Die Macht des Alpha-Pinen enthüllen: Das Geschenk der Natur verändert die Industrie und die Gesundheitslandschaft!

Alpha-Pinene CAS 2437-95-8

Pinen ist eine Reihe von ungesättigten bicyclischen Monoterpenen. In der Natur kommen zwei geometrische Isomere von Pinen vor: α-Pinen und β-Pinen. Beide Isomere sind chiral. Wie der Name schon sagt, kommt Pinen in Kiefern vor. Insbesondere ist Pinen der Hauptbestandteil des flüssigen Extrakts von Nadelbäumen. Pinen kommt auch in vielen anderen Pflanzen vor, die keine Nadelbäume sind, z. B. in der Kampferkiefer (Heterotheca) und im Großen Salbeibusch (Artemisia tridentata).

α-Pinen ist eine organische Terpenverbindung. Es ist eines von zwei Isomeren des Pinen, das andere ist β-Pinen. Es ist ein Olefin, das einen reaktiven viergliedrigen Ring enthält. Es ist in den Ölen vieler Nadelbaumarten enthalten, insbesondere in Kiefer und Tanne. Es ist auch in den ätherischen Ölen von Rosmarin (Rosmarinus officinalis) und Satureja myrtifolia (in manchen Gegenden auch als Zoufa bekannt) enthalten. In der Natur sind zwei Enantiomere bekannt; (1S,5S)- oder (-)-α-Pinen kommt häufiger in europäischen Kiefern vor, während das (1R,5R)- oder (+)-α-Isomer häufiger in Nordamerika vorkommt. Racemische Mischungen der Enantiomere finden sich in bestimmten Ölen wie Eukalyptusöl und Orangenschalenöl.

1. ALPHA-PINENE Chemische Eigenschaften

Chemische Formel: C10H16

Molare Masse: 136.238 g-mol-1

Äußeres Erscheinungsbild: Farblose transparente Flüssigkeit

Dichte: 0,858 g/ml (flüssig bei 20 °C)

Schmelzpunkt: -62,80 °C; -81,04 °F; 210,35 K[1].

Siedepunkt: 156,85 ± 4,00 °C; 314,33 ± 7,20 °F; 430,00 ± 4,00 K[1] .

Wasserlöslichkeit: Sehr gering

Löslichkeit in Essigsäure: mischbar

Löslichkeit in Ethanol: mischbar

Löslichkeit in Aceton: mischbar

Chirale Drehung ([α]D): -50,7° (1S,5S-Pinen)

Schmelzpunkt：-55 °C

Siedepunkt：155-156 °C(lit.)

Dichte：0,858 g/ml bei 25 °C(lit.)

Brechungsindex：n20/D 1.465(lit.)

Fp：90 °F

Dielektrizitätskonstante：2.6（25℃）

α-Pinen ist eine farblose, bei Raumtemperatur durchsichtige, flüchtige, wasserunlösliche Flüssigkeit mit einer speziellen bicyclischen Doppelbindungsstruktur, die eine gute biologische Aktivität und eine einzigartige Reaktionsvielfalt aufweist. Es ist einer der wichtigsten Rohstoffe für die Synthese von Kampfer, Eiszapfen, Rosinol, Gewürzen, Harzen und anderen chemischen Produkten in den Bereichen Chemie und Atmosphärenchemie.

2. Reaktivität

Wichtige im Handel erhältliche Derivate von α-Pinen sind Linalool, Geraniol, Nerol, a-Pinen und Camphen.

α-Pinen 1 ist aufgrund des Vorhandenseins eines an das Alken angrenzenden viergliedrigen Rings aktiv. Diese Verbindung ist anfällig für Skelettumlagerungen wie die Wagner-Melwein-Umlagerung. Säuren führen in der Regel zu Umlagerungsprodukten. Konzentrierte Schwefelsäure und Ethanol liefern die wichtigsten Produkte, Pinacol 2 und seinen Ether 3, während Eisessig das entsprechende Acetat 4 liefert. Bei Verwendung verdünnter Säuren wird das Terpenhydrat 5 zum Hauptprodukt.

Bei niedrigen Temperaturen kann in Gegenwart von Diethylether ein einfaches Additionsprodukt 6a mit einem Moläquivalent wasserfreier HCl hergestellt werden, das jedoch sehr instabil ist. Bei Raumtemperatur oder in Abwesenheit von Ether sind die Hauptprodukte Benzylchlorid 6b und in geringerem Maße Rübenchlorid 6c. Lange Zeit wurde 6b (auch als "künstlicher Kampfer" bezeichnet) als "Pinenhydrochlorid" bezeichnet, bis sich herausstellte, dass es mit dem aus Camphen abgeleiteten Chlorboran identisch ist. Wird mehr Salzsäure verwendet, so werden das nichtchirale 7 (Dipentenhydrochlorid) und etwas 6b zu den Hauptprodukten. Nitrosylchlorid erzeugt in Gegenwart einer Base das Oxim 8, das zu "Pinamin" reduziert wird.9 Sowohl 8 als auch 9 sind stabile Verbindungen mit intakten viergliedrigen Ringen, die bei der Bestimmung dieses wichtigen Bestandteils des Pinengerüsts von großem Nutzen waren.

