Découvrir le pouvoir de l'alpha-pinène : Le cadeau de la nature transforme les industries et les paysages de la santé !

Alpha-Pinène CAS 2437-95-8

Le pinène est une série de monoterpènes bicycliques insaturés. Deux isomères géométriques du pinène existent dans la nature : l'α-pinène et le β-pinène. Ces deux isomères sont chiraux. Comme son nom l'indique, le pinène se trouve dans les pins. Plus précisément, le pinène est le principal composant de l'extrait liquide des conifères. Le pinène est également présent dans de nombreuses plantes non conifères, telles que le pin camphrier (Heterotheca) et l'armoise (Artemisia tridentata).

L'α-pinène est un composé organique terpénique. C'est l'un des deux isomères du pinène, l'autre étant le β-pinène. Il s'agit d'une oléfine contenant un anneau réactif à quatre membres. On le trouve dans les huiles de nombreuses espèces de conifères, en particulier le pin et le sapin. On le trouve également dans les huiles essentielles de romarin (Rosmarinus officinalis) et de Satureja myrtifolia (également connue sous le nom de Zoufa dans certaines régions). Deux énantiomères sont connus dans la nature ; l'isomère (1S,5S)- ou (-)-α-pinène est plus courant chez les pins européens, tandis que l'isomère (1R,5R)- ou (+)-α est plus courant en Amérique du Nord. On trouve des mélanges racémiques d'énantiomères dans certaines huiles, comme l'huile d'eucalyptus et l'huile d'écorce d'orange.

1. ALPHA-Propriétés chimiques du pinène

Formule chimique : C10H16

Masse molaire : 136,238 g-mol-1

Aspect : Liquide transparent incolore

Densité : 0,858 g/ml (liquide à 20 °C)

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

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

Solubilité dans l'eau : Très faible

Solubilité dans l'acide acétique : miscible

Solubilité dans l'éthanol : miscible

Solubilité dans l'acétone : miscible

Rotation chirale ([α]D) : -50,7° (1S,5S-pinène)

Point de fusion：-55 °C

Point d'ébullition：155-156 °C(lit.)

densité：0,858 g/mL à 25 °C(lit.)

indice de réfraction：n20/D 1.465(lit.)

Fp：90 °F

Constante diélectrique：2.6（25℃）

L'α-pinène est un liquide transparent incolore à température ambiante, volatil, insoluble dans l'eau, contenant une structure spéciale de double liaison bicyclique, avec une bonne activité biologique et une diversité de réaction unique. C'est l'une des matières premières importantes pour la synthèse du camphre, du glaçon, du rosinol, de l'épice, de la résine et d'autres produits chimiques dans les domaines de la chimie et de la chimie atmosphérique.

2. Réactivité

Les principaux dérivés de l'α-pinène disponibles dans le commerce sont le linalol, le géraniol, le nérol, l'a-pinène et le camphène.

L'α-pinène 1 est actif en raison de la présence d'un anneau à quatre membres adjacent à l'alcène. Ce composé est susceptible de subir des réarrangements squelettiques tels que le réarrangement de Wagner-Melwein. Les acides conduisent généralement à des produits de réarrangement. L'acide sulfurique concentré et l'éthanol donnent les principaux produits, le pinacol 2 et son éther 3, tandis que l'acide acétique glacial donne l'acétate correspondant 4. Lorsque des acides dilués sont utilisés, l'hydrate de terpène 5 devient le produit principal.

A basse température, en présence d'éther diéthylique, un produit d'addition simple 6a peut être produit avec un équivalent molaire de HCl anhydre, mais il est très instable. À température ambiante, ou en l'absence d'éther, les principaux produits sont le chlorure de benzyle 6b et, dans une moindre mesure, le chlorure de navette 6c. Pendant de nombreuses années, le 6b (également connu sous le nom de "camphre artificiel") a été appelé "chlorhydrate de pinène" jusqu'à ce qu'il soit démontré qu'il est identique au chloroborane dérivé du camphène. Si l'on utilise davantage d'acide chlorhydrique, le produit non chiral 7 (chlorhydrate de dipentène) et un peu de 6b deviennent les principaux produits. Le chlorure de nitrosyle, en présence d'une base, produit l'oxime 8, qui se réduit en "pinamine".9 Les composés 8 et 9 sont tous deux stables et contiennent des anneaux à quatre membres intacts, et ces composés ont été d'une grande aide pour déterminer ce composant important du squelette du pinène.

