薄荷脑
薄荷脑(英文:Menthol),学名 5-甲基2-异丙基环己醇,又名薄荷醇,是一种类有机化合物,化学式为,为有强烈薄荷气味的无色针状或棱柱状晶体。薄荷脑微溶于水,易溶于醇、醚、三氯甲烷、冰醋等有机溶剂。薄荷脑为薄荷植物加拿大薄荷的天然提取物,也可以通过人工制备合成。在医药方面,薄荷脑主要作为清凉剂、强心剂、抗痒剂使用,同时也广泛应用于香料,芳香油,牙膏等方面
物质结构
薄荷脑有3个手性碳原子(手性中心),因此共有8个异构体,在这8个异构体中,L—薄荷脑带有强烈的薄荷气味,且具有清凉止痒的作用,D—薄荷脑则带有辛辣的刺激气味,几乎没有清凉效果,因此在作为药物、香料及牙膏等实际应用当中,以L—薄荷脑及DL—薄荷脑为主。从薄荷植物中提取的天然薄荷脑以L—薄荷脑为主。
应用领域
医药领域
薄荷脑具有抗炎药、镇痛、止痒、促透等作用,在医药方面主要作为促透剂、止痒剂和镇静剂使用。薄荷脑的促透机理在于破坏细胞间脂质,促使细胞间裂隙扩大,使得药物更容易地透过细胞间隙进行扩散。薄荷脑在促进诸多例如对乙酰氨基酚、甲硝唑、胰岛素等中西药物透过皮肤、鼻腔粘膜、胃黏膜有着显著作用。
生活领域
薄荷脑常作为牙膏,食品,香烟等用品的香料添加剂使用。在美国,作为唯一一种允许被添加进香烟中的香料添加剂,薄荷烟的销售量已经达到了25%左右,而薄荷脑是否会进一步加剧吸烟人群对香烟的依赖抑或是能起到一定的抑制作用,目前还存在争议。
考古领域
薄荷脑在考古领域也得到了相当应用。薄荷脑在考古活动中拥有土壤渗透性强,提取能力好,晶体结构受力均匀,熔点较低对文物表面的影响较小等优点,且在使用后挥发速度快,无残留,因此薄荷脑在考古届被作为一种新型的临时加固剂使用。
理化性质
薄荷脑又名薄荷醇,是一种萜类化合物,化学性质较为稳定,具有杀菌和防腐效果。薄荷脑微溶于水,易溶于醇、醚、三氯甲烷、冰醋等有机溶剂。挥发性较强,能与蒸汽一同挥发。易燃,加热分解时会释放具有刺激性的烟雾。能被氧化生成薄荷酮。
制备方法
在薄荷脑中的多个异构体中,能得到广泛的实际应用的仅有L—薄荷脑,因此在介绍以下制备方法默认为制备L—薄荷脑。在历史上,薄荷脑的制备都是通过从薄荷植物中提取获得,受到季节,天气,产量等影响,而随着薄荷脑的化学制备方法被开发出来后,薄荷脑的来源以工业化生产为主。
自然提取
通过薄荷植物提取制备薄荷脑的主要过程为:首先将薄荷植物置于水蒸气中蒸馏得到薄荷油,后在低温中冷冻数小时得到薄荷粗脑及薄荷油,最后通过常压分馏收集馏分或重结晶的方式,最终得到精制薄荷脑。
工业制备
月桂烯不对称合成
该制备方法的第一步为月桂烯与二乙基胺基锂反应得到二乙基香叶基胺,第二步利用不对称异构反应进行氢迁移,将二乙基香叶基胺异构为香茅醛烯胺,进一步加酸水解得到香茅醛,第四步在催化剂(路易斯酸或布朗酸)的作用下香茅醛闭环得到异胡薄荷醇,最后氢化得到薄荷脑。月桂烯合成制备薄荷脑的优点在于转化率高,多步产率都能达到99%以上,且催化剂可以重复利用;缺点为催化剂昂贵,步骤较多。
百里香酚合成
百里酚法以间甲酚和丙稀为原料,在路易斯酸催化下合成百里香酚,随后在Ni、Fe等金属催化剂的催化下加氢得到薄荷脑。
该方法制备工艺简单,合成步骤少。但不像月桂烯经过不对称异构后具备了选择性,百里香酚合成的薄荷脑异构体较多,后续需要经过多步繁琐的拆分回收步骤,该制备方法的总产率能达到90%。
薄荷酮合成
薄荷合成薄荷脑的主要过程为在乙醇或液氨环境, 用钠对薄荷油中的成分薄荷酮进行加氢还原,得到成品薄荷脑,该方法的选择性能达到98.6%。
除了以上几种主要工业合成方法外,薄荷脑还可以通过δ-烯、d-柠檬烯、β-蒎烯等方式进行合成。
安全事宜
毒性
薄荷脑的毒理主要为,让中枢系统先兴奋后抑制,对局部有刺激,对心脏也有抑制作用。
薄荷脑具有毒性,人中毒后主要表现为恶心、头晕、手脚发麻甚至昏迷等症状,但基本能在短时间内恢复正常。若婴幼儿鼻内,恐出先肌肉痉挛或窒息,甚至可造成呼吸及心跳停止。
参考资料
PubChem COMPOUND SUMMARY: Menthol.PubChem.2023-02-15