МОУ «Середня загальноосвітня школа № 45»
Курсова робота
Хімія запахів.
Перевірила: Дуда Л. М.
Виконав: учень 11 «б» класу
Ковальов Дмитро Васильович
Кемерово.
2008
Зміст
Введення
Запашні речовини
Класифікація пахучих речовин
Зв'язок між запахом речовини і його будовою
Нюх
Пахуча реторта
Запашні ефіри
Духи
Висновок
Програми
Література
Введення
Майже 2000 років тому античний вчений, поет і філософ Тіт Лукрецій Кар вважав, що в носовій порожнині є крихітні пори різних розміру і форми. Кожне пахуче речовина, міркував він, випускає крихітні молекули властивою йому форми. Запах сприймається, коли ці молекули входять до пори нюхової порожнини. Розпізнавання кожного запаху залежить від того, до яких пір ці молекули підходять.
У 1756 р. М. В. Ломоносов у роботі «Слово про походження світла, нову теорію про квіти представляє» висунув думку про те, що закінчення нервових клітин спонукають коливання частинок матерії. У цьому творі він написав про «коловратних» (коливальних) рухах частинок ефіру як збудників органів почуттів, у тому числі зору, смаку та нюху.
За останнє сторіччя було запропоновано близько 30 теорій, автори яких намагалися пояснити природу запаху, його залежність від властивостей пахучої речовини. В даний час вдалося встановити, що у природи запаху, як і у природи світла, двоїстий характер: корпускулярний (залежить від структури пахучої речовини) і хвильової.
Деякі однакові молекули володіють різними запахами, тобто основну роль грає геометрична форма молекул пахучої речовини. Пояснюється це тим, що на нюхових волосках носової порожнини знаходяться лунки п'яти основних форм, що сприймають п'ять запахів (камфорний, мускусний, квітковий, м'ятний, ефірний) відповідно. Коли в лунку входить молекула пахучої речовини, близька їй по конфігурації, тоді й відчувається запах (Дж. Еймур, 1952). Таким чином, умоглядний висновок Лукреція виявився науково обгрунтованим. Є ще два основних запаху - гострий і гнильний, але їх сприйняття пов'язане не з формою лунок, а з різним ставленням до електричних зарядів оболонки, що покриває закінчення нюхових нервів. Всі існуючі запахи можуть бути отримані змішуванням наведених семи запахів у відповідних поєднаннях і пропорціях.
За сучасними даними, молекули пахучих речовин поглинають і випускають хвилі довжиною від 1 до 100 мк, а тіло людини при нормальній температурі поглинає і випускає хвилі довжиною від 4 до 200 мк. Найбільш важливі електромагнітні хвилі, що мають довжину від 8 до 14 мк, що відповідає довжині хвиль інфрачервоній частині спектру. Поглинання дії пахучих речовин досягається ультрафіолетовими променями і поглинанням інфрачервоних променів. Ультрафіолетові промені вбивають багато запахів, і цим користуються для очищення повітря від непотрібних ароматів.
Ці дані, а також вивчення спектру запахів дають підставу вважати, що запахи мають фізичну природу, і навіть приблизно вказати їх розташування в інфрачервоній і ультрафіолетовій частинах шкали електромагнітних коливань. Таким чином, думка Ломоносова про «коловратних» рухах частинок ефіру як збудників органів почуттів знайшла наукове підтвердження.
Наведені теорії дали можливість створити прилади, здатні «нюхати» букети запахів, визначати сорти вин, кави, тютюну, різних харчових продуктів і т. д. Характеристику кожного запаху можна тепер записувати і відтворювати за допомогою різних технічних пристроїв. Наприклад, у кінотеатрах Токіо різні сцени фільму супроводжуються різними запахами, тип і інтенсивність яких визначають за допомогою комп'ютера і поширюють у залі.
Сім кольорів спектру, сім простих звуків і сім компонентів запаху - ось з чого складається все різноманіття кольорів, звуків і запахів. Значить, є спільні закономірності в зорових, смакових, нюхових відчуттях, тобто можна отримати акорд не тільки звуковий і колірний, але і запаховий.
Запашні речовини
Під запашними звичайно розуміють приємно пахнуть органічні речовини. Навряд чи хто-небудь скаже так про хлорі або меркаптанів, хоча у них є свій запах. Коли мають на увазі взагалі пахнуть речовини, їх називають пахучими. З точки зору хімічної - різниці немає. Але якщо наука вивчає взагалі пахнуть речовини, то промисловість (і в першу чергу парфумерну) цікавлять переважно запашні речовини. Правда, тут важко провести чітку межу. Знаменитий мускус - основа основ парфумерії - сам по собі пахне різко, навіть неприємно, але, доданий у незначних кількостях у парфуми, посилює, покращує їх запах. Індол володіє фекальним запахом, а розведений - в парфумах «Біла бузок» - таких асоціацій не викликає.
До речі, запашні речовини відрізняються не тільки запахом, всі вони мають також і фізіологічною дією: деякі через органи нюху на центральну нервову систему, інші при введенні всередину. Наприклад, цитраль - речовина з приємним лимонним запахом, що вживається в парфумерії, є також судинорозширювальну засобом і використовується при гепертоніі і глаукомі.
Багато запашні речовини володіють і антисептичну дію: гілка черемхи, вміщена під ковпак з болотною водою, через 30 хвилин знищує всі мікроорганізми.
Bсякое поділ речовин по запаху не дуже строго: воно грунтується на наших суб'єктивних відчуттях. І часто те, що подобається одному, не подобається іншому. Поки що неможливо скільки-небудь об'єктивно оцінити, висловити запах речовини.
Його зазвичай з чим небудь порівнюють, скажімо з запахом фіалки, апельсина, троянди. Наука накопичила багато емпіричних _ера_х, що пов'язують запах з будовою молекул. Деякі автори приводять до 50 і більше таких «містків» між будовою і запахом. Безсумнівним є той факт, що запашні речовини, як правило, містять одну з так званих функціональних груп: карбінольні-С-ОН, карбонільну> С = О, складноефірний
і деякі інші.
Складніше ефіри мають зазвичай фруктовим або фруктово-квітковим запахом, це робить їх незамінними в харчовій промисловості. Адже вони надають багатьом кондитерським виробам і безалкогольних напоїв запах фруктів. Не оминули своєю увагою складні ефіри й парфумерну промисловість: немає практично жодної композиції, куди б вони не входили.
Класифікація пахучих речовин
Пахучі речовини зустрічаються в дуже багатьох класах органічних сполук.
Їх будова досить різноманітно: це сполуки з відкритим ланцюгом насиченого і ненасиченого характеру, ароматичні з'єднання, циклічні сполуки з різним числом атомів вуглецю в циклі. Неодноразово робилися спроби класифікувати пахучі речовини за запахом, але вони не мали успіху, оскільки такий розподіл за групами стикається зі значними труднощами і позбавлене наукового підгрунтя. Класифікація пахучих речовин за їх призначенням також досить умовна, оскільки одні й ті ж пахучі речовини мають різне призначення, наприклад для парфумерії, кондитерських виробів і т. п.
Найбільш зручно класифікувати пахучі речовини за групами органічних сполук. Така класифікація дозволила б пов'язувати їх запах з будовою молекули і природою функціональної групи (див. додатки, таблиця 1).
Найбільш велика група пахучих речовин - складні ефіри. Багато пахучі речовини відносяться до альдегідів, кетонів, спиртів і деяким іншим групам органічних сполук. Ефіри нижчих жирних кислот і насичених жирних спиртів володіють фруктовим запахом (фруктові есенції, наприклад ізоамілацетат), ефіри аліфатичних кислот і терпенових або ароматичних спиртів - квітковим (наприклад, бензілацетат, терпінілацетат), ефіри бензойної, саліцилової і інших ароматичних кислот - в основному солодким бальзамічним запахом.
З насичених аліфатичних альдегідів можна назвати, наприклад, деканаль, метілнонілацетальдегід, з терпенових - цитраль, гідроксіцітронеллаль, з ароматичних - ванілін, гелиотропин, з жирно-ароматичних - фенілацетальдегід, коричний альдегід. З кетонів найбільше поширення і значення мають алициклические, що містять кетогруппу в циклі (ветіон, жасмон) або в бічному ланцюзі (ионона), і жирно-ароматичні (n-метоксиацетофенон), з спиртів - одноатомні терпенові (_ера-Ніол, ліналоол та ін ) і ароматичні (бензиловий спирт).
Зв'язок між запахом речовини і його будовою
Великий експериментальний матеріал про зв'язок між запахом з'єднань і будовою їх молекул (тип, кількість і положення функціональних груп, величина, розгалуженість, просторова структура, наявність кратних зв'язків тощо) поки що недостатній для того, щоб на підставі цих даних можна було передбачити запах речовини . Проте для окремих груп сполук виявлені деякі приватні закономірності. Накопичення в одній молекулі кількох однакових функціональних груп (а у випадку сполук аліфатичного ряду - і різних) приводить звичайно до ослаблення запаху або навіть до повного його зникнення (наприклад, при переході від одноатомних спиртів до багатоатомним). Запах у альдегідів изостроения зазвичай буває більш сильним і приємним, ніж у ізомерів нормальної будови.
Значний вплив на запах надає величина молекули. Зазвичай сусідні члени гомологічного ряду мають схожий запахом, причому сила його поступово змінюється при переході від одного члена ряду до іншого. При досягненні певної величини молекули запах зникає. Так, сполуки аліфатичного ряду, що мають більше 17-18 атомів вуглецю, як правило, позбавлені запаху. Запах залежить також від числа атомів вуглецю в циклі. Наприклад, макроциклічні кетони З 5-6 мають запах гіркого мигдалю або ментолу, З 6-9 - дають перехідний запах, З 9-12 - запах камфори або м'яти, З 13 - запах смоли або кедра,
З 14-16 - запах мускусу або персика, З 17-18 - запах цибулі, а з'єднання з З 18 і більше або не пахнуть взагалі, або пахнуть дуже слабо:
Сила аромату залежить також від ступеня розгалуження ланцюга атомів вуглецю. Наприклад, міристинова альдегід пахне дуже слабко, а його ізомер - сильно і приємно:
Подібність структур сполук не завжди зумовлює подібність їх запахів. Наприклад, ефіри (β-нафтолу з приємним і сильним запахом широко використовують у парфумерії, а ефіри α-нафтолу зовсім не пахнуть:
Цей же ефект спостерігається й у полізамещенних бензолів. Ванілін - одне з найвідоміших запашних речовин, а ізованілін пахне подібно фенолу (карболкою), та й то при підвищеній температурі:
Наявність кратних зв'язків - одна з ознак того, що речовина має запахом. Розглянемо, наприклад, ізоевгенон і евгенон:
В обох речовин яскраво виражений гвоздичний запах, їх широко використовують у парфюмерії. При цьому ізоевгенон має більш приємний запах, ніж евгенон. Проте варто наситити у них подвійний зв'язок, і запах майже зникає.
