Alfa-Pinenin Gücünü Ortaya Çıkarmak: Doğanın Hediyesi Endüstrileri ve Sağlık Manzaralarını Dönüştürüyor!

Alpha-Pinene CAS 2437-95-8

Pinen, bir dizi doymamış bisiklik monoterpendir. Pinenin doğada iki geometrik izomeri mevcuttur: α-pinen ve β-pinen. Her iki izomer de kiraldir. Adından da anlaşılacağı gibi, pinen çam ağaçlarında bulunur. Özellikle, pinen kozalaklı ağaçların sıvı özütünün ana bileşenidir. Pinen ayrıca kafur çamı (Heterotheca) ve büyük adaçayı (Artemisia tridentata) gibi iğne yapraklı olmayan birçok bitkide de bulunur.

α-Pinen bir terpen organik bileşiğidir. Pinenin iki izomerinden biridir, diğeri β-pinendir. Reaktif dört üyeli bir halka içeren bir olefindir. Çam ve köknar başta olmak üzere birçok iğne yapraklı ağaç türünün yağlarında bulunur. Ayrıca biberiye (Rosmarinus officinalis) ve Satureja myrtifolia (bazı bölgelerde Zoufa olarak da bilinir) uçucu yağlarında da bulunur. Doğada iki enantiyomeri bilinmektedir; (1S,5S)- veya (-)-α-pinen Avrupa çamlarında daha yaygınken, (1R,5R)- veya (+)-α izomeri Kuzey Amerika'da daha yaygındır. Enantiyomerlerin rasemik karışımları okaliptüs yağı ve portakal kabuğu yağı gibi bazı yağlarda bulunur.

1. ALFA-PİNEN Kimyasal Özellikleri

Kimyasal formülü: C10H16

Molar kütle: 136,238 g-mol-1

Görünüş: Renksiz şeffaf sıvı

Yoğunluk: 0,858 g/ml (20 °C'de sıvı)

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

Kaynama Noktası: 156.85 ± 4.00 °C; 314.33 ± 7.20 °F; 430.00 ± 4.00 K[1] .

Suda çözünürlük: Çok düşük

Asetik asitte çözünürlük: karışabilir

Etanol içinde çözünürlük: karışabilir

Asetonda çözünürlük: karışabilir

Kiral rotasyon ([α]D): -50,7° (1S,5S-pinen)

Erime noktası：-55 °C

Kaynama noktası：155-156 °C (lit.)

yoğunluk：25 °C'de 0,858 g/mL (lit.)

kırılma indisi：n20/D 1.465 (lit.)

Fp：90 °F

Dielektrik sabiti：2.6（25℃）

α-Pinen, oda sıcaklığında renksiz şeffaf bir sıvıdır, uçucudur, suda çözünmez, özel bir bisiklik çift bağ yapısı içerir, iyi biyolojik aktiviteye ve benzersiz reaksiyon çeşitliliğine sahiptir. Kimyasal ve atmosferik kimya alanlarında kafur, buzikül, rosinol, baharat, reçine ve diğer kimyasal ürünlerin sentezi için önemli hammaddelerden biridir.

2. Reaktivite

α-pinenin piyasada bulunan önemli türevleri linalool, geraniol, nerol, a-pinen ve camphene'dir.

α-Pinen 1, alkene bitişik dört üyeli bir halkanın varlığı nedeniyle aktiftir. Bu bileşik, Wagner-Melwein yeniden düzenlemesi gibi iskelet yeniden düzenlemelerine duyarlıdır. Asitler genellikle yeniden düzenleme ürünlerine yol açar. Konsantre sülfürik asit ve etanol ana ürünler olan pinakol 2 ve eterini 3 verirken, buzlu asetik asit karşılık gelen asetatı 4 verir. Seyreltik asitler kullanıldığında, terpen hidrat 5 ana ürün haline gelir.

Dietil eter varlığında düşük sıcaklıklarda, bir molar eşdeğer susuz HCl ile basit bir ekleme ürünü 6a üretilebilir, ancak bu çok kararsızdır. Oda sıcaklığında veya eter yokluğunda, ana ürünler benzil klorür 6b ve daha az ölçüde şalgam klorür 6c'dir. Uzun yıllar boyunca 6b ("yapay kafur" olarak da bilinir), kamfenden türetilen kloroboran ile özdeş olduğu gösterilinceye kadar "pinen hidroklorür" olarak anılmıştır. Daha fazla hidroklorik asit kullanılırsa, kiral olmayan 7 (dipenten hidroklorür) ve bir miktar 6b ana ürünler haline gelir. Nitrozil klorür, bir baz varlığında, "pinamine" indirgenen oksim 8'i üretir.9 Hem 8 hem de 9, sağlam dört üyeli halkalar içeren kararlı bileşiklerdir ve bu bileşikler pinen iskeletinin bu önemli bileşeninin belirlenmesinde büyük yardımcı olmuştur.