Dans des conditions d'oxydation aérobie, les principaux produits d'oxydation sont l'oxyde de pinène, le peroxyde de vératrole, le vératrol et la verbénone.

3. Rôle dans l'atmosphère

Les monoterpènes, dont l'α-pinène est l'une des principales espèces, sont libérés en grandes quantités par la végétation, et ces libérations sont affectées par la température et l'intensité lumineuse. Dans l'atmosphère, l'α-pinène réagit avec l'ozone, les radicaux hydroxyles ou les radicaux NO3,[full citation needed] pour produire des substances peu volatiles qui se condensent partiellement sur les aérosols existants, créant ainsi des aérosols organiques secondaires. Ce phénomène a été démontré dans de nombreuses expériences de laboratoire avec des monoterpènes et des sesquiterpènes. Les produits clairement identifiés de l'α-pinène sont le pinaldéhyde, le n-pinaldéhyde, l'acide pinénoïque, l'acide pinénoïque et l'acide pinoléique.

4. Utilisation du β-pinène et méthodes de synthèse

A. Effet anti-tumoral

Zhang Z et al. Dans l'étude de l'effet de l'α-pinène sur le cancer du poumon non à petites cellules, l'α-pinène a traité en synergie les cellules A549 avec le paclitaxel, ce qui pourrait augmenter l'efficacité du paclitaxel dans la suppression des tumeurs par la méthode de la médication combinée. Les résultats ont montré que l'α-pinène était capable de promouvoir de manière significative l'apoptose des cellules tumorales. Ce résultat est principalement dû à l'effet synergique de l'α-pinène lorsqu'il est administré en association avec le paclitaxel. Une étude plus approfondie du mécanisme a montré que l'α-pinène, lorsqu'il est utilisé en association avec le paclitaxel, est capable de provoquer une augmentation significative de la proportion de cellules en phase G0/G1, ainsi que des altérations des caractéristiques morphologiques cellulaires, telles que des changements dans la séquestration de la chromatine et la fragmentation nucléaire, afin de conduire à la génération de l'apoptose dans les cellules tumorales.

B. Effet antifongique

La paroi cellulaire de Candida albicans est principalement composée de chitine, de glucose et de mannane, la composition chimique de la membrane cellulaire est principalement constituée d'ergostérol, et l'acide nucléique est principalement constitué d'ADN et d'une petite quantité d'ARN. Xia Zhongdi et al. ont constaté que l'α-pinène sur la paroi cellulaire de Candida albicans dans la synthèse du butyle, des polysaccharides, la synthèse de l'ergostérol dans la membrane cellulaire et la synthèse des acides nucléiques ADN et ARN ont un effet inhibiteur évident, y compris l'inhibition de la synthèse de l'ergostérol est plus évidente.Pichette A et d'autres études ont également constaté que l'α-pinène a un effet anti-inflammatoire, antibactérien et antioxydant.

C. Anti-allergique et améliore le rôle des ulcères

Dans l'étude de Nam SY et al. sur l'effet inhibiteur de l'α-pinène sur la rhinite allergique chez les souris, il a été constaté que l'expression de l'IL-4 des lymphocytes spléniques diminuait, que la muqueuse nasale présentait moins d'IgE, d'α-TNF, d'ICAM-1 et de protéine inflammatoire de macrophage-2. Les éosinophiles et les mastocytes, qui ont augmenté chez les souris in vivo, ont également été réduits de manière significative après un traitement à l'α-pinène. En outre, dans une étude de l'action de l'α-pinène sur la lignée de mastocytes humains HMC-1, l'α-pinène a inhibé les activités de RIP2 phosphorylé, IKK-β, NF-κB et caspase-1 après sensibilisation. L'α-pinène est donc considéré comme un agent anti-allergique.

Dans l'étude de l'amélioration des ulcères, Pinheiro Mde A et al. ont traité des ulcères gastriques chez des souris avec de l'huile extraite d'α-pinène et ont constaté que l'α-pinène avait une activité anti-ulcéreuse significative.