Відомі й зворотні випадки. Цикламен-альдегід (цікламаль) - речовина з найніжнішим квітковим запахом - одне з найцінніших речовин, містить насичену бічну ланцюжок, а форцікламен, що має подвійний зв'язок в цьому ланцюжку, має слабку неприємним запахом:
Часто неприємний запах речовини обумовлений потрійним зв'язком. Однак і тут є виняток. Фоліон - необхідна складова частина багатьох парфумерних композицій - речовина, в якому запах свіжої зелені чудово уживається з потрійним зв'язком:
З іншого боку, речовини, що розрізняються за хімічною будовою, можуть мати подібні запахи. Наприклад розоподобний запах характерний для розацетата
3-метил-1-феніл-3-пентанола 
, Гераніол і його цис-ізомеру - неролі, розеноксіда.
На запах впливає і ступінь розведення речовини. Так, деякі пахучі речовини в чистому вигляді мають неприємний запах (наприклад, цибет, індол). Змішування різних запашних речовин в певному співвідношенні може призводити як до появи нового запаху, так і до його зникнення.
Отже, в стереохимической теорії (Дж. Еймур, 1952) передбачалося існування 7 первинних запахів, яким відповідають 7 типів рецепторів; взаємодія останніх з молекулами запашних речовин визначається геометричними факторами. При цьому молекули запашних речовин розглядалися у вигляді жорстких стереохимических моделей, а нюхові рецептори - у вигляді лунок різної форми. Хвильова теорія (Р. Райт, 1954) постулював, що запах визначається спектром коливальних частот молекул в діапазоні 500-50 см -1 (л ~ 20-200 мкм). Відповідно до теорії функціональних груп (М. Бетс, 1957) запах речовини залежить від загального «профілю» молекули і від природи функціональних груп. Однак жодна з цих теорій не дозволяє успішно передбачити запах запашних речовин на підставі будови їх молекул.
Нюх
До цих пір механізм впливу пахучих речовин на орган нюху остаточно не з'ясований. Існують різні теорії, як фізичні, так і хімічні, у яких вчені прагнуть пояснити цей механізм.
Для відчуття запаху потрібний безпосередній контакт молекули пахучої речовини з нюховими рецепторами. У зв'язку з цим необхідні властивості пахучої речовини - летючість, розчинність у ліпідах і до деякої міри в воді, достатня спроможність до адсорбції на нюхової вистилки, певні межі молекулярної маси та ін Але невідомо, які саме фізичні або хімічні властивості визначають ефективність речовини як нюхового подразника.
Вченим вдалося вибудувати ланцюжок від взаємодії пахучої речовини з рецептором до формування в мозку чіткого враження певного запаху. Важливу роль у цьому зіграли дослідження американських учених Річарда Акселю і Лінди Бак, за які вони були удостоєні Нобелівської премії 2004 р. За фізіології і медицині.
Ключем до розгадки принципів роботи нюхової системи стало виявлення величезного сімейства з приблизно тисячі генів, які керують роботою нюхових рецепторів. Статтю з описом цього відкриття Л. Бак і Р. Аксель опублікували в 1991 р. У розпізнаванні запахів задіяно більше 3% від загальної кількості генів організму. Кожен ген містить інформацію про один нюховому рецепторі - білкової молекули, яка реагує з пахучим речовиною. Нюхові рецептори прикріплені до мембрани рецепторних клітин, утворюючи нюховий епітелій. Кожна клітина містить рецептори тільки одного певного виду.
Білковий рецептор утворює кишеню для зв'язування молекули хімічної речовини, що володіє запахом (одоранту). Рецептори різних видів відрізняються деталями своєї структури, тому кишені-пастки мають різну форму. Коли молекула потрапляє туди, форма білка-рецептора змінюється і запускається процес передачі нервового сигналу. Кожен рецептор може реєструвати молекули кількох різних одорантів, тривимірна структура яких в тій чи іншій мірі відповідає формі кишені, але сигнал від різних речовин відрізняється за інтенсивністю. При цьому молекули одного і того ж одоранту можуть активувати кілька різних рецепторів одночасно.
Крім білкового рецептора в нюховому епітелії тварин присутній інший високомолекулярний компонент, також здатне пов'язувати пахучі речовини. На відміну від мембранного білка він розчиняється у воді, і, принаймні, частина його перебуває в слизу, що покриває нюховий епітелій. Встановлено, що він має нуклеопротеїдні природу. Його концентрація в епітелії в кілька тисяч разів більше, ніж мембранного рецептора, а специфічність по відношенню до пахучим речовин значно менше. Дослідники вважають, що він входить до складу неспецифічної системи, що забезпечує очищення нюхового епітелію від різних пахучих речовин після закінчення їх дії, що необхідно для прийому інших запахів.
Іншими словами, передбачається, що нуклеопротеїд, потрапляючи в слиз, здатний підсилювати її струм і тим самим збільшувати ефективність очищення нюхового епітелію. Не виключено також, що нуклеопротеїд, перебуваючи в слизу, сприяє розчиненню пахучих речовин в ній і, можливо, виконує транспортні функції.
Таке поєднання різноманіття рецепторів і хімічних властивостей молекул, з якими вони взаємодіють, генерує широку смугу сигналів, що створюють унікальний «відбиток» запаху. Кожен запах наче отримує код (подібно штрих-коду на товарах), за яким його можна безпомилково дізнатися наступного разу.
Нюх відіграє надзвичайно важливу роль у житті як тварин, так і людини. Особливо різноманітні функції нюху в житті тварин. Нюх допомагає їм у пошуку та виборі їжі, сигналізує про присутність ворогів, допомагає при орієнтації на суші і у воді (наприклад, повернення лососевих риб у батьківські водойми, запах води яких вони запам'ятовують).
Відома важлива роль нюху в пошуках тваринами особин протилежної статі. У цьому випадку інформування здійснюється за допомогою хімічних речовин, так званих феромонів або телергонов, які виділяють спеціальні залози. Феромони - надзвичайно ефективні біологічно активні сполуки і характеризуються високою специфічністю. Завдяки цим властивостям вони, наприклад, використовуються з метою залучення та знищення комах. Зазвичай кожна тварина найбільш чутливо до з'єднань, які особливо важливі для нього при нормальних умовах життя. Тому кожному виду тварин властивий особливий спектр запахів. Дрібні комахи здатні сприймати тільки один запах - запах статевого залучає речовини. Бджола з більш розвиненою нюхової системою розрізняє сотні запахів. У тварин, які мають сильно розвиненим нюховим аналізатором, наприклад у собак, нюх у багатьох відносинах відіграє домінуючу роль. Курсова робота
Хімія запахів.
Перевірила: Дуда Л. М.
Виконав: учень 11 «б» класу
Ковальов Дмитро Васильович
Кемерово.
2008
Зміст
Введення
Запашні речовини
Класифікація пахучих речовин
Зв'язок між запахом речовини і його будовою
Нюх
Пахуча реторта
Запашні ефіри
Духи
Висновок
Програми
Література
Введення
Майже 2000 років тому античний вчений, поет і філософ Тіт Лукрецій Кар вважав, що в носовій порожнині є крихітні пори різних розміру і форми. Кожне пахуче речовина, міркував він, випускає крихітні молекули властивою йому форми. Запах сприймається, коли ці молекули входять до пори нюхової порожнини. Розпізнавання кожного запаху залежить від того, до яких пір ці молекули підходять.
У 1756 р. М. В. Ломоносов у роботі «Слово про походження світла, нову теорію про квіти представляє» висунув думку про те, що закінчення нервових клітин спонукають коливання частинок матерії. У цьому творі він написав про «коловратних» (коливальних) рухах частинок ефіру як збудників органів почуттів, у тому числі зору, смаку та нюху.
За останнє сторіччя було запропоновано близько 30 теорій, автори яких намагалися пояснити природу запаху, його залежність від властивостей пахучої речовини. В даний час вдалося встановити, що у природи запаху, як і у природи світла, двоїстий характер: корпускулярний (залежить від структури пахучої речовини) і хвильової.
Деякі однакові молекули володіють різними запахами, тобто основну роль грає геометрична форма молекул пахучої речовини. Пояснюється це тим, що на нюхових волосках носової порожнини знаходяться лунки п'яти основних форм, що сприймають п'ять запахів (камфорний, мускусний, квітковий, м'ятний, ефірний) відповідно. Коли в лунку входить молекула пахучої речовини, близька їй по конфігурації, тоді й відчувається запах (Дж. Еймур, 1952). Таким чином, умоглядний висновок Лукреція виявився науково обгрунтованим. Є ще два основних запаху - гострий і гнильний, але їх сприйняття пов'язане не з формою лунок, а з різним ставленням до електричних зарядів оболонки, що покриває закінчення нюхових нервів. Всі існуючі запахи можуть бути отримані змішуванням наведених семи запахів у відповідних поєднаннях і пропорціях.
За сучасними даними, молекули пахучих речовин поглинають і випускають хвилі довжиною від 1 до 100 мк, а тіло людини при нормальній температурі поглинає і випускає хвилі довжиною від 4 до 200 мк. Найбільш важливі електромагнітні хвилі, що мають довжину від 8 до 14 мк, що відповідає довжині хвиль інфрачервоній частині спектру. Поглинання дії пахучих речовин досягається ультрафіолетовими променями і поглинанням інфрачервоних променів. Ультрафіолетові промені вбивають багато запахів, і цим користуються для очищення повітря від непотрібних ароматів.
Ці дані, а також вивчення спектру запахів дають підставу вважати, що запахи мають фізичну природу, і навіть приблизно вказати їх розташування в інфрачервоній і ультрафіолетовій частинах шкали електромагнітних коливань. Таким чином, думка Ломоносова про «коловратних» рухах частинок ефіру як збудників органів почуттів знайшла наукове підтвердження.
Наведені теорії дали можливість створити прилади, здатні «нюхати» букети запахів, визначати сорти вин, кави, тютюну, різних харчових продуктів і т. д. Характеристику кожного запаху можна тепер записувати і відтворювати за допомогою різних технічних пристроїв. Наприклад, у кінотеатрах Токіо різні сцени фільму супроводжуються різними запахами, тип і інтенсивність яких визначають за допомогою комп'ютера і поширюють у залі.
Сім кольорів спектру, сім простих звуків і сім компонентів запаху - ось з чого складається все різноманіття кольорів, звуків і запахів. Значить, є спільні закономірності в зорових, смакових, нюхових відчуттях, тобто можна отримати акорд не тільки звуковий і колірний, але і запаховий.
Запашні речовини
Під запашними звичайно розуміють приємно пахнуть органічні речовини. Навряд чи хто-небудь скаже так про хлорі або меркаптанів, хоча у них є свій запах. Коли мають на увазі взагалі пахнуть речовини, їх називають пахучими. З точки зору хімічної - різниці немає. Але якщо наука вивчає взагалі пахнуть речовини, то промисловість (і в першу чергу парфумерну) цікавлять переважно запашні речовини. Правда, тут важко провести чітку межу. Знаменитий мускус - основа основ парфумерії - сам по собі пахне різко, навіть неприємно, але, доданий у незначних кількостях у парфуми, посилює, покращує їх запах. Індол володіє фекальним запахом, а розведений - в парфумах «Біла бузок» - таких асоціацій не викликає.