Aerobik oksidasyon koşulları altında, başlıca oksidasyon ürünleri pinen oksit, veratrol peroksit, veratrol ve verbenondur.

3. Atmosferdeki rolü

Ana türlerinden biri α-pinen olan monoterpenler, bitki örtüsünden büyük miktarlarda salınır ve bu salınımlar sıcaklık ve ışık yoğunluğundan etkilenir. Atmosferde, α-pinen ozon, hidroksil radikalleri veya NO3 radikalleri ile reaksiyona girerek[tam kaynak belirtilmeli] mevcut aerosoller üzerinde kısmen yoğunlaşan düşük uçuculukta maddeler üretir ve böylece ikincil organik aerosoller oluşturur. Bu durum monoterpenler ve seskiterpenler ile yapılan birçok laboratuvar deneyinde gösterilmiştir. α-pinenin açıkça tanımlanmış ürünleri pinaldehit, n-pinaldehit, pinenoik asit, pinenoik asit ve pinoleik asittir.

4. β-Pinen Kullanım Alanları ve Sentez Yöntemleri

A. Anti-tümör etkisi

Zhang Z ve diğerleri. α-pinenin küçük hücreli olmayan akciğer kanseri üzerindeki etkisine ilişkin çalışmada, α-pinen A549 hücrelerini paklitaksel ile sinerjik olarak tedavi etmiş ve bu da paklitakselin kombine ilaç yöntemiyle tümörleri baskılamadaki etkinliğini artırabilmiştir. Sonuçlar α-pinenin tümör hücresi apoptozunu önemli ölçüde destekleyebildiğini göstermiştir. Bunun başlıca nedeni paklitaksel ile birlikte uygulandığında ortaya çıkan sinerjik etkiydi. Mekanizmanın daha ayrıntılı incelenmesi, α-pinenin paklitaksel ile birlikte kullanıldığında, G0/G1 fazındaki hücrelerin oranında önemli bir artışa neden olduğunu ve tümör hücrelerinde apoptoz oluşumuna yol açmak için kromatin sekestrasyonu ve nükleer fragmantasyondaki değişiklikler gibi hücresel morfolojik özelliklerde değişiklikler olduğunu göstermiştir.

B. Mantar önleyici etki

Candida albicans'ın hücre duvarı esas olarak kitin, glikoz ve mannandan oluşur, hücre zarının kimyasal bileşimi esas olarak ergosteroldür ve nükleik asit esas olarak DNA ve az miktarda RNA'dır. bu bileşenlerin sentezi bakteri hücrelerinin ölümüne yol açabilir. Xia Zhongdi ve arkadaşlarının çalışmasında, α-pinenin Candida albicans hücre duvarında butil, polisakkarit sentezi, hücre zarında ergosterol sentezi ve nükleik asitlerin DNA ve RNA sentezi üzerinde, ergosterol sentezinin inhibisyonu da dahil olmak üzere belirgin inhibitör etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Pichette A ve diğer çalışmalar da α-pinenin anti-enflamatuar, antibakteriyel, antioksidan etkiye sahip olduğunu bulmuştur.

C. Anti-alerjiktir ve ülserlerin rolünü iyileştirir

Nam SY ve arkadaşlarının farelerde α-pinenin alerjik rinit üzerindeki inhibitör etkisi üzerine yaptıkları çalışmada, dalak lenfosit IL-4 ekspresyonunun azaldığı, burun mukozasında IgE, α-TNF, ICAM-1 ve makrofaj inflamatuar protein-2'nin azaldığı bulunmuştur. Farelerde in vivo olarak artmış olan eozinofiller ve mast hücreleri de α-pinen tedavisinden sonra önemli ölçüde azalmıştır. Buna ek olarak, α-pinenin insan mast hücre hattı HMC-1 üzerindeki etkisine ilişkin bir çalışmada, α-pinen, duyarlılaştırma sonrasında fosforile RIP2, IKK-β, NF-κB ve kaspaz-1 aktivitelerini inhibe etmiştir. Bu nedenle, α-pinen anti-alerjik bir ajan olarak kabul edilir.

Ülserlerin iyileştirilmesi çalışmasında, Pinheiro Mde A ve ark. yağ ekstraktı α-pinen farelerde gastrik ülserleri tedavi etmiş ve α-pinenin önemli bir anti-ülser aktivitesine sahip olduğunu göstermiştir.