Unter aeroben Oxidationsbedingungen sind die wichtigsten Oxidationsprodukte Pinenoxid, Veratrolperoxid, Veratrol und Verbenon.

3. Die Rolle in der Atmosphäre

Monoterpene, von denen α-Pinen eine der wichtigsten Arten ist, werden von der Vegetation in großen Mengen freigesetzt, und diese Freisetzung wird durch Temperatur und Lichtintensität beeinflusst. In der Atmosphäre reagiert α-Pinen mit Ozon, Hydroxylradikalen oder NO3-Radikalen,[Vollzitat erforderlich] um schwerflüchtige Substanzen zu erzeugen, die teilweise an vorhandenen Aerosolen kondensieren und so sekundäre organische Aerosole bilden. Dies wurde in vielen Laborversuchen mit Monoterpenen und Sesquiterpenen nachgewiesen. Die eindeutig identifizierten Produkte von α-Pinen sind Pinaldehyd, n-Pinaldehyd, Pinenoinsäure, Pinenoinsäure und Pinoleinsäure.

4. β-Pinen Verwendungen und Synthesemethoden

A. Anti-Tumor-Wirkung

Zhang Z et al. In der Studie über die Wirkung von α-Pinen auf nicht-kleinzelligen Lungenkrebs behandelte α-Pinen synergistisch A549-Zellen mit Paclitaxel, was die Wirksamkeit von Paclitaxel bei der Unterdrückung von Tumoren durch die Methode der kombinierten Medikation erhöhen konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass α-Pinen in der Lage war, die Apoptose von Tumorzellen signifikant zu fördern. Dies war hauptsächlich auf den synergistischen Effekt bei gleichzeitiger Verabreichung mit Paclitaxel zurückzuführen. Eine weitere Untersuchung des Mechanismus zeigte, dass α-Pinen in Kombination mit Paclitaxel in der Lage war, einen signifikanten Anstieg des Anteils der Zellen in der G0/G1-Phase zu bewirken, und dass es zu Veränderungen der zellulären morphologischen Merkmale kam, wie z. B. Veränderungen der Chromatin-Sequestrierung und der Kernfragmentierung, um die Apoptose in den Tumorzellen zu bewirken.

B. Anti-Pilz-Wirkung

Die Zellwand von Candida albicans besteht hauptsächlich aus Chitin, Glukose und Mannan, die chemische Zusammensetzung der Zellmembran ist hauptsächlich Ergosterol, und die Nukleinsäure ist hauptsächlich DNA und eine kleine Menge RNA. die Synthese dieser Komponenten kann zum Tod der Bakterienzellen führen. Xia Zhongdi et al. in der Studie festgestellt, dass α-Pinen auf Candida albicans Zellwand in der Butyl-, Polysaccharid-Synthese, die Synthese von Ergosterol in der Zellmembran und die Synthese von Nukleinsäuren DNA und RNA haben offensichtliche hemmende Wirkung, einschließlich der Hemmung der Ergosterol-Synthese ist deutlicher.Pichette A und andere Studien haben auch festgestellt, dass α-Pinen hat eine entzündungshemmende, antibakterielle, antioxidative Wirkung.

C. Anti-allergisch und verbessern die Rolle von Geschwüren

In Nam SY et al. Studie über die hemmende Wirkung von α-Pinen auf allergische Rhinitis bei Mäusen, festgestellt, dass Milz-Lymphozyten IL-4 Ausdruck verringert, Nasenschleimhaut in der IgE, α-TNF, ICAM-1 und Makrophagen entzündliches Protein-2 verringert. Eosinophile und Mastzellen, die bei Mäusen in vivo erhöht waren, wurden nach der Behandlung mit α-Pinen ebenfalls deutlich reduziert. Darüber hinaus hemmte α-Pinen in einer Studie über die Wirkung von α-Pinen auf die menschliche Mastzelllinie HMC-1 nach der Sensibilisierung die Aktivitäten von phosphoryliertem RIP2, IKK-β, NF-κB und Caspase-1. Daher wird α-Pinen als antiallergischer Wirkstoff angesehen.

In der Studie zur Verbesserung von Geschwüren, Pinheiro Mde A et al. Öl extrahiert α-Pinen behandelt Magengeschwüre bei Mäusen und festgestellt, dass zeigen, α-Pinen hat erhebliche Anti-Geschwür-Aktivität.