До речі, запашні речовини відрізняються не тільки запахом, всі вони мають також і фізіологічною дією: деякі через органи нюху на центральну нервову систему, інші при введенні всередину. Наприклад, цитраль - речовина з приємним лимонним запахом, що вживається в парфумерії, є також судинорозширювальну засобом і використовується при гепертоніі і глаукомі.
Багато запашні речовини володіють і антисептичну дію: гілка черемхи, вміщена під ковпак з болотною водою, через 30 хвилин знищує всі мікроорганізми.
Bсякое поділ речовин по запаху не дуже строго: воно грунтується на наших суб'єктивних відчуттях. І часто те, що подобається одному, не подобається іншому. Поки що неможливо скільки-небудь об'єктивно оцінити, висловити запах речовини.
Його зазвичай з чим небудь порівнюють, скажімо з запахом фіалки, апельсина, троянди. Наука накопичила багато емпіричних _ера_х, що пов'язують запах з будовою молекул. Деякі автори приводять до 50 і більше таких «містків» між будовою і запахом. Безсумнівним є той факт, що запашні речовини, як правило, містять одну з так званих функціональних груп: карбінольні-С-ОН, карбонільну> С = О, складноефірний
Складніше ефіри мають зазвичай фруктовим або фруктово-квітковим запахом, це робить їх незамінними в харчовій промисловості. Адже вони надають багатьом кондитерським виробам і безалкогольних напоїв запах фруктів. Не оминули своєю увагою складні ефіри й парфумерну промисловість: немає практично жодної композиції, куди б вони не входили.
Класифікація пахучих речовин
Пахучі речовини зустрічаються в дуже багатьох класах органічних сполук.
Їх будова досить різноманітно: це сполуки з відкритим ланцюгом насиченого і ненасиченого характеру, ароматичні з'єднання, циклічні сполуки з різним числом атомів вуглецю в циклі. Неодноразово робилися спроби класифікувати пахучі речовини за запахом, але вони не мали успіху, оскільки такий розподіл за групами стикається зі значними труднощами і позбавлене наукового підгрунтя. Класифікація пахучих речовин за їх призначенням також досить умовна, оскільки одні й ті ж пахучі речовини мають різне призначення, наприклад для парфумерії, кондитерських виробів і т. п.
Найбільш зручно класифікувати пахучі речовини за групами органічних сполук. Така класифікація дозволила б пов'язувати їх запах з будовою молекули і природою функціональної групи (див. додатки, таблиця 1).
Найбільш велика група пахучих речовин - складні ефіри. Багато пахучі речовини відносяться до альдегідів, кетонів, спиртів і деяким іншим групам органічних сполук. Ефіри нижчих жирних кислот і насичених жирних спиртів володіють фруктовим запахом (фруктові есенції, наприклад ізоамілацетат), ефіри аліфатичних кислот і терпенових або ароматичних спиртів - квітковим (наприклад, бензілацетат, терпінілацетат), ефіри бензойної, саліцилової і інших ароматичних кислот - в основному солодким бальзамічним запахом.
З насичених аліфатичних альдегідів можна назвати, наприклад, деканаль, метілнонілацетальдегід, з терпенових - цитраль, гідроксіцітронеллаль, з ароматичних - ванілін, гелиотропин, з жирно-ароматичних - фенілацетальдегід, коричний альдегід. З кетонів найбільше поширення і значення мають алициклические, що містять кетогруппу в циклі (ветіон, жасмон) або в бічному ланцюзі (ионона), і жирно-ароматичні (n-метоксиацетофенон), з спиртів - одноатомні терпенові (_ера-Ніол, ліналоол та ін ) і ароматичні (бензиловий спирт).
Зв'язок між запахом речовини і його будовою
Великий експериментальний матеріал про зв'язок між запахом з'єднань і будовою їх молекул (тип, кількість і положення функціональних груп, величина, розгалуженість, просторова структура, наявність кратних зв'язків тощо) поки що недостатній для того, щоб на підставі цих даних можна було передбачити запах речовини . Проте для окремих груп сполук виявлені деякі приватні закономірності. Накопичення в одній молекулі кількох однакових функціональних груп (а у випадку сполук аліфатичного ряду - і різних) приводить звичайно до ослаблення запаху або навіть до повного його зникнення (наприклад, при переході від одноатомних спиртів до багатоатомним). Запах у альдегідів изостроения зазвичай буває більш сильним і приємним, ніж у ізомерів нормальної будови.
Значний вплив на запах надає величина молекули. Зазвичай сусідні члени гомологічного ряду мають схожий запахом, причому сила його поступово змінюється при переході від одного члена ряду до іншого. При досягненні певної величини молекули запах зникає. Так, сполуки аліфатичного ряду, що мають більше 17-18 атомів вуглецю, як правило, позбавлені запаху. Запах залежить також від числа атомів вуглецю в циклі. Наприклад, макроциклічні кетони З 5-6 мають запах гіркого мигдалю або ментолу, З 6-9 - дають перехідний запах, З 9-12 - запах камфори або м'яти, З 13 - запах смоли або кедра,
З 14-16 - запах мускусу або персика, З 17-18 - запах цибулі, а з'єднання з З 18 і більше або не пахнуть взагалі, або пахнуть дуже слабо:
Сила аромату залежить також від ступеня розгалуження ланцюга атомів вуглецю. Наприклад, міристинова альдегід пахне дуже слабко, а його ізомер - сильно і приємно:
Подібність структур сполук не завжди зумовлює подібність їх запахів. Наприклад, ефіри (β-нафтолу з приємним і сильним запахом широко використовують у парфумерії, а ефіри α-нафтолу зовсім не пахнуть:
Цей же ефект спостерігається й у полізамещенних бензолів. Ванілін - одне з найвідоміших запашних речовин, а ізованілін пахне подібно фенолу (карболкою), та й то при підвищеній температурі:
Наявність кратних зв'язків - одна з ознак того, що речовина має запахом. Розглянемо, наприклад, ізоевгенон і евгенон:
В обох речовин яскраво виражений гвоздичний запах, їх широко використовують у парфюмерії. При цьому ізоевгенон має більш приємний запах, ніж евгенон. Проте варто наситити у них подвійний зв'язок, і запах майже зникає.
Відомі й зворотні випадки. Цикламен-альдегід (цікламаль) - речовина з найніжнішим квітковим запахом - одне з найцінніших речовин, містить насичену бічну ланцюжок, а форцікламен, що має подвійний зв'язок в цьому ланцюжку, має слабку неприємним запахом:
Часто неприємний запах речовини обумовлений потрійним зв'язком. Однак і тут є виняток. Фоліон - необхідна складова частина багатьох парфумерних композицій - речовина, в якому запах свіжої зелені чудово уживається з потрійним зв'язком:
З іншого боку, речовини, що розрізняються за хімічною будовою, можуть мати подібні запахи. Наприклад розоподобний запах характерний для розацетата
На запах впливає і ступінь розведення речовини. Так, деякі пахучі речовини в чистому вигляді мають неприємний запах (наприклад, цибет, індол). Змішування різних запашних речовин в певному співвідношенні може призводити як до появи нового запаху, так і до його зникнення.
Отже, в стереохимической теорії (Дж. Еймур, 1952) передбачалося існування 7 первинних запахів, яким відповідають 7 типів рецепторів; взаємодія останніх з молекулами запашних речовин визначається геометричними факторами. При цьому молекули запашних речовин розглядалися у вигляді жорстких стереохимических моделей, а нюхові рецептори - у вигляді лунок різної форми. Хвильова теорія (Р. Райт, 1954) постулював, що запах визначається спектром коливальних частот молекул в діапазоні 500-50 см -1 (л ~ 20-200 мкм). Відповідно до теорії функціональних груп (М. Бетс, 1957) запах речовини залежить від загального «профілю» молекули і від природи функціональних груп. Однак жодна з цих теорій не дозволяє успішно передбачити запах запашних речовин на підставі будови їх молекул.
Нюх
До цих пір механізм впливу пахучих речовин на орган нюху остаточно не з'ясований. Існують різні теорії, як фізичні, так і хімічні, у яких вчені прагнуть пояснити цей механізм.
Для відчуття запаху потрібний безпосередній контакт молекули пахучої речовини з нюховими рецепторами. У зв'язку з цим необхідні властивості пахучої речовини - летючість, розчинність у ліпідах і до деякої міри в воді, достатня спроможність до адсорбції на нюхової вистилки, певні межі молекулярної маси та ін Але невідомо, які саме фізичні або хімічні властивості визначають ефективність речовини як нюхового подразника.
Вченим вдалося вибудувати ланцюжок від взаємодії пахучої речовини з рецептором до формування в мозку чіткого враження певного запаху. Важливу роль у цьому зіграли дослідження американських учених Річарда Акселю і Лінди Бак, за які вони були удостоєні Нобелівської премії 2004 р. За фізіології і медицині.
Ключем до розгадки принципів роботи нюхової системи стало виявлення величезного сімейства з приблизно тисячі генів, які керують роботою нюхових рецепторів. Статтю з описом цього відкриття Л. Бак і Р. Аксель опублікували в 1991 р. У розпізнаванні запахів задіяно більше 3% від загальної кількості генів організму. Кожен ген містить інформацію про один нюховому рецепторі - білкової молекули, яка реагує з пахучим речовиною. Нюхові рецептори прикріплені до мембрани рецепторних клітин, утворюючи нюховий епітелій. Кожна клітина містить рецептори тільки одного певного виду.
Білковий рецептор утворює кишеню для зв'язування молекули хімічної речовини, що володіє запахом (одоранту). Рецептори різних видів відрізняються деталями своєї структури, тому кишені-пастки мають різну форму. Коли молекула потрапляє туди, форма білка-рецептора змінюється і запускається процес передачі нервового сигналу. Кожен рецептор може реєструвати молекули кількох різних одорантів, тривимірна структура яких в тій чи іншій мірі відповідає формі кишені, але сигнал від різних речовин відрізняється за інтенсивністю. При цьому молекули одного і того ж одоранту можуть активувати кілька різних рецепторів одночасно.
Крім білкового рецептора в нюховому епітелії тварин присутній інший високомолекулярний компонент, також здатне пов'язувати пахучі речовини. На відміну від мембранного білка він розчиняється у воді, і, принаймні, частина його перебуває в слизу, що покриває нюховий епітелій. Встановлено, що він має нуклеопротеїдні природу. Його концентрація в епітелії в кілька тисяч разів більше, ніж мембранного рецептора, а специфічність по відношенню до пахучим речовин значно менше. Дослідники вважають, що він входить до складу неспецифічної системи, що забезпечує очищення нюхового епітелію від різних пахучих речовин після закінчення їх дії, що необхідно для прийому інших запахів.
