Mentolo

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Mentolo
formula di struttura
Menthol.jpg
Nome IUPAC
(1R,2S,5R)-2-isopropil-5-metilcicloesanolo
Nomi alternativi
(-)-mentolo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC10H20O
Massa molecolare (u)156,27 g/mol
Aspettosolido cristallino incolore
Numero CAS2216-51-5 (-)-mentolo
Numero EINECS218-690-9
PubChem16666
DrugBankDB00825
SMILES
CC1CCC(C(C1)O)C(C)C
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)0,89
Potere rotatorio specifico[𝛼]20D= –50 (etanolo, 10%)
Solubilità in acqua0,397 g/L
Temperatura di fusione41 -45 °C (314-318 K)
Temperatura di ebollizione212 °C (485 K)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma96 °C (~369 K)
Simboli di rischio chimico
irritante
attenzione
Frasi H315
Consigli P[1]

Il mentolo (o (-)-mentolo) è un alcol chirale. A temperatura ambiente si presenta come un solido bianco dall'odore caratteristico. È un composto irritante.

Estratto dall'olio essenziale della menta piperita, è usato per confezionare profumi, farmaci ed altri preparati. Il mentolo ha inoltre un potere rinfrescante[2].

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il mentolo fu scoperto più di duemila anni fa in Giappone, sebbene la menta piperita, da cui è ottenuto, venisse già usata nell'antichità come erba medicinale da Egizi, Greci e Romani. In Occidente, il mentolo è stato isolato nel 1771 da Hieronymus David Gaubius.

Produzione[modifica | modifica wikitesto]

Data la grande richiesta di mentolo[3][4], oltre all'estrazione dalla menta piperita sono state messe a punto varie vie sintetiche per produrlo[5].

Una via sintetica parte dal citronellale, il quale in seguito ad una ciclizzazione interna genera l'isopulegolo, il quale viene poi idrogenato a mentolo.

Tuttavia la ciclizzazione del citronellale porta anche alla formazione degli altri stereoisomeri, in quanto la reazione non è diastereoselettiva.

Un team guidato da Ryōji Noyori (il quale verrà insignito del premio Nobel proprio per queste ricerche) ha invece sviluppato un processo che, partendo dal mircene, permette di ottenere isopulegolo che viene idrogenato a mentolo.

Processo Takasago per la produzione di (-)-mentolo

Il mircene viene inizialmente attaccato dalla dietilammina in presenza di litio per formare un'ammina allilica. Successivamente un catalizzatore asimmetrico a base di rodio isomerizza il doppio legame allilico portando alla formazione di un'enammina, la quale subisce idrolisi per dare il (R)-citronellale. Il citronellale, in presenza di un acido di Lewis (zinco bromuro) ciclizza a (-)-isopulegolo che viene infine idrogenato a (1R,2S,5R)-(-)-mentolo[4].[5]

Il passaggio chiave è l'isomerizzazione catalitica del doppio legame che avviene in presenza di rodio legato a un legante asimmetrico (il S-BINAP), che permette di portare selettivamente verso l'enantiomero R.

Si producono con questo processo via circa 3500 tonnellate annue.

Un processo alternativo, noto come processo Haarmann-Reimer sintetizza il timolo da m-cresolo e propilene.[5][4][6]

Processo Haarmann-Reimer per la sintesi del (-)-mentolo

Il timolo viene poi idrogenato per dare la miscela dei vari stereoisomeri del mentolo. Questa miscela viene sottoposta a distillazione frazionata per estrarre il mentolo racemo, il quale viene fatto reagire con benzoato di metile per dare il benzoato di mentile. Il (-)-mentolo viene quindi ottenuto per cristalizzazione frazionata, idrolisi dell'estere e ricristalizzazione con una purezza finale del 90%.

Altre strategie di sintesi prevedono l'uso di (-)-piperitone, 3-carene, (+)-pulegone, limonene[4].

Il mentolo è uno dei monoterpenoidi della menta, in cui viene prodotto per biosintesi. Il componente (+)-pulegone è l'intermedio chiave di questa sintesi, in quanto può essere ossidato a mentofurano oppure essere ridotto a (+)-mentone o (+)-isomentone, che a sua volta per riduzione viene convertito in mentolo e acetato di mentile.

Struttura[modifica | modifica wikitesto]

Il 2-isopropil-5-metil-cicloesanolo è una molecola dotata di 3 centri chirali, che portano a 8 diversi stereoisomeri. Di questi otto stereoisomeri quattro sono forme diastereoisomere, conosciute con il nome di mentolo, neomentolo, isomentolo e neoisomentolo. Non esistendo un centro di inversione o un piano di simmetria, nessuna delle forme è una forma meso, cosicché ognuno dei quattro diastereoisomeri ha un corrispondente enantiomero. Tuttavia l'unica forma che possiede un effetto rinfrescante è l'isomero (1R-2S-3R), mentre gli altri isomeri non mostrano tale effetto.[5]

Il (-)-mentolo è il più stabile delle quattro forme: infatti presenta una configurazione "a sedia", con i sostituenti in posizione equatoriale che protendono verso l'esterno, e con il gruppo isopropile in posizione trans rispetto al gruppo alcol e metile. Questa disposizione relativa dei gruppi minimizza il loro reciproco ingombro sterico; negli altri stereoisomeri l'ingombro sterico reciproco tra i gruppi è maggiore.