5. Özellikleri ve Kullanım Alanları

α-Pinen, 60% akciğer alımı ve hızlı metabolizma veya yeniden dağılım ile biyoyararlanımı yüksektir. α-Pinen, PGE1 aracılığıyla anti-enflamatuar ve muhtemelen antimikrobiyal etkilere sahiptir. Asetilkolinesteraz inhibitör aktivitesine sahiptir ve hafıza için faydalı olabilir. Antimikrobiyal ajan olarak da kullanılır. Asetilkolinesteraz inhibitörü aktivitesine sahiptir ve hafızaya yardımcı olur. Kampenol, veratrol ve pinenol gibi, (-)-α-pinen de GABAA reseptörlerinin pozitif bir modülatörüdür. Benzodiazepinlerin bağlanma bölgesinde etki gösterir.

α-Pinen, HU-308 gibi CB2 ligandlarının biyosentezinin temelini oluşturur.

α-Pinen, kenevir bitkisinde bulunan birçok terpen ve terpenoidden biridir. Bu bileşikler, yaygın olarak marihuana olarak bilinen kurutulmuş kenevir çiçeği preparatlarında da yüksek seviyelerde bulunur. Bilim insanları ve kenevir uzmanları tarafından bu terpenlerin ve terpenoidlerin her kenevir bitkisinin kendine özgü "karakteri" veya "kişiliği" üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğuna inanılmaktadır. özellikle alfa-pinenin, genellikle THC'nin yan etkilerinden biri olan hafıza eksikliklerini azalttığına inanılmaktadır. [Alfa-pinenin bu aktiviteye sahip olması muhtemeldir çünkü hafızaya yardımcı olduğu ve uyanıklığı artırdığı bilinen bir bileşik sınıfı olan bir asetilkolinesteraz inhibitörüdür.

Alfa-pinen ayrıca çok çeşitli kenevir türlerinin, çeşitlerinin ve kültürlerinin birçok farklı, ayırt edici koku özelliklerine önemli ölçüde katkıda bulunur.

Pinen (özellikle α), doğadan elde edilen bir çözücü ve yakıt olan terebentinin ana bileşenidir.

Pinenin kıvılcım ateşlemeli motorlarda biyoyakıt olarak kullanımı araştırılmıştır. Çalışmalar, pinen dimerinin kalorifik değerinin jet yakıtı JP-10 ile karşılaştırılabilir olduğunu göstermiştir.

6. Biyosentez

Hem α-pinen hem de β-pinen, geranil pirofosfatın linalil pirofosfat yoluyla siklizasyonu ve ardından karbokatyon eşdeğerinden bir proton kaybı ile üretilir. Georgia Tech ve Ortak Biyoenerji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar bir bakteri kullanarak pinen sentezlediler.

7. Genel Bakış

β-Pinen bir bisiklik monoterpendir. Terebentinin ana bileşenlerinden biri olan α-pinenin bir izomeridir. İçeriği türe bağlı olarak değişir, sulak alan çamının (Ji'an, Jiangxi, Çin) terebentin yağında 28% ila 35%. Bağıl moleküler kütle 136, moleküler formül C10H16. siklobütan, izopropil ve ekstrasiklik çift bağ içeren molekül. α-pinen ile benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Renksiz sıvı, yoğunluk (20 ℃) 0.8712, kaynama noktası 162 ~ 163 ℃. Kırılma indisi (20 ℃) 1.4787, spin (20 ℃) (etanol içinde) -22.44 ℃. Linalool, nerol, geraniol, lauril alkol ve esterleri, nopf alkol, nopf asetat, sitral, menekşe keton, sitronellol ve aldehitler, hidroksisitronellal ve esterleri, neo-belladonna aldehit, neo-belladonna nitril, ejderha doğum taşı, terpen reçineleri ve benzerlerinin sentezi için kullanılabilir. Ayrıca baharat ve aroma sentezi için önemli bir hammaddedir.