Іншими словами, передбачається, що нуклеопротеїд, потрапляючи в слиз, здатний підсилювати її струм і тим самим збільшувати ефективність очищення нюхового епітелію. Не виключено також, що нуклеопротеїд, перебуваючи в слизу, сприяє розчиненню пахучих речовин в ній і, можливо, виконує транспортні функції.
Таке поєднання різноманіття рецепторів і хімічних властивостей молекул, з якими вони взаємодіють, генерує широку смугу сигналів, що створюють унікальний «відбиток» запаху. Кожен запах наче отримує код (подібно штрих-коду на товарах), за яким його можна безпомилково дізнатися наступного разу.
Нюх відіграє надзвичайно важливу роль у житті як тварин, так і людини. Особливо різноманітні функції нюху в житті тварин. Нюх допомагає їм у пошуку та виборі їжі, сигналізує про присутність ворогів, допомагає при орієнтації на суші і у воді (наприклад, повернення лососевих риб у батьківські водойми, запах води яких вони запам'ятовують).
Незважаючи на те що тварини мають більш тонким нюхом, ніж людина, діапазон запахів, які сприймаються людиною, значно ширше.
Людина здатна навчитися розпізнавати до 4000 різних запахів, а найбільш чутливі до них люди - більше 10 тис. Але це вимагає спеціального тренування в розпізнаванні запахів. Відомо, що досвідчені кухарі лише за запахом, не пробуючи їжу на смак, можуть визначити, наскільки добре вона засолили. Як вони це роблять - загадка, адже сіль не пахне. Звичайно, не всі люди мають такі здібності.
У житті людини нюх не грає такої істотної ролі, як у житті тварин, за винятком випадків сліпоти і глухоти, коли відбувається компенсаторне розвиток діючих органів почуттів, в тому числі і нюху. Однак вдихання пахучих речовин надає на організм людини досить значне фізіологічну дію. Запахи впливають на працездатність, змінюють м'язову силу (збільшують - аміак, солодкі і гіркі запахи), змінюють газообмін (збільшує - мускус, а зменшують - м'ятна, рожеве, коричне, лимонне і бергамотне масла та ін), змінюють ритми дихання і пульсу ( частішають і поглиблюють - орігановое масло і неприємні запахи, зворотну дію надають ванілін, рожеве і бергамотне масло і приємні запахи), змінюють температуру шкіри (підвищують - бергамотне і рожеве масло, ванілін, знижують - неприємні запахи), змінюють кров'яний тиск (підвищують - неприємні запахи, знижують - бергамотне і рожеве масло і приємні запахи), змінюють внутрішньочерепний тиск (неприємні запахи - підвищують, а приємні - знижують), впливають на слух (неприємні - знижують), змінюють якість зору (бергамотне масло покращує зір у сутінках, неприємні запахи - погіршують).
Чутливість людини до сприйняття запахів характеризується так званої порогової концентрацією (мінімальною концентрацією пахучої речовини, при якій з'являється нюхове відчуття). Для багатьох запашних речовин воно лежить в межах 10 ~ 8-10 ~ п г / л у повітрі. Сприйняття запахів людиною (інтенсивність і якість) індивідуально. Крім того, смаки щодо запахів надзвичайно різноманітні, але в деякій мірі вони можуть бути узагальнені: одні воліють запахи гвоздики і пачулі, інші - тонкі, солодкуваті, ніжні і свіжі квіткові запахи і т. д.
Умовно запахи можуть бути розділені на три групи: приємні, неприємні і байдужі. Приємний запах - це той, при вдиханні якого людина хотіла б відчувати його значно довше, який приносить задоволення. Але існує багато запахів, які приємні одним і неприємні іншим, тобто психологічне визначення якості запаху відносно. Безумовно неприємним запахом слід вважати той, який викликає в мозку неприємні подання про розкладання, гнитті. Байдужі запахи - ті, які не сприймаються, до яких ми настільки звикли, що перестали їх помічати, наприклад звичайний запах повітря, житла, духів і т.д. Поняття про байдужості іноді заходить так далеко, що навіть пересичений запахами повітря лабораторій може стати байдужим для тих, хто постійно там працює.
При тривалому впливі певного запаху в людини поступово настає несприйнятливість до нього, і іноді він перестає його відчувати, наприклад кумарин - через 1-2 хв, цитраль - через 7-8 хв. Це явище називається нюхової адаптацією. Тривалість і глибина її залежать від інтенсивності та характеру запаху пахучої речовини, а також тривалості його впливу. При нюхової адаптації спостерігається зниження чутливості не тільки до речовини, яку було використано, але і до інших пахучим речовин. Механізми нюхової адаптації до теперішнього часу не цілком ясні, оскільки адаптація - суб'єктивний фактор, що сильно відрізняється у різних людей.
Пахуча реторта
Почнемо з одержання природних запашних речовин з рослин.Запашні речовини містяться в рослинах зазвичай у вигляді маленьких крапельок в особливих клітинах. Вони зустрічаються не тільки в квітах, але і в листі, у шкірці плодів і іноді навіть деревині.
Зміст ефірних олій у тих частинах рослин, які використовуються для їх отримання, коливається від 0,1% до 10%. Те, що їх називають маслами, не повинне вводити нас в оману. Ефірні масла не мають нічого спільного зі звичайними рослинними оліями: лляним, соняшниковою, кукурудзяною, тобто з рідкими жирами. Вони являють собою більш-менш складні суміші запашних органічних речовин самих різних типів.
Серед них особливо часто зустрічаються складні ефіри, альдегіди і спирти насиченого, ненасиченого та ароматичного рядів.
Дуже важливими компонентами ефірних масел є терпени та їх похідні.
Розглянемо формули деяких представників цього класу сполук:
Ефірні масла зазвичай дуже важко розчиняються у воді, але легко розчиняються в спирті. Тому спирт у великих кількостях застосовується в парфумерній промисловості як розчинник. Ефірні олії можна отримати, наприклад, екстрагуючись їх з частин рослин спиртом чи іншими розчинниками. Найцінніші запашні речовини квітів отримують, розміщуючи в закритій камері на дротяній сітці поперемінно шари твердого тваринного жиру і частин рослини. Через деякий час квіти замінюють новими, щоб жир наситився ефірним маслом. При такому способі (у Франції його називають «анфлеражу») отримують жир, що містить розчинені в ньому ефірні масла і цей концентрат запашних речовин доставляють на парфумерні фабрики (Потім ефірні масла витягують з жиру спиртом. Цей спосіб застосовується, наприклад, для витягання ефірних масел з жасмину і туберози. - Прим. Перев.). Ми застосуємо третій, особливо важливий спосіб виділення ефірних масел - перегонку з водяною парою.
Самі по собі ефірні масла часто летючі тільки при підвищених температурах, і їх кипіння супроводжується розкладанням. Якщо ж через масу, що складається з рослин або їх частин, пропустити водяний пар, то масла віддаляються разом з ним і потім збираються в дистиляті у вигляді крапельок, які мають низьку щільність і тому плавають на поверхні води.
Отримаємо ефірні масла.
Колбу на 0,5 л закриємо гумовою пробкою з двома отворами. В одне з них вставимо відтягнуту на кінці скляну трубку, яка доходить майже до дна колби. Ця трубка служить запобіжним клапаном. Вона повинна бути досить довгою (близько 1 м).
Через інший отвір введемо короткий коліно зігнутої трубки з внутрішнім діаметром не менше 5 мм (Найкраще взяти трубку з внутрішнім діаметром 8-10 мм. Відстань між колбами повинно бути як можна коротше, проте доцільно роз'єднати трубку між колбами, вставивши в середину її скляний трійник і з'єднавши його з обома частинами трубки короткими шматками гумового шланга. До вільного кінця трійника приєднують шматочок гумового шланга з укріпленим на ньому затиском. Це дозволяє під час досвіду швидко роз'єднати або з'єднати обидві колби. При наявності металевого паровика можна замінити їм першу колбу. - Прим . Перши.).
Більш довге коліно тієї ж трубки вставимо через отвір в пробці в другу колбу, так щоб трубка теж доходила там майже до дна. Крім того, за допомогою скляної трубки з'єднаємо другу колбу з прямим холодильником (Лібіха або з зовнішнім свинцевим змійовиком). Як приймач найкраще взяти ділильну або крапельну воронку.
Спочатку отримаємо кминне масло. Для цього нам знадобиться 20 г кмину (Кмин можна зібрати або купити в аптеці. - Прим. Перев.).
Подрібни його в ступці з додаванням піску або в старій кавомолці. Помістимо кмин в другу колбу і долити небагато води - так, щоб вона не перекривала повністю масу кмину. Першу ж колбу заповнимо на одну третину водою і, щоб кипіння було рівномірним, додамо до води декілька шматочків пористої кераміки («кипілки»).
Тепер Бунзеновський пальником нагріємо до кипіння спочатку вміст першої, а потім і другий колби. Після цього знову переставимо пальник під першу колбу і будемо нагрівати її як можна сильніше, щоб через другу колбу інтенсивно проходив водяний пар, що надходить далі в холодильник і з нього у вигляді конденсату в приймач.
Якщо знайдеться два пальники, то можна одночасно злегка нагрівати і другу колбу, щоб обсяг рідини в ній не занадто збільшувався в результаті конденсації пари.
Зручно використовувати для нагрівання другий колби пісочну лазню, розігрів її заздалегідь, до початку пропускання водяної пари (Краще всього нагрівати другу колбу так, щоб обсяг рідини в ній не зазнавав ні помітного збільшення, ні зменшення. - Прим. Перев.).
Характерний запах кмином маслу надає карвон, якого в ньому міститься більше 50%. Крім того, до його складу входить лімонен - запашне речовина лимонів. Кминне олія використовується, в першу чергу, для отдушіванія мив і зубних еліксирів. Воно додається також в малих кількостях до деяких духам.
За допомогою того ж приладу можна виділити ефірні олії з інших рослин. Для цього подрібни їх і піддамо перегонці з водяною парою протягом 1-2 годин. Зрозуміло, вихід буде різним в залежності від вмісту ефірної олії. Найцікавіше отримання наступних ефірних олій:
Олія перцевої м'яти. З 50 г висушеної перцевої м'яти ми можемо виділити 5-10 крапель м'ятного масла. Воно містить, зокрема, ментол, який надає йому характерний запах. Олія м'яти використовується у великій кількості для виготовлення одеколону, туалетних вод для волосся, зубних паст і еліксирів. В даний час ментол здебільшого отримують шляхом синтезу.
Анісова масло отримаємо з подрібненого анісу. У суміші з маслом перцевої м'яти і евкаліптовою маслом воно входить до складу зубних еліксирів і паст, а також деяких мив.
Гвоздична масло отримаємо перегонкою з водяною парою гвоздики, яка продається в якості прянощів. Важливою складовою частиною його є евгенол. (Евгенол можна отримати з синтетичного ваніліну.) Гвоздична масло служить добавкою до багатьох духам і, крім того, застосовується при виготовленні зубних еліксирів і мив.
Трояндова олія ми отримаємо з 50 г висушених і подрібнених квіток лаванди. Це одне з найважливіших запашних речовин, яке, крім його використання для виготовлення лавандової води і одеколону, застосовується у виробництві парфумів, мив, туалетних вод для волосся, пудри, кремів і т. д.
