Karvon

Karvon
Možni konfiguraciji karvona: R in S
R-karvon
R-karvon
S-karvon
S-karvon
Imena
IUPAC ime
2-metil-5-(1-metiletenil)-cikloheksen-1-on
Druga imena
5-izopropenil-2-metil-2-cikloheksen-1-on
Identifikatorji
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.002.508
Lastnosti
C10H14O
Molska masa 150,22 g·mol−1
Videz Brezbarvna oljnata tekočina
Tališče 252 °C (486 °F; 525 K)
Vrelišče 231 °C (448 °F; 504 K)
Netopno v mrzli vodi, delno topno v vroči vodi.
Nevarnosti
Glavne nevarnosti vnetljiv
R-stavki (zastarelo) R22
S-stavki (zastarelo) S36
NFPA 704 (diamant ognja)
NFPA 704 four-colored diamondFlammability code 2: Must be moderately heated or exposed to relatively high ambient temperature before ignition can occur. Flash point between 38 and 93 °C (100 and 200 °F). E.g. diesel fuelHealth code 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
2
1
0
Sorodne snovi
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Karvon spada med terpene in je monoterpenski keton.[1] Najdemo ga lahko v eteričnih oljih kumine in navadnega kopra.[2]

Optična izomerija in vonj

Karvon je spojina, ki ima dva enantiomera: (R-)-karvon, ki diši po meti ter (S+)-karvon, ki ima vonj kumine. Vonja lahko ločimo, ker imajo vohalni receptorji kiralno skupino, ki nam omogoča ločevanje omenjenih spojin.[3] Med enantiomeroma prav tako ločijo nekatere vrste opic.[4]

Nahajališča

(S+)-karvon je glavna sestavina olja iz semen kumine (50-70 %).[5] V olju, ki ga pridobivajo iz semen navadnega kopra, se nahaja približno 40-60 % (S+)-karvona. (R-)–karvon je prisoten v olju mete (51 % in več).[6] Meta predstavlja glavni vir (R-)–karvona v naravi, industrijsko pa ga pridobivajo s pretvorbo limonena.[7]

Zgodovina

Stari Rimljani so kumino uporabljali za zdravljenje,[2] vendar takrat še niso poznali izoliranega karvona v čisti obliki. Izolacijo je prvič opravil Franz Varrentrapp leta 1841.[8] Prvotno je bil imenovan karvol , vendar sta ga Goldschmidt in Zurrer opredelila med ketone, dokler ni leta 1894 njegove strukture razjasnil Georg Wagner.[9]

Priprava in uporaba

(S+)-karvon pridobimo s frakcionirno destilacijo olja kumine. (R-)-karvon pridobivajo tako, da olju najprej dodajo vodikov sulfid, nato dodajo še natrijev hidroksid v etanolu. Sledi destilacija z vodno paro. Karvon proizvajajo sintetično, pri čemer kot izhodno spojino uporabljajo limonen nitrozoklorid. Biosinteza karvona poteka z oksidacijo limonena.
Oba enantiomera karvona se uporabljata v prehrambeni industriji za dodajanje okusa. V kmetijstvu uporabljajo predvsem (S+)-karvon, saj preprečuje kaljenje pri krompirju med shranjevanjem.[2] (R-)-karvon je uporaben kot insekticid proti komarjem ter kot pesticid.[10] Prav tako ga, zaradi vonja po meti, pogosto uporabljajo v osvežilcih zraka ter pri aromaterapiji.

Kemijske lastnosti

Redukcija

V karvonu je možna redukcija treh dvojnih vezi, pri čemer je produkt odvisen od reagentov in pogojev pri reakciji. Pri katalitičnem hidrogeniranju karvona (1) lahko nastane karvomentol (2) ali karvomenton (3). Z uporabo cinka in ocetne kisline se karvon reducira do dihidrokarvona (4). Z uporabo propan-2-ola in aluminijevega izopropoksida se reducira zgolj ketonska skupina, pri čemer nastane karvol (5). Enak produkt nastane po uporabi CeCl3 in NaBH4. Pri reakciji karvona, hidrazina in kalijevega hidroksida nastane limonen (6).