Hazırlık

a. Yüksek saflıkta β-pinen hazırlama yöntemi aşağıdaki adımları içerir:

a) Reaksiyon kazanına terebentin ekleyin, ısıtın ve eritin ve vakumlayın;

b) 75 ℃'ye ısıtılmış, 1,5 saat damıtılmış ve ardından damıtık yukarıda belirtilen sıcaklık ve süreye göre 3 kez tekrar tekrar damıtılmıştır; damıtık toplanmış ve bir kenara bırakılmıştır;

c) sıcaklığı 160°C'ye yükseltmeye devam edin, 1,2 saat boyunca damıtın ve ardından β-pinen ham ürünü elde etmek için damıtığı 3 kez tekrar tekrar damıtın;

d) Söz konusu β-pinen ham ürününü toplayın, reaktöre aktarın, konsantre sülfürik asidin içine geçirin, eşit şekilde karıştırın ve bir parça yüksek saflıkta β-pinen elde etmek için 1 saat boyunca reaksiyona sokun; burada konsantre sülfürik asidin β-pinen ham ürününe kütle oranı 1:1'dir;

e) B adımındaki distilatın bir reaktöre aktarılması, taşıyıcı olarak diyatomlu toprak ile bir paladyum katalizörü eklenmesi, sıcaklığın 180°C'ye ayarlanması ve yüksek saflıkta β-pinenin başka bir kısmını elde etmek için 30 dakika boyunca izomerik olarak reaksiyona sokulması;

f) D adımı yüksek saflıkta β-pinen ile E adımı yüksek saflıkta β-pinenin birleştirilmesi.

b. İkinci olarak, reaksiyon kazanına terebentin eklenir, ısıtılır ve eritilir, vakumlanır; 75 ℃'ye ısıtılır, 1,5 saat damıtılır ve daha sonra yukarıdaki sıcaklık ve damıtma süresine uygun olarak 3 kez damıtma tekrarlanır; sıcaklığı 160 ℃'ye yükseltmeye devam edilir, damıtma 1.2 saat ve β-pinen ham ürününü elde etmek için 2 kez tekrarlanan damıtma; söz konusu β-pinen ham ürününü toplayın, konsantre sülfürik asit yoluyla reaksiyon kazanına aktarın, eşit şekilde karıştırın, 40 dakika boyunca reaksiyon Yüksek saflıkta β-pinen elde etmek için reaksiyon 40 dakika boyunca gerçekleştirildi; konsantre sülfürik asidin β-pinen ham ürününe kütle oranı 1: 3 idi.

8. Uygulamalar

β-Pinen, linalool, nerol, geraniol, lauril alkol ve esterleri, nopf alkol, nopf asetat, sitral, menekşe keton, sitronella alkol ve aldehit, hidroksi sitronella aldehit ve esterleri, neo-belladonna aldehit, neo-belladonna nitril, ejderha doğum taşı, terpen reçineleri ve benzerlerinin sentezi için kullanılabilir. Baharat ve aroma sentezi için önemli bir hammaddedir.v

Çin'in sentetik aromaları elde etmek için terebentin kullanımına yönelik araştırmalarını derinleştirmesiyle birlikte, laurik aside yönelik alt kullanıcı talebi artmakta ve talep de büyümektedir. Laurik asit üretmek için β-Pinen bölünmesi:

Aşağıdaki adımlara göre: 110 gram β-pinen içeriği 95.1% β-pinen karışımının karbüratöre konulması, vakum başlangıcı, ısıtma; -0.075Mpa ~ -0.085MPa'da vakum kontrolü, ısıtma sıcaklığı 110 ℃, malzemenin karbüratörünü buharlaştırmak için 30 dakika kontrol, β-pinen gazı oluşumu, β-pinen gazı, β-pinen kırılması için β-pinen gazı hacminin 5 katı nitrojen ile karıştırıcıya. Karıştırıcıya β-pinen gazı ve karıştırma için β-pinen gazı azot hacminin 5 katı, 90 ° C'de karıştırma sıcaklığı kontrolü; ön ısıtma için ön ısıtıcıya girdikten sonra, ön ısıtıcı gaz karışımı 240 ° C'ye ve daha sonra karıştırılmış gaz bir vakum içinde bir katalizör tabakası katalizör tabakası ile çatlama tüpüne gaz karışımına; zeolit moleküler elek katalizörü için buradaki katalizör tabakası; tüp gövdesinin eksenel yönü boyunca çatlama tüpünün sıcaklığı üçe dönüşür Çatlama tüpünün sıcaklığı tüp boyunca üç eksenel bölüme ayrılır ve üç noktadaki sıcaklıklar 365 ℃, 460 ℃ ve 475 ℃ ve çatlama tüpünün vakum derecesi -0'dır.085Mpa'dır. Çatlatma tüpünden çıkan çatlatma ürünü, 100 g laurik alken elde etmek için bir sıvı oluşturmak üzere iki aşamalı soğutma ile 50 ℃'nin altına soğutulur. Laurilenin analizi, β-pinen içeriğinin 1.8%, laurilen içeriğinin 78.62%, dönüşüm oranının 98.1% ve seçiciliğin 84.26% olduğunu göstermiştir.