Ялинове масло. Зберемо не менше 100-200 г голок і молодих пагонів ялини. Подрібни їх і, поки вони ще вологі, без попереднього додавання води переженемо з водяною парою. Зазвичай в голка міститься лише декілька десятих часток відсотка цього ефірного масла. Воно порадує нас приємним ароматом у кімнаті. Крім того, ялинове олія є улюбленим засобом, що надає аромат різних препаратів для ванн.
Надамо читачеві самому отримати з рослин та інші запашні речовини. Наприклад, можна перегнати з водяною парою сосну, корицю, квіти ромашки або інші запашні садові квіти. Отримані продукти збережемо в надійно закритих пробірках - пізніше вони знадобляться нам в якості запашних речовин для виготовлення косметичних засобів.
На жаль, нам доведеться відмовитися від отримання запашних речовин, що містяться в парфумах з тонким, ніжним запахом - Бергамотове масла, а також мастил з квіток жасмину і помаранчових квітів, - так як у нас немає необхідних для цього вихідних речовин.
Однак ефірну олію з дуже тонким ароматом виходить також з квіток конвалії. Якщо їх вдасться зібрати досить багато, то, звичайно, варто виділити з них ефірна олія.
Запашні ефіри
Багато відомих запашні речовини відносяться до класу складних ефірів. Останні широко поширені в природі і дають найрізноманітніші відтінки запахів, від запаху тропічних орхідей до характерного аромату добре знайомих нам фруктів. Ці з'єднання ми можемо синтезувати.Складні ефіри утворюються при взаємодії спиртів з карболової кислоти. При цьому відщеплюється вода
R-ОН + Ноосі-R 1
спирт + кислота
Реакція досить швидко йде тільки в присутності водовіднімаючих засобів та каталізаторів. Тому суміш спирту і карбонової кислоти тривало кип'ятять у присутності сірчаної кислоти, яка діє як водовіднімаючих засіб, а також каталізує реакцію.
Крім того, часто реакційну суміш насичують газоподібним хлористим воднем. Ми можемо простіше отримати той же результат, додаючи кухонну сіль, утворить з сірчаною кислотою хлористий водень.
Складні ефіри отримують також в присутності концентрованої соляної кислоти або безводного хлориду цинку, проте з меншим виходом.
Ми застосуємо ці добавки в тих випадках, коли вихідні органічні речовини розкладаються концентрованої сірчаної кислотою, що можна виявити по потемнінню реакційної суміші і неприємного запаху едкому.
Отримаємо складні ефіри.
Тепер наллємо в широку пробірку 0,5-2 мл спирту і приблизно стільки ж карбонової кислоти, при ретельному охолодженні (у крижаній воді або холодній проточній воді) додамо 5-10 крапель концентрованої сірчаної кислоти і в деяких випадках ще кілька крупинок кухонної солі.
Вставимо внутрішню пробірку, заповнимо її холодною водою або ще краще шматочками льоду і зміцнимо зібраний прилад у звичайному штативі або в штативі для пробірок.
.
Потім на самому Прилад потрібно поставити подалі від себе і не нахилятися над отвором пробірки (як і при проведенні будь-якого іншого досвіду!), Тому що при необережному нагріванні можливе розбризкування кислоти малому вогні пальники Бунзена будемо кип'ятити суміш принаймні 15 хвилин (додати «кипілки »!). Чим довше нагрівання, тим краще вихід.
Внутрішня пробірка, заповнена водою, служить зворотним холодильником. Якщо її вміст занадто розігрівається, то треба призупинити досвід, після охолодження знову заповнити внутрішню пробірку льодом і продовжувати нагрівання (Зручніше безперервно пропускати через внутрішню пробірку холодну проточну воду. Для цього потрібно підібрати до неї пробку з двома вставленими в неї скляними трубками. - Прим. перекл.). Вже до завершення досвіду ми часто можемо відчути приємний запах отриманого складного ефіру, на який все ж накладається їдкий запах хлористого водню (тому не треба нюхати реакційну суміш, наближаючи до себе отвір пробірки!).
Після охолодження реакційну суміш нейтралізуємо розведеним розчином соди. Тепер ми можемо виявити запах чистого ефіру, а також помітити безліч маленьких маслянистих крапельок складного ефіру, які плавають на поверхні водного розчину, в той час як непрореагіровавшіх вихідні речовини здебільшого містяться в розчині або утворюють кристалічний осад. За наведеною прописи отримаємо наступні ефіри:
Етілметанат (етілформіат, муравьіноетіловий ефір), що утворюється з етанолу (етилового спирту) і метанової (мурашиної) кислоти. Цей ефір додають до деяких сортів рому, щоб надати йому характерний аромат.
Бутілетанат (бутилацетат, уксуснобутіловий ефір) - з бутанолу (бутилового спирту) і етанової (оцтової кислоти).
Ізобутілетанат (ізобутілацетат, уксусноізобутіловий ефір) утворюється відповідно з 2-метілпропанола-1 (ізобутилового спирту) і етанової кислоти. Обидва останніх ефіру мають сильний фруктовий запах і є складовою частиною парфумерних композицій з ароматом лаванди, гіацинтів та троянд.
Пентілетанат (амілацетат, уксусноаміловий ефір) - з пентанола, тобто амилового спирту (Яд!), і етанової кислоти.
Ізопентілетанат (ізоамілацетат, уксусноізоаміловий ефір) - з 3-метілбутанола-1, тобто ізоамілового спирту (Яд!), і етанової кислоти. Ці два ефіру в розведеному розчині мають запах груш. Вони входять до складу фантазійних духів і служать розчинниками в лаках для нігтів.
Метілбутанат (метнлбутірат, маслянометіловий ефір) - з метанолу (метилового спирту) і бутанової (масляної) кислоти. Запах його нагадує ранет.
Етілбутанат (етілбутірат; масляноетіловий ефір) - з етилового спирту і бутанової кислоти. Він має характерний запах ананасів.
Пентілбутанат (амілбутірат, масляноаміловий ефір) - з пентанола (амилового спирту) і бутанової кислоти (спирт отруйний!).
Ізопентілбутанат (ізоамілбутірат, масляноізоаміловий ефір) - з 3-метілбутанола-1 (ізоамілового спирту) і бутанової кислоти (спирт отруйний!). Два останніх ефіру мають запах груш.
Серед ефірів ароматичних кислот теж є речовини з приємним ароматом. На відміну від фруктового запаху складних ефірів аліфатичного ряду у них переважають бальзамічні, так звані тварини запахи або запахи екзотичних квітів. Деякі з цих важливих запашних речовин ми синтезуємо.
Метил-і етілбензоат отримаємо з метилового або відповідно етилового спирту і бензойної кислоти. Проведемо дослід за наведеною вище прописи і візьмемо в якості вихідних речовин спирт і близько 1 г кристалічної бензойної кислоти. Ці ефіри нагадують за запахом бальзами і входять до складу парфумерних композицій із запахами свіжого сіна, російської шкіри (юхти), гвоздики, іланг-ілангу і туберози.
Пентілбензоат (амілбензоат, бензойноаміловий ефір) і ізопентілбензоат (ізоамілбензоат, бензойноізоаміловий ефір) пахнуть конюшиною і амброю - своєрідним виділенням з травного тракту кита. Їх використовують для парфумів з східним колоритом. Для отримання цих речовин етеріфіціруем бензойну кислоту амілові або ізоамілового спирту (Яд!) у присутності концентрованої соляної кислоти, тому що в присутності сірчаної кислоти можливі побічні реакції.
Етілсаліцілат нагадує за запахом масло зеленого барвінку, з яким ми вже познайомилися раніше. Однак у нього менш різкий запах. Він застосовується для виготовлення парфумів з ароматом касії і духів типу «Шипр». Цей ефір ми отримаємо з етилового спирту і саліцилової кислоти при нагріванні з кухонною сіллю та сірчаної кислотою.
Пентілсаліцілат (амілсаліцілат) і ізопентілсаліцілат (ізоамілсаліцілат) мають сильний запах орхідей. Вони часто застосовуються для створення аромату конюшини, орхідей, камелій і гвоздики, а також фантазійних ароматів, особливо при отдушіваніі мила. У цих двох випадках ми теж проведемо етерифікації в присутності соляної кислоти.
Заслуговують також уваги бензілметанат (бензілформіат), бензілетанат (бензілацетат) і бензілбутанат (бензілбутірат). Всі ці ефіри утворюються з ароматичного бензилового спирту та відповідних карбонових кислот - метанової (мурашиної), етанової (оцтової) або бутанової (масляної).
Так як бензиловий спирт важко знайти у продажу, ми отримаємо його самі з продажного бензальдегіду, застосовуваного в парфумерії для створення аромату гіркого мигдалю.
На водяній бані при безперервному перемішуванні 30 хвилин будемо гріти 10 г бензальдегіду з концентрованим розчином їдкого калі. (Обережно, луг викликає на шкірі опіки!)
У результаті реакції утворюються бензиловий спирт і калієва сіль бензойної кислоти:
2С 6 Н 5-СНТ + КОН = З 6 Н 5 Соок + С 6 Н 5-СН 2-ОН
бензальдегід бензоат калію бензиловий спирт
Після охолодження додамо 30 мл води. При цьому бензоат калію розчиняється, а бензиловий спирт виділяється у вигляді масла, що утворює верхній шар. Відокремимо його в ділильній воронці і нагріємо в нашому простому приладі для етерифікації із зазначеними вище карбоновими кислотами при додаванні сірчаної кислоти та кухонної солі. Отримані складні ефіри володіють сильним запахом жасмину і використовуються при виготовленні багатьох духів.
Препаративні отримання складного ефіру.
Один зі складних ефірів отримаємо в досить чистому стані і в більшій кількості. Виберемо для цього метилсаліцилат - запашне речовина, що надає аромат маслу барвінку.
Для цього нам знадобляться круглодонні колба на 50 - 100 мл, холодильник або замінює його саморобний пристрій для охолодження, ділильна воронка в якості приймача, вигнута скляна трубка, пальник і штатив з приладдям, а також водяна баня.
У круглодонну колбу помістимо 10 г саліцилової кислоти і 15 мл метанолу. (Обережно! Яд!).
Охолодимо суміш холодною водою і обережно, малими порціями, приплив 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. Закриємо колбу гумовою пробкою зі вставленим в неї зворотним холодильником. Потім вміст колби будемо гріти на киплячій водяній бані протягом 2 годин. Дамо реакційної суміші охолонути і виллємо її в чашку, що містить 100 мл холодної води, краще за все з шматочками льоду. Розмішаємо, виллємо суміш в ділильну воронку і кілька разів енергійно струсіть. При цьому з суміші виділяється метилсаліцилат, який можна зібрати. Все ж отриманий таким чином продукт - від 5 до 10 р - ще містить домішки. Його можна очистити фракціонованої перегонкой.По наведеною методикою можна самостійно синтезувати в кілька більшій кількості й інші ефіри, однак у нас немає необхідності в цьому, так як їх запах особливо приємний саме при сильному розведенні. Навпаки, в концентрованому стані вони часто мають неприємний їдкий запах.
