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Mentol

El mentol es un compuesto orgánico , más específicamente un monoterpenoide , elaborado sintéticamente u obtenido a partir de aceites de menta de maíz , menta piperita u otras mentas . Es una sustancia cerosa, transparente o cristalina de color blanco , que es sólida a temperatura ambiente y se funde ligeramente por encima.

La principal forma de mentol que se encuentra en la naturaleza es el (-)-mentol , al que se le asigna la configuración (1 R , 2 S , 5 R ) . El mentol tiene cualidades anestésicas locales y contrairritantes , y se usa ampliamente para aliviar la irritación leve de la garganta . El mentol también actúa como un agonista débil de los receptores opioides κ .

Estructura

El mentol natural existe como un estereoisómero puro , casi siempre en la forma (1 R , 2 S , 5 R ) (esquina inferior izquierda del diagrama siguiente). Los ocho estereoisómeros posibles son:

Estructuras de isómeros de mentol.

En el compuesto natural, el grupo isopropilo está en orientación trans respecto de los grupos metilo e hidroxilo . Así, se puede dibujar de cualquiera de las formas mostradas:

Conformación de silla mentol Modelo 3D de bola y palo que resalta la conformación de la silla del mentol

Los enantiómeros (+) y (-) del mentol son los más estables entre ellos según sus conformaciones de ciclohexano . Con el anillo en sí en forma de silla, los tres grupos voluminosos pueden orientarse en posiciones ecuatoriales.

Las dos formas cristalinas del mentol racémico tienen puntos de fusión de 28 °C y 38 °C. El (-)-mentol puro tiene cuatro formas cristalinas, de las cuales la más estable es la forma α, las conocidas agujas anchas.

Propiedades biológicas

Una fotografía macro de cristales de mentol.
Cristales de mentol a temperatura ambiente. Aprox. 1 cm de largo.

La capacidad del mentol para activar químicamente los receptores TRPM8 sensibles al frío en la piel es responsable de la conocida sensación de enfriamiento que provoca cuando se inhala, se come o se aplica sobre la piel. [3] En este sentido, es similar a la capsaicina , la sustancia química responsable del picante de los chiles picantes (que estimula los sensores de calor , además sin provocar un cambio real de temperatura).

Las propiedades analgésicas del mentol están mediadas por una activación selectiva de los receptores opioides κ . [4] El mentol bloquea los canales de calcio [5] y los canales de sodio sensibles al voltaje , lo que reduce la actividad neuronal que puede estimular los músculos. [6]

Algunos estudios muestran que el mentol actúa como un modulador alostérico positivo del receptor GABA A y aumenta la transmisión GABAérgica en las neuronas PAG. [7] El mentol tiene propiedades anestésicas similares, aunque menos potentes, que el propofol porque interactúa con los mismos sitios en el receptor GABA A. [8] El mentol también puede mejorar la actividad de los receptores de glicina y modular negativamente los receptores 5-HT 3 y los nAChR . [9]

El mentol se utiliza ampliamente en el cuidado dental como agente antibacteriano tópico, eficaz contra varios tipos de estreptococos y lactobacilos . [10] El mentol también reduce la presión arterial y antagoniza la vasoconstricción mediante la activación de TRPM8. [11]

Ocurrencia

Mentha arvensis (menta silvestre) es la especie principal de menta que se utiliza para producir cristales de mentol naturales y hojuelas de mentol natural [ cita requerida ] . Esta especie se cultiva principalmente en la región de Uttar Pradesh en India. [ cita necesaria ]

El mentol se encuentra naturalmente en el aceite de menta (junto con un poco de mentona , el éster acetato de mentilo y otros compuestos), obtenido de Mentha × piperita (menta). [12] El mentol japonés también contiene un pequeño porcentaje del neomentol de 1 epímero . [ cita necesaria ]

Biosíntesis

Se ha investigado la biosíntesis de mentol en Mentha × piperita y se han identificado y caracterizado las enzimas implicadas. [13] Comienza con la síntesis del terpeno limoneno , seguida de la hidroxilación y luego de varios pasos de reducción e isomerización .

Más concretamente, la biosíntesis de (-)-mentol tiene lugar en las células de las glándulas secretoras de la planta de menta. Los pasos de la ruta biosintética son los siguientes:

  1. La geranil difosfato sintasa (GPPS) primero cataliza la reacción de IPP y DMAPP en geranil difosfato .
  2. La (-)-limoneno sintasa (LS) cataliza la ciclación del difosfato de geranilo a (-)- limoneno .
  3. La (-)-limoneno-3-hidroxilasa (L3OH), utilizando O 2 y luego nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH), cataliza la hidroxilación alílica de (-)-limoneno en la posición 3 a (-)-trans-isopiperitenol.
  4. (-)- trans -isopiperitenol deshidrogenasa (iPD) oxida aún más el grupo hidroxilo en la posición 3 usando NAD + para producir (-)-isopiperitenona.
  5. La (-)-isopiperitenona reductasa (iPR) luego reduce el doble enlace entre los carbonos 1 y 2 usando NADPH para formar (+)- cis -isopulegona.
  6. (+)- cis -isopulegona isomerasa (iPI) luego isomeriza el doble enlace restante para formar (+)-pulegona.
  7. (+)-Pulegone reductasa (PR) reduce este doble enlace usando NADPH para formar (-)-mentona.
  8. La (-)-mentona reductasa (MR) luego reduce el grupo carbonilo usando NADPH para formar (-)-mentol. [13]

Producción

El mentol natural se obtiene congelando aceite de menta . Los cristales de mentol resultantes se separan luego por filtración .

