolu kwasem octowym (konieczny dodatek kwaśnego katalizatora) lub bezwodnikiem octowym:
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O
HCOOC3H7 + H2O → HCOOH + C3H7OH mrówczan propylu (kwas mrówkowy + alkohol propylowy)