Классификация терпеноидов. Эфиромасличные растения, промышленного значения.

Эфирные масла (Olea aetherea) — смесь душистых летучих веществ, образующихся в растениях и относящихся к различным классам органических соединений, преимущественно терпеноидам (кислородные соединения терпенов), реже к ароматическим и алифатическим соединениям. Среди них встречаются углеводороды, спирты, кетоны, альдегиды, фенолы, лактоны, кислоты, простые и сложные эфиры и др.

В отличие от жирных масел они испаряются, не оставляя жирного пятна. Эфирные масла широко распространены в растительном мире. В настоящее время известно до 2500 эфирномасличных растений(астровые, яснотковые, сельдерейные, миртовые, лавровые, розоцветные и др.)

Эфирные масла могут накапливаться в любых органах растений: в цветках лаванды, плодах сельдерейных и цитрусовых, листьях яснотковых и подземных органах аира, ириса, девясила, содержание для различных растений составляет от тысячных долей процента до 5%, а для некоторых видов, например бутонов гвоздичного дерева, — 20 %.

В растениях эфирное масло локализуется, как правило, в специальных образованиях. Различают экзогенные и эндогенные образования:

Экзогенные: а) эфирномасличные железки, которые имеют различное строение; б) железистые волоски; в) железистые пятна.

Эндогенные; а) эфирномасличные вместилища; б) эфирномасличные канальцы; в) секреторные ходы; г) специализированные паренхимные клетки.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРПЕНОИДОВ

В зависимости от количества изопреновых звеньев терпеноиды делятся на:

1) полутерпены С₅Н₈; 2) монотерпены С₁₀Н₁₆; 3) сесквитериены С₁₅Н₂₄.

Полутерпены. В основном представлены кислотами и альдегидами. Кислоты обычно входят в состав сложных эфиров, т. е. связаны с различными спиртами, например борнилизовалерианат— в эфирном масле валерианы.

Монотерпены. Алифатические монотерпены представляют собой главную, наиболее ценную часть эфирного масла таких растений, как роза, герань, лаванда, жасмин, цитрусовые. Эфирные масла обладают тонким приятным запахом и применяются в парфюмерии.

В состав эфирного масла часто входят также сложные эфиры гераниола и линалоола с органическими кислотами, такими, как уксусная, изовалериаиовая, реже масляная, капроновая и др.:

Циклические монотерпены — это наиболее широко распространенная группа терпенов и, как правило, количественно преобладающая в эфирных маслах многих растений.

Моноциклические монотерпены используются как ценные лекарственные средства и индивидуальном виде (ментол) или являются основными компонентами ряда эфирных масел. Ментол и его кетон ментон содержатся в эфирном масле мяты перечной. Цинеол содержится в эфирном масле листьев эвкалипта, шалфея лекарственного, соцветий цитварной полыни, Цинеол встречается в виде двух изомеров (1—8 и 1—4). Карвон — главный компонент эфирного масла плодов тмина. Лимонен содержится в эфирном масле лимона, сосны и др.:

Дициклические мопотерпены; из них наибольшую ценность представляют следующие соединения: камфора, борнеол, пинен. Камфора — главный компонент эфирного масла камфорного лавра, камфорного базилика, некоторых видов полыни и др. Борнеол обычно встречается в виде сложных эфиров с уксусной (пихта), изовалериановой (валериана) и другими кислотами. Пинен — главный компонент скипидара (сосна), имеющего широкое применение в медицине. Пинен используется в органическом синтезе и технике. Туйон и туйол содержатся в эфирном масле полыни горькой, пижмы обыкновенной, шалфея лекарственного, туи и других растениях. Туйол обладает ядовитыми свойствами.

Камфара борнеол пинен

Ароматические соединения, как правило, обладают сильным бактерицидным свойством, что находит использование в медицинской практике.

Алифатические сесквитерпены входят в состав эфирного масла липы:

фарнезол

Моноциклические сесквитерпены. Тип бисаболана. Бисаболан содержится в эфирном масле ромашки, липы и др.

Представителем является миллефолид, который содержится в тысяч елистнике. Бициклические сесквитерпепы.

Хамазулен содержится в эфирном масле ромашки аптечной, тысячелистника обыкновенного, гвайазулен — в эвкалипте.

Акорон содержится в эфирном масле аира:

Тип эвдесмана (селинена):Сантонин содержится в полыни цитварной, тауремизин — в полыни таврической.

Физико-химические свойства эфирных масел

Эфирные масла представляют собой бесцветные, реже различно окрашенные жидкости (например, коричное эфирное масло — темно-коричневое; тимианное — красноватое; эфирное масло тысячелистника и ромашки — ярко-синее; аира — желтоватое). Они обладают специфическим запахом и вкусом. Большинство эфирных масел легче воды, и лишь некоторые из них (эфирное масло гвоздики, корицы) имеют плотность более единицы.

Под влиянием кислорода воздуха и света многие эфирные масла изменяются, постепенно окисляясь, меняют цвет (темнеют) и запах. Некоторые эфирные масла загустевают после отгонки или при хранении.

Эфирные масла мало, очень мало или практически нерастворимы в воде, но при взбалтывании с водой придают ей запах и вкус. Они растворимы в жирных и минеральных маслах, спирте, эфире и других органических растворителях.

Температура кипения эфирных масел колеблется в пределах от 140 до 260 ºС; они оптически активны, имеют определенную температуру застывания и коэффициент рефракции. Реакция масел нейтральная или кислая, в зависимости от их состава.

При охлаждении ряда эфирных масел, а иногда и при комнатной температуре некоторые компоненты выкристаллизовываются (анетол, ментол, тимол, камфора). Твердую часть эфирных масел принято называть стеароптен, жидкую часть — элеоптен.

Методы получения эфирных масел

Перегонка.

1. Для получения эфирного масла из растительного масла используют метод перегонки с водяным паром, основанный на физическом законе парциального давления — две несмешивающиеся жидкости, нагреваемые вместе, закипают при температуре ниже точки кипения каждой жидкости в отдельности, и на свойствах эфирного масла — летучести и практической нерастворимости в воде. Пары воды из парообразователя, проходя через растительный материал, увлекают эфирное масло, которое конденсируется в холодильнике и собирается в приемник.

2. В некоторых случаях для получения эфирного масла применяют перегонку с водой. Этот метод требует менее сложной аппаратуры, но дает меньший выход масла, качество которого может снижаться за счет подгорания сырья.

3. Перегонка с перегретым паром при повышенном давлении.

4. Перегонка при пониженном давлении. Уменьшение давление позволяет снизить температуру перегонки и тем самым сохранить, составные части эфирных масел в неизменном виде.

Но всех случаях перегонки эфирных масел с водяным паром получается дистиллят, который собирается в приемник и отстаивается. Эфирные масла с плотностью меньше единицы собираются в верхней части приемника над водой. В случае перегонки эфирных с плотностью больше единицы оно собирается под водой.

Экстрагирование

Применяется, как правило, в парфюмерии для получения эфирных масел, ценные компоненты которых разлагаются и при перегонке.

1. Эфирные масла извлекают из сырья низкокипящими растворителями (эфиром, хлористым метилом) а также сжиженным газом (пропаном, бутаном). Растворитель легко удаляется, остаток подвергается очистке.

2. Эфирные масла извлекают жирным маслом при t = 50—70 ºС, из которого эфирное масло можно извлечь спиртом.

Прессование (выжимание).

Используется для получения эфирныих масел из сырья, где оно содержится в крупных вместилищах и в больших количествах, например из околоплодников цитрусовых.