La producción mundial total de mentol en 1998 fue de 12.000 toneladas, de las cuales 2.500 toneladas eran sintéticas. En 2005, la producción anual de mentol sintético fue casi el doble. Los precios están en el rango de $10 a $20/kg con picos en la región de $40/kg, pero han llegado hasta $100/kg. En 1985, se estimaba que China producía la mayor parte del suministro mundial de mentol natural, aunque parece que India ha desplazado a China al segundo lugar. [14]

El mentol es fabricado como un solo enantiómero (94% ee ) en una escala de 3.000 toneladas por año por Takasago International Corporation . [15] El proceso implica una síntesis asimétrica desarrollada por un equipo dirigido por Ryōji Noyori , quien ganó el Premio Nobel de Química en 2001 en reconocimiento a su trabajo en este proceso:

MyrceneDiethylamineCitronellalZinc bromide

El proceso comienza formando una amina alílica a partir de mirceno , que sufre una isomerización asimétrica en presencia de un complejo de rodio BINAP para dar (después de la hidrólisis ) R - citronelal enantioméricamente puro . Este se cicla mediante una reacción de carbonilo-eno iniciada por bromuro de zinc a isopulegol  [de] , que luego se hidrogena para dar (1 R , 2 S , 5 R ) -mentol puro.

Otro proceso comercial es el proceso Haarmann-Reimer (en honor a la empresa Haarmann & Reimer, ahora parte de Symrise ) [16] Este proceso comienza a partir de m -cresol que se alquila con propeno a timol . Este compuesto se hidrogena en el siguiente paso. El mentol racémico se aísla mediante destilación fraccionada . Los enantiómeros se separan mediante resolución quiral en reacción con benzoato de metilo , cristalización selectiva seguida de hidrólisis.

Producción de mentol sintético.

El mentol racémico también se puede formar mediante hidrogenación de timol , mentona o pulegona . En ambos casos, con procesamiento adicional (resolución de arrastre cristalizado del conglomerado de benzoato de mentilo) es posible concentrar el enantiómero L , sin embargo esto tiende a ser menos eficiente, aunque los mayores costos de procesamiento pueden compensarse con menores costos de materia prima. Una ventaja adicional de este proceso es que el D -mentol resulta económico para su uso como auxiliar quiral, junto con el L -antípoda más habitual. [17]

Aplicaciones

El mentol se incluye en muchos productos y por diversas razones.

Cosmético

Médico

Otros

Química Orgánica

En química orgánica , el mentol se utiliza como auxiliar quiral en síntesis asimétrica . Por ejemplo, los ésteres de sulfinato elaborados a partir de cloruros de sulfinilo y mentol se pueden utilizar para producir sulfóxidos enantioméricamente puros mediante reacción con reactivos de organolitio o reactivos de Grignard . El mentol reacciona con ácidos carboxílicos quirales para dar ésteres mentílicos diastereómicos, que son útiles para la resolución quiral .

Reacciones

El mentol reacciona de muchas maneras como un alcohol secundario normal. Se oxida a mentona mediante agentes oxidantes como el ácido crómico o el dicromato , [24] aunque en algunas condiciones la oxidación puede ir más allá y romper el anillo. El mentol se deshidrata fácilmente para dar principalmente 3-menteno, por la acción del ácido sulfúrico al 2% . El pentacloruro de fósforo (PCl 5 ) da cloruro de mentilo.

Reacciones del mentol

Historia

En Occidente , el mentol fue aislado por primera vez en 1771, por el alemán Hieronymus David Gaubius . [25] Las primeras caracterizaciones fueron realizadas por Oppenheim, [26] Beckett, [27] Moriya, [28] y Atkinson. [29] Fue nombrado por FL Alphons Oppenheim (1833–1877) en 1861. [30]

Estado de Compendio

Seguridad

La dosis letal estimada de mentol (y aceite de menta ) en humanos puede ser tan baja como 50 a 500 mg/kg (LD50 aguda: 3300 mg/kg [Rata]. 3400 mg/kg [Ratón]. 800 mg/kg [ Gato]).

Se ha informado sobre supervivencia después de dosis de 8 a 9 g. [34] Los efectos de una sobredosis son dolor abdominal, ataxia , fibrilación auricular, bradicardia, coma, mareos, letargo, náuseas, erupción cutánea, temblores, vómitos y vértigo . [35]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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