5. Propriétés et utilisations

L'α-Pinène est hautement biodisponible, avec une absorption pulmonaire 60% et un métabolisme ou une redistribution rapide. L'α-pinène a des effets anti-inflammatoires et peut-être antimicrobiens par l'intermédiaire de la PGE1. Il a une activité inhibitrice de l'acétylcholinestérase et peut être utile pour la mémoire. Il est également utilisé comme agent antimicrobien. Il a une activité inhibitrice de l'acétylcholinestérase et aide à la mémoire. Comme le camphénol, le vératrol et le pinénol, le (-)-α-pinène est un modulateur positif des récepteurs GABAA. Il agit sur le site de liaison des benzodiazépines.

L'α-Pinène est à la base de la biosynthèse des ligands CB2 tels que le HU-308.

L'α-Pinène est l'un des nombreux terpènes et terpénoïdes présents dans la plante de cannabis. Ces composés sont également présents en grande quantité dans les préparations finies de fleurs de cannabis séchées, communément appelées marijuana. Les scientifiques et les experts du cannabis sont largement convaincus que ces terpènes et terpénoïdes ont une forte influence sur le "caractère" ou la "personnalité" unique de chaque plante de cannabis. L'alpha-pinène en particulier réduirait les déficits de mémoire, qui sont souvent l'un des effets secondaires du THC[citation nécessaire]. [Il est probable que l'alpha-pinène ait cette activité parce qu'il est un inhibiteur de l'acétylcholinestérase, qui est une classe de composés connus pour aider la mémoire et augmenter la vigilance.

L'alpha-pinène contribue également de manière significative aux nombreuses caractéristiques olfactives différentes et distinctives d'un large éventail d'espèces, de variétés et de cultivars de cannabis.

Le pinène (surtout α) est le principal composant de l'essence de térébenthine, un solvant et un combustible d'origine naturelle.

L'utilisation du pinène comme biocarburant dans les moteurs à allumage commandé a été étudiée. Des études ont montré que le pouvoir calorifique du dimère de pinène est comparable à celui du carburéacteur JP-10.

6. Biosynthèse

L'α-pinène et le β-pinène sont tous deux produits par cyclisation du pyrophosphate de géranyle à travers le pyrophosphate de linalyle, suivie de la perte d'un proton de l'équivalent carbocation. Des chercheurs de Georgia Tech et du Joint Bioenergy Institute ont synthétisé le pinène à l'aide d'une bactérie.

7. Vue d'ensemble

Le β-pinène est un monoterpène bicyclique. C'est un isomère de l'α-pinène, l'un des principaux composants de l'essence de térébenthine. Sa teneur varie selon les espèces, de 28% à 35% dans l'huile de térébenthine de pin des zones humides (Ji'an, Jiangxi, Chine). Masse moléculaire relative 136, formule moléculaire C10H16. molécule avec un cyclobutane, un isopropyle et une double liaison extracyclique. Ses propriétés chimiques sont similaires à celles de l'α-pinène. Liquide incolore, densité (20 ℃) 0,8712, point d'ébullition 162 ~ 163 ℃. Indice de réfraction (20 ℃) 1,4787, spin (20 ℃) (dans l'éthanol) -22,44 ℃. Il peut être utilisé pour la synthèse du linalol, du nérol, du géraniol, de l'alcool laurique et de ses esters, de l'alcool nopf, de l'acétate nopf, du citral, de la cétone violette, du citronellol et des aldéhydes, de l'hydroxycitronellal et de ses esters, de l'aldéhyde néo-belladone, du nitrile néo-belladone, de la pierre de naissance du dragon, des résines terpéniques et ainsi de suite. Il s'agit également d'une matière première importante pour la synthèse d'épices et d'arômes.

