La carvona es un miembro de una familia de sustancias químicas llamadas terpenoides . [2] La carvona se encuentra de forma natural en muchos aceites esenciales , pero es más abundante en los aceites de semillas de alcaravea ( Carum carvi ), menta verde ( Mentha spicata ) y eneldo . [3]
Ambas carvonas se utilizan en la industria alimentaria y de los sabores. [3] La R -(−)-carvona también se utiliza para productos ambientadores y, como muchos aceites esenciales , los aceites que contienen carvonas se utilizan en aromaterapia y medicina alternativa . La S -(+)-carvona ha demostrado un efecto supresor contra el aumento de peso inducido por una dieta alta en grasas en ratones. [4]
Como el compuesto más responsable del sabor de la alcaravea, el eneldo y la hierbabuena, la carvona se ha utilizado durante milenios en los alimentos. [3] La goma de mascar de menta verde de Wrigley y los Life Savers con sabor a menta verde son los principales usuarios del aceite de menta verde natural de Mentha spicata . [ cita requerida ] La semilla de alcaravea se extrae con alcohol para hacer la bebida europea Kümmel . [ cita requerida ]
La S -(+)-carvona también se utiliza para prevenir la brotación prematura de las patatas durante el almacenamiento, comercializándose en los Países Bajos para este propósito bajo el nombre de Talent . [3]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha aprobado el uso de R -(−)-carvona como repelente de mosquitos . [5]
La carvona está disponible a bajo costo en ambas formas enantioméricamente puras, lo que la convierte en un material de partida atractivo para la síntesis total asimétrica de productos naturales . Por ejemplo, la ( S )-(+)-carvona se utilizó para iniciar una síntesis en 1998 del terpenoide quasina : [6]
La carvona forma dos formas o enantiómeros que son imágenes especulares : la R -(−)-carvona tiene un olor dulce a menta, como las hojas de menta verde . Su imagen especular, la S -(+)-carvona, tiene un aroma picante con notas de centeno, como las semillas de alcaravea . [7] [8] El hecho de que los dos enantiómeros se perciban con un olor diferente es evidencia de que los receptores olfativos deben responder con más fuerza a un enantiómero que al otro. No todos los enantiómeros tienen olores distinguibles. También se ha descubierto que los monos ardilla pueden discriminar entre enantiómeros de carvona. [9]
En textos más antiguos, también se hace referencia a las dos formas por sus rotaciones ópticas de laevo ( l ) que hace referencia a R -(−)-carvona, y dextro ( d ) que hace referencia a S -(+)-carvona. La denominación moderna hace referencia a los isómeros levógiros con el signo (-) y a los isómeros dextrógiros con el signo (+) en el nombre sistemático.
La S -(+)-carvona es el componente principal (60-70%) del aceite de semillas de alcaravea ( Carum carvi ), [10] que se produce en una escala de aproximadamente 10 toneladas por año. [3] También se encuentra en una proporción de aproximadamente 40-60% en el aceite de semilla de eneldo (de Anethum graveolens ), y también en el aceite de cáscara de mandarina . La R -(−)-carvona es también el compuesto más abundante en el aceite esencial de varias especies de menta, particularmente el aceite de menta verde ( Mentha spicata ), que se compone de 50-80% de R -(−)-carvona. [11] La menta verde es una fuente importante de R -(−)-carvona producida naturalmente . Sin embargo, la mayoría de la R -(−)-carvona utilizada en aplicaciones comerciales se sintetiza a partir de R -(+)-limoneno. [12] El isómero R -(−)-carvona también se encuentra en el aceite de kuromoji. Algunos aceites, como el de hierba de jengibre , contienen una mezcla de ambos enantiómeros. Muchos otros aceites naturales, por ejemplo el de menta , contienen trazas de carvonas.
La alcaravea fue utilizada con fines medicinales por los antiguos romanos, [3] pero probablemente la carvona no fue aislada como compuesto puro hasta que Franz Varrentrapp (1815-1877) la obtuvo en 1849. [2] [13] Originalmente Schweizer la llamó carvol . Goldschmidt y Zürrer la identificaron como una cetona relacionada con el limoneno , [14] y la estructura fue finalmente dilucidada por Georg Wagner (1849-1903) en 1894. [15]
La forma dextro, S -(+)-carvona, se obtiene prácticamente pura mediante la destilación fraccionada del aceite de alcaravea . La forma levo obtenida a partir de los aceites que la contienen generalmente requiere un tratamiento adicional para producir R -(−)-carvona de alta pureza. Esto se puede lograr mediante la formación de un compuesto de adición con sulfuro de hidrógeno , a partir del cual se puede regenerar la carvona mediante tratamiento con hidróxido de potasio en etanol y luego destilando el producto en una corriente de vapor. La carvona se puede preparar sintéticamente a partir del limoneno mediante nitrosocloruro de limoneno que se puede formar mediante el tratamiento del limoneno con nitrito de isoamilo en ácido acético glacial . Este compuesto luego se convierte en carvoxima, que se puede lograr mediante reflujo con DMF en isopropanol . El reflujo de carvoxima con ácido oxálico al 5% produce carvona. [16] Este procedimiento proporciona R -(−)-carvona a partir de R -(+)-limoneno. El principal uso del d-limoneno es como precursor de la S -(+)-carvona. La disponibilidad a gran escala de cáscaras de naranja, un subproducto de la producción de jugo de naranja, ha hecho que el limoneno esté disponible a bajo precio y que la carvona sintética se prepare a bajo costo. [17]
La biosíntesis de carvona es por oxidación de limoneno .
Hay tres enlaces dobles en la carvona capaces de reducción; el producto de la reducción depende de los reactivos y las condiciones utilizadas. [2] La hidrogenación catalítica de la carvona ( 1 ) puede dar carvomentol ( 2 ) o carvomentona ( 3 ). El zinc y el ácido acético reducen la carvona para dar dihidrocarvona ( 4 ). La reducción de MPV usando propan-2-ol e isopropóxido de aluminio efectúa la reducción del grupo carbonilo solo para proporcionar carveol ( 5 ); una combinación de borohidruro de sodio y CeCl 3 ( reducción de Luche ) también es efectiva. La hidrazina y el hidróxido de potasio dan limoneno ( 6 ) a través de una reducción de Wolff-Kishner .
La oxidación de la carvona también puede dar lugar a una variedad de productos. [2] En presencia de un álcali como Ba(OH) 2 , la carvona se oxida con aire u oxígeno para dar la dicetona 7 . Con peróxido de hidrógeno se forma el epóxido 8 . La carvona se puede escindir utilizando ozono seguido de vapor, dando lugar a la dilactona 9 , mientras que el KMnO 4 da lugar a 10 .
Como cetona α,β;-insaturada , la carvona sufre adiciones conjugadas de nucleófilos. Por ejemplo, la carvona reacciona con dimetilcuprato de litio para colocar un grupo metilo en trans con respecto al grupo isopropenilo con buena estereoselectividad . El enolato resultante puede luego ser alilado utilizando bromuro de alilo para dar la cetona 11. [18 ]
En el cuerpo, los estudios in vivo indican que ambos enantiómeros de carvona se metabolizan principalmente en ácido dihidrocarvónico , ácido carvónico y uroterpenolona. [19] El (–)-carveol también se forma como un producto menor a través de la reducción por NADPH . La (+)-carvona también se convierte en (+)-carveol. [20] Esto ocurre principalmente en el hígado e involucra a la citocromo P450 oxidasa y a la (+)-trans-carveol deshidrogenasa .