Ми можемо переконатися в цьому, обполіскуючи кілька разів водою пробірки, в яких були отримані або зберігалися складні ефіри. Після промивання вони все ще пахнуть, і запах навіть стає ще пріятнее.Впрочем, самостійно синтезовані запашні речовини, звичайно, не можна використовувати для приготування фруктових есенцій - адже вони можуть бути забруднені домішками. Та й приготовлені нами духи, на жаль, будуть поступатися за якістю фабричним, які зазвичай представляють собою досить складні композиції.
Запашні алканалі з мила.
Серед сучасних синтетичних запашних речовин особливе місце займають вищі алканалі (альдегіди) і алканоли (спирти), що містять від 7 до 20 атомів вуглецю. Вони мають характерний свіжий запах, звичайно злегка нагадує запах воску. Це дозволило створити на їх основі безліч нових композицій, які мають своєрідними фантазійними запахами.
Всесвітньо відомі духи - наприклад, французькі «Суар де Парі» і «Шанель № 5» - своїм ароматом зобов'язані саме цим з'єднанням. Подібні парфумерні вироби проводяться і в НДР.
Вищі алканалі і алканоли є важливими проміжними продуктами і виходять шляхом синтезу з жирних кислот при дії на них водню під високим тиском. Алканалі утворюються також у забрудненому стані при спільній сухій перегонці солей жирних кислот з сіллю метанової (мурашиної) кислоти. Аналогічним чином ми вже отримували ацетон з сірого древесноуксусного порошку.
Нагріємо кілька грамів дрібно нарізаного ядерного мила або ще краще готових мильних пластівців з приблизно рівною кількістю метаната (Форміат) натрію у великій пробірці або маленькою колбочці. Випари пропустимо через прямий холодильник і будемо збирати конденсат в приймачі.
При обережному нагріванні ми отримаємо світлий каламутний дистилят, що має приємний свіжий запах з відтінком запаху воску. У ньому поряд з водою та іншими речовинами міститься кілька вищих алканалей. Якщо ж нагрівати реакційну масу занадто сильно, утворюються продукти розкладання, які мають, навпаки, неприємний запах.
Фруктова есенція і ізовалеріанової кислота з ізоамілового спирту.
Наллємо в пробірку 3 мл 3-метілбутанола-1, званого також ізоамілового спирту. (Обережно! Яд!) Ретельно охолодимо вміст пробірки крижаною водою або принаймні дуже холодною водою. Потім обережно, малими порціями, додамо 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. При цьому суміш набуває червонуватого відтінку. Якщо ж вона почорніє, то спроба не вдасться.
Одночасно знову зберемо прилад, який ми вже використовували для отримання метилсаліцилату. Наллємо в колбу розчин 10-12 г дихромата калію в 15 мл води. Обережно, малими порціями (на відстані від себе!), Будемо додавати до нього суміш з пробірки. При цьому почнеться бурхлива реакція, і одночасно ми виявимо спочатку слабкий запах, що нагадує банани, а пізніше - інтенсивний фруктовий запах. Будемо близько години гріти колбу на киплячій водяній бані. При цьому рідина стане темно-зеленою. Після охолодження, відкривши колбу, ми відчуємо наводить смуток запах валерьянкі.Еслі тепер додати близько 25 мл води і провести перегонку з прямим холодильником, то ми отримаємо дистилят, що складається з декількох шарів. У водному шарі розчинена 3-метілбутановая, або ізовалеріанової кислота (довести кислу реакцію!). Над водним шаром зазвичай знаходиться шар більш легкого масла. Це ізопентілізопентанат (ізоамілізовалерат) - ізоаміловий ефір ізовалеріанової кислоти.
Хромова суміш - суміш дихромата калію та сірчаної кислоти - є сильним окислювачем. При її дії з ізоамілового спирту утворюється спочатку ізовалеріанової альдегід і далі з нього ізовалеріанової кислота. Складний ефір виходить в результаті реакції виникає кислоти з ще непрореагіровавшіх спиртом.
Ізовалеріанова кислота є головною складовою частиною настоянки з коренів валеріани і звідси отримала свою назву. Згадані альдегід і складний ефір знаходять застосування у парфумерії і при виготовленні фруктових есенцій.
Аромат бузку з скипидару!
Блукаючи лісом, ми не раз бачили на стовбурах сосен надрізи, що нагадують риб'ячий хребет. Ми знаємо, що так добувають живицю. Вона випливає з поранених місць і накопичується в маленьких горщиках, укріплених на стовбурах дерев. Живиця служить важливою сировиною для хімічної промисловості. При перегонці з водяною парою вона поділяється на дистилят - живичний скипидар і залишок після його відгонки - каніфоль, використовувану, зокрема, при пайку, як добавка при виготовленні паперу, у виробництві лаків, сургучу, кремів для взуття і для багатьох інших цілей. А скипидар часто застосовують для розведення оліфи. Його головною складовою частиною є пінен, що міститься також у багатьох інших ефірних маслах.
Із запашних речовин сімейства терпенів пінен має далеко не найприємніший запах. Однак у вправних руках хіміків він здатний перетворюватися на чудові запашні речовини з квітковим ароматом, які в природі містяться лише в дуже малих кількостях в дорогих ефірних маслах, що добуваються з рідкісних квітів. Крім того, з пинена у великих кількостях отримують камфору, яка застосовується в медицині для виготовлення мазей, а також - як ми вже знаємо - у виробництві целулоїду.
Спробуємо самостійно отримати одне з найважливіших запашних речовин - спирт терпінеол, що має запах бузку.
У колбу Ерленмейера місткістю 100 мл наллємо 15 мл чистого, обов'язково живичного скипидару і 30 мл азотної кислоти, попередньо вдвічі розведеною водою. Колбу закриємо пробкою з вертикальною скляною трубкою довжиною 20 см і поставимо в лазню з холодною водою.
Досвід проведемо у витяжній шафі або на відкритому повітрі, так як можуть виділятися отруйні нітрозні гази. Тому колба обов'язково повинна залишатися відкритою! Витримаємо суміш два дні, як можна частіше енергійно струшуючи її. Як тільки з'являться гази коричневого кольору і вміст колби розігріється, струшування потрібно припинити і охолодити колбу в мисці з холодною водою.
Після закінчення реакції вміст колби складається з двох шарів, причому обидва червонувато-коричневі. Верхній шар являє собою в'язку, пінисту масу. Він містить скипидар і Терпін, що утворився з пинена в результаті приєднання до нього двох молекул води. Утворює нижній шар азотна кислота містить лише незначна кількість розчинних продуктів перетворення. Нейтралізуємо реакційну масу розведеним розчином соди (обережно - спінення!) І відокремимо верхній шар масла. Для цього виллємо вміст колби у чашку і обережно вичерпати верхній шар ложкою. Можна також відсмоктати піпеткою нижній шар (Ні в якому разі не відсмоктувати ротом Розрідження в піпетці створюють за допомогою груші або водоструминного насоса. Найзручніше набирати рідину в піпетку шприцом (без голки), щільно сполученим з піпеткою шматочком гумового шланга. - Прим. Перев. ).
Застосовувати ділильну воронку не варто, тому що верхній шар дуже в'язкий. Потім відокремлену в'язку масу з надлишком розведеної (приблизно 10%-ної) сірчаної кислоти будемо гріти протягом години з зворотним холодильником. Використовуємо при цьому такий же простий прилад, як і при отриманні метилсаліцилату. Після охолодження знову нейтралізуємо розчином соди. При цьому ми відчуємо сильний запах бузку, на який все ж накладаються запахи непрореагировавшего скипидару і різних домішок. Весь процес відбивається наступною схемою:
Технічний терпінеол застосовується для отдушіванія мив, а будучи ретельно очищений, стає незамінним компонентом багатьох духів.
Духи
Отже, ми синтезували й досліджували властивості цілого ряду запашних речовин. Однак, порівнюючи їх запах з ароматом куплених в магазині дорогих парфумів, не можна не розчаруватися. Справа в тому, що фабричним духам аромат додає аж ніяк не одна речовина. Сучасні парфуми - продукт змішання безлічі композицій, кожна з які знову-таки містить безліч запашних речовин як природного, так і синтетичного походження. Наприклад, нова композиція із запахом бузку має наступний склад:
З давнього часу і до сих пір загальновизнаним міжнародним центром, з якого поширюються нові моди в парфумерії, є місто Сюрен у Франції (Сюрен тепер - західне передмістя Парижа, розташований на лівому березі Сени. - Прим. Перекл.). Проте в даний час цінні синтетичні запашні речовини у все зростаючих кількостях вивозяться з НДР навіть у цю столицю парфюмерії. Готові парфуми з НДР і Радянського Союзу теж не поступаються сьогодні всесвітньо відомим французьким марками і користуються великим попитом на світовому ринку.
Тільки за часів наших прабабусь найулюбленішими були чисті або змішані квіткові аромати, наприклад бузку, троянд, нарцисів. Пізніше в моду увійшов запах орхідей, а в наші дні майже виключним перевагою користуються фантазійні духи, які мають свіжим квітковим ароматом зі слабким "твариною" відтінком, зближуючим запах парфумів з запахом шкіри людини. При виготовленні таких парфумів спочатку створюють так званий ведучий запах звичайно з допомогою природного або синтетичного цитрусового або Бергамотове масла. Потім для контрасту, з метою створення яскравого, виразного відтінку додають вищі альдегіди.
Не можна обійтися і без свіжого запаху зелені і для плавного переходу до нього - квіткового запаху. "Тваринний" запах, запах тіла забезпечується додаванням синтетичних речовин типу амбри і мускусу. Ці речовини, крім того, додають аромату стійкість. Вони сприяють тому, щоб летючі компоненти парфумів не зникали занадто швидко і довше трималися на шкірі або плаття.
На закінчення виготовимо самостійно парфуми за законами нинішньої моди.
Виготовимо духи.
Для створення провідного запаху знадобиться, перш за все, цитрусове масло, яке ми отримаємо з шкірки лимонів або апельсинів. Вона настільки багата ефірними маслами, що їх дуже легко виділити. Для цього достатньо механічно зруйнувати оболонку клітин, в яких міститься масло, і зібрати виділяються при цьому крапельки. З цією метою шкірку натремо на тертці, в протертому вигляді загорнемо в шматочок міцної матерії і ретельно вичавив. При цьому через тканину просочується каламутна рідина, що складається з води і крапельок масла. Змішаємо приблизно 2 мл цієї рідини з 1 мл дистиляту, отриманого нами з мила. Останній містить вищі альдегіди жирного ряду і має освіжаючий запах, злегка нагадує запах воску.