Préparation

a. La méthode de préparation du β-pinène de haute pureté comprend les étapes suivantes :

a) Ajouter l'essence de térébenthine dans la marmite de réaction, chauffer et faire fondre, puis mettre sous vide ;

b) chauffage à 75 ℃, distillation pendant 1,5 heure, puis distillation répétée 3 fois selon la température et la durée susmentionnées ; le distillat a été recueilli et mis de côté ;

c) continuer à augmenter la température jusqu'à 160°C, distiller pendant 1,2 heure, puis distiller le distillat de façon répétée pendant 3 fois pour obtenir le produit brut β-pinène ;

d) recueillir ledit produit β-pinène brut, le transférer dans le réacteur, le faire passer dans l'acide sulfurique concentré, l'agiter uniformément et le faire réagir pendant 1 heure pour obtenir une partie du β-pinène de haute pureté ; le rapport de masse entre l'acide sulfurique concentré et le produit β-pinène brut étant de 1:1 ;

e) Transférer le distillat de l'étape B dans un réacteur, ajouter un catalyseur au palladium avec de la terre de diatomée comme support, ajuster la température à 180°C, et réagir isomériquement pendant 30 minutes pour obtenir une autre partie de β-pinène de haute pureté ;

f) Combinaison du β-pinène de haute pureté de l'étape D avec le β-pinène de haute pureté de l'étape E.

b. Deuxièmement, ajouter de la térébenthine dans la bouilloire de réaction, chauffer et fondre, faire le vide ; chauffer à 75 ℃, distiller 1,5 heure, puis, conformément à la température et à la durée susmentionnées du distillat, répéter la distillation 3 fois ; continuer à augmenter la température jusqu'à 160 ℃, distiller 1.2 heures, et distillation répétée 2 fois, pour obtenir le produit brut β-pinène ; recueillir ledit produit brut β-pinène, transféré dans la bouilloire de réaction, à travers l'acide sulfurique concentré, en agitant uniformément, la réaction pendant 40 minutes La réaction a été effectuée pendant 40 minutes pour obtenir un β-pinène de haute pureté ; le rapport de masse de l'acide sulfurique concentré au produit brut β-pinène était de 1:3.

8. Applications

Le β-pinène peut être utilisé pour la synthèse du linalol, du nérol, du géraniol, de l'alcool laurique et de ses esters, de l'alcool nopf, de l'acétate nopf, du citral, de la cétone violette, de l'alcool et de l'aldéhyde de citronnelle, de l'aldéhyde hydroxy-citronnelle et de ses esters, de l'aldéhyde de néo-belladone, du nitrile de néo-belladone, de la pierre de naissance du dragon, des résines terpéniques, etc. Il s'agit d'une matière première importante pour la synthèse d'épices et d'arômes.v

Avec l'approfondissement de la recherche chinoise sur l'utilisation de la térébenthine pour extraire des arômes synthétiques, la demande d'acide laurique par les utilisateurs en aval augmente, et la demande augmente également. Clivage du β-pinène pour générer de l'acide laurique :

Selon les étapes suivantes : 110 grammes de β-pinène contenu de 95,1% de mélange de β-pinène dans le carburateur, le début du vide, le chauffage ; contrôle du vide dans le -0,075Mpa ~ -0,085MPa, la température de chauffage à 110 ℃, contrôle de 30 minutes pour évaporer le carburateur de la matière, la formation de β-pinène gazeux, β-pinène gazeux dans le mélangeur avec 5 fois le volume de β-pinène gazeux d'azote pour le craquage de β-pinène. Le β-pinène gazeux entre dans le mélangeur et 5 fois le volume de β-pinène gazeux d'azote pour le mélange, le contrôle de la température de mélange à 90 ° C ; après avoir pénétré dans le préchauffeur pour le préchauffage, le mélange de gaz du préchauffeur à 240 ° C, puis le gaz mélangé dans un vide dans le tube de craquage avec une couche de catalyseur de la couche de catalyseur dans le mélange de gaz ; la couche de catalyseur ici pour le catalyseur de tamis moléculaire zéolite ; la température du tube de craquage le long de la direction axiale du corps de tube dans le tour en trois La température du tube de craquage est divisée en trois sections axiales le long du tube, et les températures aux trois points sont 365℃, 460℃ et 475℃, et le degré de vide du tube de craquage est -0.085Mpa. Le produit de craquage sortant du tube de craquage est refroidi à moins de 50℃ par un refroidissement en deux étapes pour former un liquide et obtenir 100g d'alcène laurique. L'analyse du laurilène a montré que la teneur en β-pinène était de 1,8%, la teneur en laurilène était de 78,62%, le taux de conversion était de 98,1%, et la sélectivité était de 84,26%.