Formula di struttura e struttura tridimensionale del (-)-Mentolo

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il mentolo si presenta sotto forma di cristalli aghiformi incolori dal caratteristico odore di menta. È scarsamente solubile in acqua (circa 0,05%), mentre è molto solubile in cloroformio, alcoli o eteri[7].

Appartiene alla classe dei terpenoidi (è un monoterpenoide) e, a differenza di altri composti della stessa classe (es. limonene e carvone), è presente in natura solo uno stereoisomero degli otto possibili. Gli isomeri del mentolo hanno proprietà chimiche uguali, ma differiscono in quelle proprietà che dipendono dalla posizione dei sostituenti sugli atomi di carbonio stereogenici, come l'odore e il gusto. Il motivo di questa diversità sta nel fatto che ai recettori del sistema nervoso le molecole appaiono diverse, sebbene gli atomi siano connessi nella stessa sequenza.

  • (1R,2S,5R)-(-)-mentolo: molto rinfrescante, dolce, intenso sapore di menta.
  • (1S,2R,5S)-(+)-mentolo: leggera sensazione di freddo, debole gusto alla menta con note erbacee.
  • (1R,2R,5S)-(-)-neomentolo: odore stantio, gusto di menta, fresco.
  • (1S,2S,5R)-(+)-neomentolo: leggermente fresco e rinfrescante gusto di menta.
  • (1R,2S,5S)-(-)-isomentolo: debolmente rinfrescante, odore di canfora.
  • (1S,2R,5R)-(+)-isomentolo: odore di canfora, fresco.
  • (1S,2S,5S)-(-)-neoisomentolo: lieve potere rinfrescante, odore stantio e canforaceo.
  • (1R,2R,5R)-(+)-neoisomentolo: molto poco rinfrescante, note erbacee.

Strutture degli isomeri del mentolo

Reazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il mentolo reagisce come un normale alcol secondario. Può venir ossidato da agenti come l'acido cromico, diventando un chetone, il mentone, e in altre condizioni l'ossidazione può portare alla rottura dell'anello. Il mentolo può facilmente essere disidratato per formare principalmente il 3-mentene.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il mentolo viene usato in diversi prodotti per differenti ragioni.

In medicina viene utilizzato per alleviare mal di gola, come analgesico per ridurre lievi dolori come crampi, mal di testa e strappi muscolari, essendo il mentolo un debole agonista dei recettori k-oppioidi. Inoltre è usato come decongestionante ed è presente in certi prodotti usati per curare scottature ed eritemi solari.

In apicoltura si è dimostrato efficace nella lotta contro la Varroa destructor.

Viene usato come additivo nelle sigarette per ridurre l'irritazione alla gola provocata dal fumo, in prodotti per l'igiene orale, come dentifrici e collutori, e come additivo alimentare (chewing-gum e caramelle).

Secondo uno studio condotto da alcuni ricercatori del Dipartimento di Medicina dell'Università di Padova, stimola le cellule del tessuto adiposo bianco inducendole a consumare i grassi producendo calore[8]. Si pensa che il tessuto adiposo sia dotato di recettori di temperatura indipendenti dal sistema nervoso e che quindi venga indotto un aumento di temperatura con conseguente accelerazione del metabolismo che permetterebbe il dimagrimento. Questo meccanismo è ancora agli studi.

Infine lo si può trovare nei prodotti cosmetici.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ scheda del (1R,2S,5R)-(-)-mentolo su Sigma Aldrich
  2. ^ (EN) menthol | Definition, Structure, & Uses, su Encyclopedia Britannica. URL consultato il 12 aprile 2020.
  3. ^ New Process for Menthol Production :: News :: ChemistryViews, su www.chemistryviews.org. URL consultato il 12 aprile 2020.
  4. ^ a b c d (EN) 6: Strategies in (-)-Menthol Synthesis, su Chemistry LibreTexts, 20 novembre 2014. URL consultato il 12 aprile 2020.
  5. ^ a b c d (EN) Johannes Panten e Horst Surburg, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 26 novembre 2015, pp. 1–55, DOI:10.1002/14356007.t11_t01, ISBN 978-3-527-30673-2. URL consultato il 12 aprile 2020.
  6. ^ (EN) Bernd Schäfer, Menthol: Minze versus Tagasako-Prozess, in Chemie in unserer Zeit, vol. 47, n. 3, 2013-06, pp. 174–182, DOI:10.1002/ciuz.201300599. URL consultato il 12 aprile 2020.
  7. ^ (EN) PubChem, l-Menthol, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 12 aprile 2020.
  8. ^ http://mattinopadova.gelocal.it/cronaca/2014/01/24/news/la-ricerca-che-apre-nuove-vie-alla-cura-dell-obesita-dimagrire-con-il-mentolo-1.8530302

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