5. Eigenschaften und Verwendungszwecke

α-Pinen ist in hohem Maße bioverfügbar, mit einer 60%-Aufnahme in der Lunge und einem schnellen Metabolismus bzw. einer schnellen Umverteilung. α-Pinen hat entzündungshemmende und möglicherweise antimikrobielle Wirkungen über PGE1. Es hat eine acetylcholinesterasehemmende Wirkung und kann für das Gedächtnis nützlich sein. Es wird auch als antimikrobielles Mittel verwendet. Es hat eine acetylcholinesterasehemmende Wirkung und hilft dem Gedächtnis. Wie Camphenol, Veratrol und Pinenol ist auch (-)-α-Pinen ein positiver Modulator der GABAA-Rezeptoren. Es wirkt an der Bindungsstelle der Benzodiazepine.

α-Pinen ist die Grundlage für die Biosynthese von CB2-Liganden wie HU-308.

α-Pinen ist eines der vielen Terpene und Terpenoide, die in der Cannabispflanze vorkommen. Diese Verbindungen sind auch in hohen Konzentrationen in den fertigen getrockneten Cannabisblütenpräparaten zu finden, die gemeinhin als Marihuana bekannt sind. Es wird von Wissenschaftlern und Cannabisexperten weithin angenommen, dass diese Terpene und Terpenoide einen starken Einfluss auf den einzigartigen "Charakter" oder die "Persönlichkeit" jeder Cannabispflanze haben. Insbesondere das Alpha-Pinen soll Gedächtnisschwächen reduzieren, die häufig eine der Nebenwirkungen von THC sind. [Es ist wahrscheinlich, dass Alpha-Pinen diese Wirkung hat, weil es ein Acetylcholinesterase-Hemmer ist, eine Klasse von Verbindungen, die dafür bekannt ist, das Gedächtnis zu fördern und die Wachsamkeit zu steigern.

Alpha-Pinen trägt auch wesentlich zu den vielen verschiedenen, unverwechselbaren Geruchsmerkmalen einer breiten Palette von Cannabisarten, -sorten und -züchtungen bei.

Pinen (insbesondere α) ist der Hauptbestandteil von Terpentin, einem aus der Natur stammenden Lösungsmittel und Kraftstoff.

Die Verwendung von Pinen als Biokraftstoff in Fremdzündungsmotoren wurde untersucht. Studien haben gezeigt, dass der Heizwert von Pinen-Dimer mit dem des Düsenkraftstoffs JP-10 vergleichbar ist.

6. Biosynthese

Sowohl α-Pinen als auch β-Pinen werden durch Zyklisierung von Geranylpyrophosphat über Linalylpyrophosphat hergestellt, gefolgt vom Verlust eines Protons aus dem Carbokationsäquivalent. Forscher der Georgia Tech und des Joint Bioenergy Institute synthetisierten Pinen mithilfe eines Bakteriums.

7. Übersicht

β-Pinen ist ein bicyclisches Monoterpen. Es ist ein Isomer von α-Pinen, einem der Hauptbestandteile von Terpentin. Der Gehalt variiert je nach Art, 28% bis 35% im Terpentinöl der Sumpfkiefer (Ji'an, Jiangxi, China). Relative Molekularmasse 136, Summenformel C10H16. Molekül mit einer Cyclobutan-, einer Isopropyl- und einer extrazyklischen Doppelbindung. Es hat ähnliche chemische Eigenschaften wie α-Pinen. Farblose Flüssigkeit, Dichte (20 ℃) 0,8712, Siedepunkt 162 ~ 163 ℃. Brechungsindex (20 ℃) 1,4787, Spin (20 ℃) (in Ethanol) -22,44 ℃. Es kann für die Synthese von Linalool, Nerol, Geraniol, Laurylalkohol und dessen Ester, Nopfalkohol, Nopfacetat, Citral, violettem Keton, Citronellol und Aldehyden, Hydroxycitronellal und dessen Ester, Neo-Belladonna-Aldehyd, Neo-Belladonna-Nitril, Drachengeburtsstein, Terpenharzen usw. verwendet werden. Es ist auch ein wichtiger Rohstoff für die Synthese von Gewürzen und Aromen.