Тепер нам знадобиться ще квітковий відтінок. Ми створимо його, додаючи до суміші 2-3 краплі Ландишева масла або синтезованих нами речовин - ізопентілсаліцілата (ізоамілсаліцілата) або терпінеол. Краплинка (в буквальному сенсі) метилсаліцилату, кминної масла, а також невелика добавка ванільного цукру покращують аромат.В висновок розчинний цю суміш у 20 мл чистого (не денатурованого) спирту або в крайньому випадку в рівному обсязі горілки і наші парфуми будуть готові. Хоча вони мають приємний аромат, все ж навряд чи варто ними душитися, тому що їм важко конкурувати з фабричними духами. Читач може спробувати самостійно підібрати склад інших духів, використовуючи описані вище і отримані ним запашні речовини.
Висновок
Навряд чи існують у природі речовини, що не мають запаху. Камені, дерево, матеріали, про які ми звикли думати, що вони не мають запаху, у відповідних умовах свій запах виявляють. Проте багато хто не відчувають або не звертають уваги на деякі навколишні нас запахи.
Література
1. Войткевич С. А. «Зв'язок між структурою запашних речовин і їх запахом» / / Журнал Всесоюзного хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва. - 1969. - № 2. - С. 196-203.
2. Войткевич С. І. «Хімія і технологія запашних речовин СРСР» / / «Масложирова промисловість». - 1967 .- № 10.-С. 36-40.
3. Каспаров Г. Н. «Основи виробництва парфумерії і косметики». - 2-е вид., Перераб. і доп. - Москва, «Агропромиздат», 1988.
4. Самсонов С. М. «Як сприймаються запахи» / / «Наука і життя». - 1988. - № 4. - С. 12-18.
5. Фрідман Р. А. «Парфумерія і косметика». - Москва, «Харчова промисловість», 1975.
6. Хейфіц Л. А., Дашунін В. М. «Запашні речовини та інші продукти для парфумерії». - Москва, «Хімія», 1994.
7. «Хімічна енциклопедія: У 5 т.» - «Москва», «Радянська енциклопедія», 1988. - Т. 1.
8. Шулов Л. М., Хейфіц Л. А. «Запашні речовини й напівпродукти парфюмерно-косметичних виробництв» - Москва, «Агрохіміздат», 1990.
9. Матеріали сайту http://alhimik.ru
10. Матеріали сайту http://ermine.narod.ru
Бутілетанат (бутилацетат, уксуснобутіловий ефір) - з бутанолу (бутилового спирту) і етанової (оцтової кислоти).
Ізобутілетанат (ізобутілацетат, уксусноізобутіловий ефір) утворюється відповідно з 2-метілпропанола-1 (ізобутилового спирту) і етанової кислоти. Обидва останніх ефіру мають сильний фруктовий запах і є складовою частиною парфумерних композицій з ароматом лаванди, гіацинтів та троянд.
Пентілетанат (амілацетат, уксусноаміловий ефір) - з пентанола, тобто амилового спирту (Яд!), і етанової кислоти.
Ізопентілетанат (ізоамілацетат, уксусноізоаміловий ефір) - з 3-метілбутанола-1, тобто ізоамілового спирту (Яд!), і етанової кислоти. Ці два ефіру в розведеному розчині мають запах груш. Вони входять до складу фантазійних духів і служать розчинниками в лаках для нігтів.
Метілбутанат (метнлбутірат, маслянометіловий ефір) - з метанолу (метилового спирту) і бутанової (масляної) кислоти. Запах його нагадує ранет.
Етілбутанат (етілбутірат; масляноетіловий ефір) - з етилового спирту і бутанової кислоти. Він має характерний запах ананасів.
Пентілбутанат (амілбутірат, масляноаміловий ефір) - з пентанола (амилового спирту) і бутанової кислоти (спирт отруйний!).
Ізопентілбутанат (ізоамілбутірат, масляноізоаміловий ефір) - з 3-метілбутанола-1 (ізоамілового спирту) і бутанової кислоти (спирт отруйний!). Два останніх ефіру мають запах груш.
Серед ефірів ароматичних кислот теж є речовини з приємним ароматом. На відміну від фруктового запаху складних ефірів аліфатичного ряду у них переважають бальзамічні, так звані тварини запахи або запахи екзотичних квітів. Деякі з цих важливих запашних речовин ми синтезуємо.
Метил-і етілбензоат отримаємо з метилового або відповідно етилового спирту і бензойної кислоти. Проведемо дослід за наведеною вище прописи і візьмемо в якості вихідних речовин спирт і близько 1 г кристалічної бензойної кислоти. Ці ефіри нагадують за запахом бальзами і входять до складу парфумерних композицій із запахами свіжого сіна, російської шкіри (юхти), гвоздики, іланг-ілангу і туберози.
Пентілбензоат (амілбензоат, бензойноаміловий ефір) і ізопентілбензоат (ізоамілбензоат, бензойноізоаміловий ефір) пахнуть конюшиною і амброю - своєрідним виділенням з травного тракту кита. Їх використовують для парфумів з східним колоритом. Для отримання цих речовин етеріфіціруем бензойну кислоту амілові або ізоамілового спирту (Яд!) у присутності концентрованої соляної кислоти, тому що в присутності сірчаної кислоти можливі побічні реакції.
Етілсаліцілат нагадує за запахом масло зеленого барвінку, з яким ми вже познайомилися раніше. Однак у нього менш різкий запах. Він застосовується для виготовлення парфумів з ароматом касії і духів типу «Шипр». Цей ефір ми отримаємо з етилового спирту і саліцилової кислоти при нагріванні з кухонною сіллю та сірчаної кислотою.
Пентілсаліцілат (амілсаліцілат) і ізопентілсаліцілат (ізоамілсаліцілат) мають сильний запах орхідей. Вони часто застосовуються для створення аромату конюшини, орхідей, камелій і гвоздики, а також фантазійних ароматів, особливо при отдушіваніі мила. У цих двох випадках ми теж проведемо етерифікації в присутності соляної кислоти.
Заслуговують також уваги бензілметанат (бензілформіат), бензілетанат (бензілацетат) і бензілбутанат (бензілбутірат). Всі ці ефіри утворюються з ароматичного бензилового спирту та відповідних карбонових кислот - метанової (мурашиної), етанової (оцтової) або бутанової (масляної).
Так як бензиловий спирт важко знайти у продажу, ми отримаємо його самі з продажного бензальдегіду, застосовуваного в парфумерії для створення аромату гіркого мигдалю.
На водяній бані при безперервному перемішуванні 30 хвилин будемо гріти 10 г бензальдегіду з концентрованим розчином їдкого калі. (Обережно, луг викликає на шкірі опіки!)
У результаті реакції утворюються бензиловий спирт і калієва сіль бензойної кислоти:
2С 6 Н 5-СНТ + КОН = З 6 Н 5 Соок + С 6 Н 5-СН 2-ОН
бензальдегід бензоат калію бензиловий спирт
Після охолодження додамо 30 мл води. При цьому бензоат калію розчиняється, а бензиловий спирт виділяється у вигляді масла, що утворює верхній шар. Відокремимо його в ділильній воронці і нагріємо в нашому простому приладі для етерифікації із зазначеними вище карбоновими кислотами при додаванні сірчаної кислоти та кухонної солі. Отримані складні ефіри володіють сильним запахом жасмину і використовуються при виготовленні багатьох духів.
Препаративні отримання складного ефіру.
Один зі складних ефірів отримаємо в досить чистому стані і в більшій кількості. Виберемо для цього метилсаліцилат - запашне речовина, що надає аромат маслу барвінку.
Для цього нам знадобляться круглодонні колба на 50 - 100 мл, холодильник або замінює його саморобний пристрій для охолодження, ділильна воронка в якості приймача, вигнута скляна трубка, пальник і штатив з приладдям, а також водяна баня.
У круглодонну колбу помістимо 10 г саліцилової кислоти і 15 мл метанолу. (Обережно! Яд!).
Охолодимо суміш холодною водою і обережно, малими порціями, приплив 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. Закриємо колбу гумовою пробкою зі вставленим в неї зворотним холодильником. Потім вміст колби будемо гріти на киплячій водяній бані протягом 2 годин. Дамо реакційної суміші охолонути і виллємо її в чашку, що містить 100 мл холодної води, краще за все з шматочками льоду. Розмішаємо, виллємо суміш в ділильну воронку і кілька разів енергійно струсіть. При цьому з суміші виділяється метилсаліцилат, який можна зібрати. Все ж отриманий таким чином продукт - від 5 до 10 р - ще містить домішки. Його можна очистити фракціонованої перегонкой.По наведеною методикою можна самостійно синтезувати в кілька більшій кількості й інші ефіри, однак у нас немає необхідності в цьому, так як їх запах особливо приємний саме при сильному розведенні. Навпаки, в концентрованому стані вони часто мають неприємний їдкий запах.
Ми можемо переконатися в цьому, обполіскуючи кілька разів водою пробірки, в яких були отримані або зберігалися складні ефіри. Після промивання вони все ще пахнуть, і запах навіть стає ще пріятнее.Впрочем, самостійно синтезовані запашні речовини, звичайно, не можна використовувати для приготування фруктових есенцій - адже вони можуть бути забруднені домішками. Та й приготовлені нами духи, на жаль, будуть поступатися за якістю фабричним, які зазвичай представляють собою досить складні композиції.
Запашні алканалі з мила.
Серед сучасних синтетичних запашних речовин особливе місце займають вищі алканалі (альдегіди) і алканоли (спирти), що містять від 7 до 20 атомів вуглецю. Вони мають характерний свіжий запах, звичайно злегка нагадує запах воску. Це дозволило створити на їх основі безліч нових композицій, які мають своєрідними фантазійними запахами.
Всесвітньо відомі духи - наприклад, французькі «Суар де Парі» і «Шанель № 5» - своїм ароматом зобов'язані саме цим з'єднанням. Подібні парфумерні вироби проводяться і в НДР.
Вищі алканалі і алканоли є важливими проміжними продуктами і виходять шляхом синтезу з жирних кислот при дії на них водню під високим тиском. Алканалі утворюються також у забрудненому стані при спільній сухій перегонці солей жирних кислот з сіллю метанової (мурашиної) кислоти. Аналогічним чином ми вже отримували ацетон з сірого древесноуксусного порошку.
Нагріємо кілька грамів дрібно нарізаного ядерного мила або ще краще готових мильних пластівців з приблизно рівною кількістю метаната (Форміат) натрію у великій пробірці або маленькою колбочці. Випари пропустимо через прямий холодильник і будемо збирати конденсат в приймачі.
При обережному нагріванні ми отримаємо світлий каламутний дистилят, що має приємний свіжий запах з відтінком запаху воску. У ньому поряд з водою та іншими речовинами міститься кілька вищих алканалей. Якщо ж нагрівати реакційну масу занадто сильно, утворюються продукти розкладання, які мають, навпаки, неприємний запах.
Фруктова есенція і ізовалеріанової кислота з ізоамілового спирту.
Наллємо в пробірку 3 мл 3-метілбутанола-1, званого також ізоамілового спирту. (Обережно! Яд!) Ретельно охолодимо вміст пробірки крижаною водою або принаймні дуже холодною водою. Потім обережно, малими порціями, додамо 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. При цьому суміш набуває червонуватого відтінку. Якщо ж вона почорніє, то спроба не вдасться.
