Монотерпены

Среди всех изопреноидов монотерпены наиболее распространены и представляют особую ценность для производства эфирных масел, компонентами которых они являются.

По строению углеродного скелета их подразделяют на следующие группы:

- ациклические монотерпены;

- моноциклические монотерпены;

- бициклические монотерпены.

Ациклические монотерпены обычно представлены ненасыщенными спиртами, реже альдегидами. Очень редко встречаются соединения с карбоксигруппой.

Углеродный скелет ациклических монотерпенов соответствует 2, 6-диметилоктану, рассматриваемому в качестве структурного предшественника. Ниже приведены структуры некоторых ациклических монотерпенов. В скобках указаны наиболее богатые источники этих соединений:

Эфирные масла, содержащие перечисленные выше ациклические монотерпены, используют в парфюмерии и пищевой промышленности.

Цитраль применяется в глазной практике при кератитах и конъюнктивитах. Оказывает болеутоляющее и противовоспалительное действие.

Цитраль является исходным веществом для синтеза ретинола (витамина А).

Моноциклические монотерпены. Наиболее распространёнными из этой группы являются соединения ментанового ряда:

Ментан в природе не встречается. Синтетически его можно получить гидрированием цимола (п-метилизопропилбензола):

Гидроксипроизводные ментанового ряда широко распространены, поскольку являются составными компонентами многих эфирных масел. Наибольшее практическое значение имеют ментол – ментан-3-ол, а также терпин или ментандиол-1, 8.

Ментол. В эфирном масле мяты перечной примерно 40-70% приходится на долю ментола. Получают ментол из эфирного масла мяты перечной или же гидрированием тимола:

Ментол имеет три асимметрических атома углерода (в формуле они отмечены звёздочками), поэтому обладает оптической активностью.

Применяется наружно как отвлекающее, антисептическое и противовоспалительное средство в составе мягких лекарственных форм или в виде аэрозолей для ингаляций. Внутрь назначают в качестве успокоительного средства.

Ментол используется для получения препарата «Валидол», представляющего собой раствор ментола 25% в ментиловом эфире изовалериановой кислоты. Препарат оказывает успокаивающее влияние на ЦНС и обладает умеренным рефлекторным сосудорасширяющим действием.

В промышленности ментол получают из м-крезола, который вначале алкилируется с помощью изопропилхлорида или пропанола-2, а затем образующийся тимол восстанавливается до ментола.

Далее ментол переводят в ментиловый эфир изовалериановой кислоты:

В процессе синтеза образуется смесь восьми стереоизомеров, из которой необходимый левовращающий ментол отделяют с помощью химических и физико-химических методов.

Будучи вторичным спиртом, ментол окисляется до кетона – ментона:

Ментон содержится в мятном, гераниевом и многих других эфирных маслах.

Терпин или ментандиол-1, 8. Является двухатомным спиртом. В природных эфирных маслах практически не встречается. Его получают из пинена – важнейшего компонента скипидаров (см. ниже, бициклические монотерпены). В процессе получения терпин кристаллизуется в виде моногидрата, называемого терпингидратом.

Терпингидрат применяется внутрь как отхаркивающее средство при хронических бронхитах.

При действии водоотнимающих средств на терпингидрат можно получить терпинеолы, а также цинеол:

Цинеол или эвкалиптол является внутренним простым эфиром и имеет характерный «камфарный» запах, входит в состав эфирных масел эвкалиптов (до 70%), цитварной полыни (до 80%), благородного лавра (до 50%).

Терпинеолы имеют приятный запах: α -терпинеол – запах сирени; β -терпинеол – запах гиацинта.

При дегидратации α -терпинеола образуется сложная смесь изомерных ментадиенов – лимонен, терпинолен, ментадиен, терпинены, структуры которых были приведены выше.

Оптически активные формы лимонена входят в состав эфирных масел: (+)-лимонен содержится в цитрусовом и тминном маслах, а (-)-лимонен входит в состав живицы хвойных

Рацемат лимонена называется дипентеном. Замещённые дипентены является психоактивными веществами.

Бициклические монотерпены. Ниже представлены структуры углеводородов, лежащих в основе бициклических монотерпенов:

Большинство монотерпенов с бициклическим углеродным скелетом содержится в живицах хвойных.

Живица или терпентин представляет собой жидкую смолу, содержащуюся в смоляных ходах, пронизывающих древесину и вторичную кору сосны. По существу – это бальзам, представляющий собой раствор смолы (канифоли) в эфирном масле (скипидаре).

Очищенный скипидар содержит до 75% пинена.

α -Пинен. Является преобладающим компонентом скипидара. Характеризуется правым вращением. Его структурный изомер – β -пинен также содержится в живице и характеризуется левым вращением. У обоих пиненов по два асимметрических углеродных атома:

Благодаря высокому содержанию в смоле хвойных, пинены служат исходными соединениями для получения многочисленных производных, в основе которых лежат бициклические монотерпены.

Выше было показано, что из α -пинена можно получить терпин и далее терпинеолы и эвкалиптол.

Значительное количество α -пинена используется в промышленности для синтеза лекарственного препарата – камфоры.

В медицинской практике используют:

- натуральную правовращающую камфору, получаемую из камфорного дерева – Cinnamomum camphora (L.) Nees et Eberm.;

- синтетическую левовращающую камфору, получаемую из пихтового масла;

- камфору рацемическую.

Потребность в камфоре не удовлетворяется природными источниками, тем более, что не во всех странах произрастает камфорное дерево. В связи с этим разработаны синтетические и полусинтетические способы получения камфоры.

Левовращающую камфору можно получить из борнилацетата, содержащегося в пихтовом масле (30-40%).

Борнилацетат получают путём фракционной перегонки масла, гидролизуют (омыляют) гидроксидом натрия, после чего окисляют и получают камфору:

Синтетическую камфору (рацемическую) можно получать из пинена, содержащегося в живице по способу В.Е. Тищенко. Пинен в присутствии катализатора – оксида титана (IV) изомеризуется в камфен, который взаимодействует с муравьиной кислотой с образованием борнилформиата. Далее борнилформиат подвергается гидролизу, а полученный спирт борнеол окисляют до камфоры. Ниже приводится общая схема синтеза по Тищенко:

Камфора является кетоном, поэтому по карбонильной группе вступает в реакции, характерные для кетонов, например, образование оксимов, фенилгидразонов и т.д.

Карбонильная группа оказывает значительное влияние на соседнюю метиленовую группу (положение С-3), повышая подвижность атомов водорода. Данное свойство используется при синтезе 3-бромкамфоры:

Камфору применяют в качестве стимулятора ЦНС и кардиотонического средства.

Бромкамфора оказывает успокаивающее действие, а также улучшает сердечную деятельность.