Redukcijske reakcije karvona

Oksidacija

Pri oksidaciji dobimo različne produkte. Če barijev hidroksid reagira s karvonom v prisotnosti zraka, nastane diketon (7). Vodikov peroksid oksidira karvon do epoksida (8). Pri reakciji z ozonom ter z vodno paro nastane dilakton (9). Reakcija s kalijevim permanganatom da sledeč produkt (10).

Oksidacijske reakcije karvona

Konjugirani dodatki

Karvon kot α,β-nenasičen keton lahko reagira po mehanizmu nukleofilne konjugacijske adicije. (CH3)2CuLi reagira s karvonom v prisotnosti etra. Metilna skupina se doda na trans mesto izopropilne skupine. Produkt je enolat, ki se lahko pretvori v keton ob reakciji z alil bromidom.[11]

Konjugacijska adicija

Presnova

Študije in vivo so pokazale, da se oba enantiomera pretvorita v dihidrokarvonsko ter karvonsko kislino.[12] (S+)-karvon se pretvori v (s+)-karveol, (R-)-karveol pa se tvori po redukciji (R-)-karvona z NADPH.[13] Proces se dogaja v jetrih in vključuje citokrom P450 oksidazo in trans-karveol dehidrogenazo.

Sklici in opombe

  1. ↑ Simonsen, J. L. (1953). The Terpenes. Zv. 1 (2. izd.). Cambridge: Cambridge University Press. str. 394–408.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 De Carvalho, C. C. C. R; Da Fonseca, M. M. R. "Carvone: Why and how should one bother to produce this terpene" Food Chemistry 2006, 95, 413-422.
  3. ↑ Theodore J. Leitereg; Dante G. Guadagni; Jean Harris; Thomas R. Mon; Roy Teranishi (1971). »Chemical and sensory data supporting the difference between the odors of the enantiomeric carvones«. J. Agric. Food Chem. 19 (4): 785. doi:10.1021/jf60176a035.
  4. ↑ Laska, M.; Liesen, A.; Teubner, P. American Journal of Physiology- Regulatory Integrative and Comparative Physiology, 1999, 277, R1098-R1103.
  5. ↑ Hornok, L. Cultivation and Processing of Medicinal Plants, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 1992.
  6. ↑ Chemical composition of essential oil from several species of mint (Mentha spp.), [1]
  7. ↑ Fahlbusch, Karl-Georg; Hammerschmidt, Franz-Josef; Panten, Johannes; Pickenhagen, Wilhelm; Schatkowski, Dietmar; Bauer, Kurt; Garbe, Dorothea; Surburg, Horst (2003). »Flavors and Fragrances«. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a11_141. ISBN 978-3-527-30673-2.
  8. ↑ Handwörterbuch der reinen und angewandten Chemie [Concise dictionary of pure and applied chemistry] (Braunschweig, (Germany): Friedrich Vieweg und Sohn, 1849), letnik 4, str. 686-688. [2]
  9. ↑ Georg Wagner (1894) "Zur Oxydation cyklischer Verbindungen" (On the oxidation of cyclic compounds), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin, letnik 27, str. 2270-2276.
  10. ↑ ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. »Pesticide Products; Registration Application«. Federal Register. 74 (41): 9396–9397.[mrtva povezava]
  11. ↑ Srikrishna, A.; Jagadeeswar Reddy, T. (1998). »Enantiospecific synthesis of (+)-(1S, 2R, 6S)-1, 2-dimethylbicyclo [4.3. 0] nonan-8-one and (-)-7-epibakkenolide-A«. Tetrahedron. 54 (38): 11517–11524. doi:10.1016/S0040-4020(98)00672-3. Pridobljeno 22. januarja 2008.
  12. ↑ Engel, W. (2001). »In vivo studies on the metabolism of the monoterpenes S-(+)- and R-(-)-carvone in humans using the metabolism of ingestion-correlated amounts (MICA) approach«. J. Agric. Food Chem. 49 (8): 4069–4075. doi:10.1021/jf010157q. PMID 11513712.
  13. ↑ Jager, W.; Mayer, M.; Platzer, P.; Reznicek, G.; Dietrich, H.; Buchbauer, G. (2000). »Stereoselective metabolism of the monoterpene carvone by rat and human liver microsomes«. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 52 (2): 191–197. doi:10.1211/0022357001773841. PMID 10714949.

Zunanje povezave