Одночасно знову зберемо прилад, який ми вже використовували для отримання метилсаліцилату. Наллємо в колбу розчин 10-12 г дихромата калію в 15 мл води. Обережно, малими порціями (на відстані від себе!), Будемо додавати до нього суміш з пробірки. При цьому почнеться бурхлива реакція, і одночасно ми виявимо спочатку слабкий запах, що нагадує банани, а пізніше - інтенсивний фруктовий запах. Будемо близько години гріти колбу на киплячій водяній бані. При цьому рідина стане темно-зеленою. Після охолодження, відкривши колбу, ми відчуємо наводить смуток запах валерьянкі.Еслі тепер додати близько 25 мл води і провести перегонку з прямим холодильником, то ми отримаємо дистилят, що складається з декількох шарів. У водному шарі розчинена 3-метілбутановая, або ізовалеріанової кислота (довести кислу реакцію!). Над водним шаром зазвичай знаходиться шар більш легкого масла. Це ізопентілізопентанат (ізоамілізовалерат) - ізоаміловий ефір ізовалеріанової кислоти.
Хромова суміш - суміш дихромата калію та сірчаної кислоти - є сильним окислювачем. При її дії з ізоамілового спирту утворюється спочатку ізовалеріанової альдегід і далі з нього ізовалеріанової кислота. Складний ефір виходить в результаті реакції виникає кислоти з ще непрореагіровавшіх спиртом.
Ізовалеріанова кислота є головною складовою частиною настоянки з коренів валеріани і звідси отримала свою назву. Згадані альдегід і складний ефір знаходять застосування у парфумерії і при виготовленні фруктових есенцій.
Аромат бузку з скипидару!
Блукаючи лісом, ми не раз бачили на стовбурах сосен надрізи, що нагадують риб'ячий хребет. Ми знаємо, що так добувають живицю. Вона випливає з поранених місць і накопичується в маленьких горщиках, укріплених на стовбурах дерев. Живиця служить важливою сировиною для хімічної промисловості. При перегонці з водяною парою вона поділяється на дистилят - живичний скипидар і залишок після його відгонки - каніфоль, використовувану, зокрема, при пайку, як добавка при виготовленні паперу, у виробництві лаків, сургучу, кремів для взуття і для багатьох інших цілей. А скипидар часто застосовують для розведення оліфи. Його головною складовою частиною є пінен, що міститься також у багатьох інших ефірних маслах.
Із запашних речовин сімейства терпенів пінен має далеко не найприємніший запах. Однак у вправних руках хіміків він здатний перетворюватися на чудові запашні речовини з квітковим ароматом, які в природі містяться лише в дуже малих кількостях в дорогих ефірних маслах, що добуваються з рідкісних квітів. Крім того, з пинена у великих кількостях отримують камфору, яка застосовується в медицині для виготовлення мазей, а також - як ми вже знаємо - у виробництві целулоїду.
Спробуємо самостійно отримати одне з найважливіших запашних речовин - спирт терпінеол, що має запах бузку.
У колбу Ерленмейера місткістю 100 мл наллємо 15 мл чистого, обов'язково живичного скипидару і 30 мл азотної кислоти, попередньо вдвічі розведеною водою. Колбу закриємо пробкою з вертикальною скляною трубкою довжиною 20 см і поставимо в лазню з холодною водою.
Досвід проведемо у витяжній шафі або на відкритому повітрі, так як можуть виділятися отруйні нітрозні гази. Тому колба обов'язково повинна залишатися відкритою! Витримаємо суміш два дні, як можна частіше енергійно струшуючи її. Як тільки з'являться гази коричневого кольору і вміст колби розігріється, струшування потрібно припинити і охолодити колбу в мисці з холодною водою.
Після закінчення реакції вміст колби складається з двох шарів, причому обидва червонувато-коричневі. Верхній шар являє собою в'язку, пінисту масу. Він містить скипидар і Терпін, що утворився з пинена в результаті приєднання до нього двох молекул води. Утворює нижній шар азотна кислота містить лише незначна кількість розчинних продуктів перетворення. Нейтралізуємо реакційну масу розведеним розчином соди (обережно - спінення!) І відокремимо верхній шар масла. Для цього виллємо вміст колби у чашку і обережно вичерпати верхній шар ложкою. Можна також відсмоктати піпеткою нижній шар (Ні в якому разі не відсмоктувати ротом Розрідження в піпетці створюють за допомогою груші або водоструминного насоса. Найзручніше набирати рідину в піпетку шприцом (без голки), щільно сполученим з піпеткою шматочком гумового шланга. - Прим. Перев. ).
Застосовувати ділильну воронку не варто, тому що верхній шар дуже в'язкий. Потім відокремлену в'язку масу з надлишком розведеної (приблизно 10%-ної) сірчаної кислоти будемо гріти протягом години з зворотним холодильником. Використовуємо при цьому такий же простий прилад, як і при отриманні метилсаліцилату. Після охолодження знову нейтралізуємо розчином соди. При цьому ми відчуємо сильний запах бузку, на який все ж накладаються запахи непрореагировавшего скипидару і різних домішок. Весь процес відбивається наступною схемою:
Духи
Отже, ми синтезували й досліджували властивості цілого ряду запашних речовин. Однак, порівнюючи їх запах з ароматом куплених в магазині дорогих парфумів, не можна не розчаруватися. Справа в тому, що фабричним духам аромат додає аж ніяк не одна речовина. Сучасні парфуми - продукт змішання безлічі композицій, кожна з які знову-таки містить безліч запашних речовин як природного, так і синтетичного походження. Наприклад, нова композиція із запахом бузку має наступний склад:
Терпінеол 11%
Іланг-іланговое масло 1%
Фенілетиловий спирт 11%
Бувардія 1%
Бузок +1094 11,5%
Бензілацетат 1%
Гелиотропин 6,5%
Амілкорічний альдегід 1%
Гідроксіцітронеллаль 6,5%
Ганусовий альдегід 0,3%
Коричний спирт 4,5%
Метілантранілат 0,2%
Настій цибет 0,8%
Лише при змішуванні декількох подібних композицій виходять справжні парфуми. Для створення таких творів парфумерного мистецтва потрібен не тільки багаторічний досвід, але й здатність до творчості, талант художника. З давнього часу і до сих пір загальновизнаним міжнародним центром, з якого поширюються нові моди в парфумерії, є місто Сюрен у Франції (Сюрен тепер - західне передмістя Парижа, розташований на лівому березі Сени. - Прим. Перекл.). Проте в даний час цінні синтетичні запашні речовини у все зростаючих кількостях вивозяться з НДР навіть у цю столицю парфюмерії. Готові парфуми з НДР і Радянського Союзу теж не поступаються сьогодні всесвітньо відомим французьким марками і користуються великим попитом на світовому ринку.
Тільки за часів наших прабабусь найулюбленішими були чисті або змішані квіткові аромати, наприклад бузку, троянд, нарцисів. Пізніше в моду увійшов запах орхідей, а в наші дні майже виключним перевагою користуються фантазійні духи, які мають свіжим квітковим ароматом зі слабким "твариною" відтінком, зближуючим запах парфумів з запахом шкіри людини. При виготовленні таких парфумів спочатку створюють так званий ведучий запах звичайно з допомогою природного або синтетичного цитрусового або Бергамотове масла. Потім для контрасту, з метою створення яскравого, виразного відтінку додають вищі альдегіди.
Не можна обійтися і без свіжого запаху зелені і для плавного переходу до нього - квіткового запаху. "Тваринний" запах, запах тіла забезпечується додаванням синтетичних речовин типу амбри і мускусу. Ці речовини, крім того, додають аромату стійкість. Вони сприяють тому, щоб летючі компоненти парфумів не зникали занадто швидко і довше трималися на шкірі або плаття.
На закінчення виготовимо самостійно парфуми за законами нинішньої моди.
Виготовимо духи.
Для створення провідного запаху знадобиться, перш за все, цитрусове масло, яке ми отримаємо з шкірки лимонів або апельсинів. Вона настільки багата ефірними маслами, що їх дуже легко виділити. Для цього достатньо механічно зруйнувати оболонку клітин, в яких міститься масло, і зібрати виділяються при цьому крапельки. З цією метою шкірку натремо на тертці, в протертому вигляді загорнемо в шматочок міцної матерії і ретельно вичавив. При цьому через тканину просочується каламутна рідина, що складається з води і крапельок масла. Змішаємо приблизно 2 мл цієї рідини з 1 мл дистиляту, отриманого нами з мила. Останній містить вищі альдегіди жирного ряду і має освіжаючий запах, злегка нагадує запах воску.
Тепер нам знадобиться ще квітковий відтінок. Ми створимо його, додаючи до суміші 2-3 краплі Ландишева масла або синтезованих нами речовин - ізопентілсаліцілата (ізоамілсаліцілата) або терпінеол. Краплинка (в буквальному сенсі) метилсаліцилату, кминної масла, а також невелика добавка ванільного цукру покращують аромат.В висновок розчинний цю суміш у 20 мл чистого (не денатурованого) спирту або в крайньому випадку в рівному обсязі горілки і наші парфуми будуть готові. Хоча вони мають приємний аромат, все ж навряд чи варто ними душитися, тому що їм важко конкурувати з фабричними духами. Читач може спробувати самостійно підібрати склад інших духів, використовуючи описані вище і отримані ним запашні речовини.
Висновок
Навряд чи існують у природі речовини, що не мають запаху. Камені, дерево, матеріали, про які ми звикли думати, що вони не мають запаху, у відповідних умовах свій запах виявляють. Проте багато хто не відчувають або не звертають уваги на деякі навколишні нас запахи.
Література
1. Войткевич С. А. «Зв'язок між структурою запашних речовин і їх запахом» / / Журнал Всесоюзного хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва. - 1969. - № 2. - С. 196-203.
2. Войткевич С. І. «Хімія і технологія запашних речовин СРСР» / / «Масложирова промисловість». - 1967 .- № 10.-С. 36-40.
3. Каспаров Г. Н. «Основи виробництва парфумерії і косметики». - 2-е вид., Перераб. і доп. - Москва, «Агропромиздат», 1988.
4. Самсонов С. М. «Як сприймаються запахи» / / «Наука і життя». - 1988. - № 4. - С. 12-18.
5. Фрідман Р. А. «Парфумерія і косметика». - Москва, «Харчова промисловість», 1975.
6. Хейфіц Л. А., Дашунін В. М. «Запашні речовини та інші продукти для парфумерії». - Москва, «Хімія», 1994.
7. «Хімічна енциклопедія: У 5 т.» - «Москва», «Радянська енциклопедія», 1988. - Т. 1.
8. Шулов Л. М., Хейфіц Л. А. «Запашні речовини й напівпродукти парфюмерно-косметичних виробництв» - Москва, «Агрохіміздат», 1990.
9. Матеріали сайту http://alhimik.ru
10. Матеріали сайту http://ermine.narod.ru