Vorbereitung

a. Die Methode zur Herstellung von hochreinem β-Pinen umfasst die folgenden Schritte:

a) Terpentin in den Reaktionskessel geben, erhitzen und schmelzen, dann absaugen;

b) Erhitzen auf 75 ℃, Destillation für 1,5 Stunden, anschließend wurde das Destillat dreimal nach der oben genannten Temperatur und Zeit wiederholt destilliert; das Destillat wurde gesammelt und beiseite gestellt;

c) die Temperatur weiter auf 160°C erhöhen, 1,2 Stunden lang destillieren und das Destillat anschließend dreimal destillieren, um β-Pinen-Rohprodukt zu erhalten;

d) das β-Pinen-Rohprodukt sammeln, in den Reaktor überführen, in die konzentrierte Schwefelsäure überführen, gleichmäßig umrühren und 1 Stunde lang reagieren lassen, um einen Teil des hochreinen β-Pinens zu erhalten; wobei das Massenverhältnis von konzentrierter Schwefelsäure zu β-Pinen-Rohprodukt 1:1 beträgt;

e) Überführung des Destillats aus Schritt B in einen Reaktor, Zugabe eines Palladiumkatalysators mit Diatomeenerde als Träger, Einstellung der Temperatur auf 180°C und isomere Reaktion während 30 Minuten, um einen weiteren Teil hochreines β-Pinen zu erhalten;

f) Kombination von hochreinem β-Pinen aus Schritt D mit hochreinem β-Pinen aus Schritt E.

b. Zweitens, fügen Sie Terpentin in den Reaktionskessel, Heizung und Schmelzen, Vakuum; Heizung auf 75 ℃, Destillation 1,5 Stunden, und dann in Übereinstimmung mit der vorstehenden Temperatur und Zeit des Destillats wiederholt Destillation 3 mal; weiterhin die Temperatur auf 160 ℃, Destillation 1 zu erhöhen.2 Stunden, und wiederholte Destillation für 2 mal, um das β-Pinen-Rohprodukt zu erhalten; sammeln Sie die β-Pinen-Rohprodukt, in den Reaktionskessel übertragen, durch die konzentrierte Schwefelsäure, gleichmäßig rühren, die Reaktion für 40 Minuten Die Reaktion wurde für 40 Minuten durchgeführt, um hochreines β-Pinen zu erhalten; das Massenverhältnis von konzentrierter Schwefelsäure zu β-Pinen-Rohprodukt war 1: 3.

8. Anwendungen

β-Pinen kann für die Synthese von Linalool, Nerol, Geraniol, Laurylalkohol und dessen Ester, Nopfalkohol, Nopfacetat, Citral, Veilchenketon, Citronella-Alkohol und -Aldehyd, Hydroxy-Citronella-Aldehyd und dessen Ester, Neo-Belladonna-Aldehyd, Neo-Belladonna-Nitril, Drachen-Geburtsstein, Terpenharzen usw. verwendet werden. Es ist ein wichtiger Rohstoff für die Synthese von Gewürzen und Aromen.v

Mit der Vertiefung der chinesischen Forschung zur Verwendung von Terpentin zur Gewinnung synthetischer Aromen steigt die Nachfrage der nachgelagerten Verwender nach Laurinsäure, und auch die Nachfrage wächst. β-Pinen-Spaltung zur Erzeugung von Laurinsäure:

Nach den folgenden Schritten: 110 Gramm β-Pinen Inhalt von 95,1% von β-Pinen-Gemisch in den Vergaser, der Beginn des Vakuums, Heizung; Vakuum-Kontrolle in der -0.075Mpa ~ -0.085MPa, die Heizung Temperatur auf 110 ℃, Kontrolle von 30 Minuten, um den Vergaser des Materials zu verdampfen, die Bildung von β-Pinen-Gas, β-Pinen-Gas in den Mischer mit 5 mal das β-Pinen-Gas-Volumen von Stickstoff für β-Pinen Cracken. β-Pinen-Gas in den Mischer und 5 mal das Volumen von β-Pinen-Gas Stickstoff zum Mischen, Mischen Temperaturregelung bei 90 ° C; nach dem Eintritt in den Vorwärmer zum Vorwärmen, Vorwärmer Gasgemisch auf 240 ° C, und dann das gemischte Gas in einem Vakuum in das Cracken Rohr mit einer Katalysatorschicht der Katalysatorschicht in die Mischung von Gasen; die Katalysatorschicht hier für den Zeolith-Molekularsieb-Katalysator; die Temperatur des Spaltrohrs entlang der axialen Richtung des Rohrkörpers wiederum in drei Die Temperatur des Spaltrohrs ist in drei axiale Abschnitte entlang des Rohrs unterteilt, und die Temperaturen an den drei Punkten sind 365℃, 460℃ und 475℃, und der Vakuumgrad des Spaltrohrs ist -0.085Mpa. Das aus dem Spaltrohr austretende Spaltprodukt wird durch zweistufige Kühlung auf weniger als 50℃ abgekühlt, um eine Flüssigkeit zu bilden und 100 g Laurin zu erhalten. Die Analyse des Laurilens zeigte, dass der Gehalt an β-Pinen 1,8%, der Gehalt an Laurilen 78,62%, die Umwandlungsrate 98,1% und die Selektivität 84,26% betrug.