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:
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:
Los enantiómeros (+) y (-) del mentol son los más estables entre ellos según sus conformaciones de ciclohexano . Con el anillo 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.
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]
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]
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:
La geranil difosfato sintasa (GPPS) primero cataliza la reacción de IPP y DMAPP en geranil difosfato .
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.
(-)- trans -isopiperitenol deshidrogenasa (iPD) oxida aún más el grupo hidroxilo en la posición 3 usando NAD + para producir (-)-isopiperitenona.
La (-)-isopiperitenona reductasa (iPR) luego reduce el doble enlace entre los carbonos 1 y 2 usando NADPH para formar (+)- cis -isopulegona.
(+)- cis -isopulegona isomerasa (iPI) luego isomeriza el doble enlace restante para formar (+)-pulegona.
(+)-Pulegone reductasa (PR) reduce este doble enlace usando NADPH para formar (-)-mentona.
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]
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.
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
En productos de venta libre para el alivio a corto plazo del dolor de garganta leve y de la irritación leve de la boca o la garganta, por ejemplo: bálsamos labiales y medicamentos para la tos .
En algunos productos de belleza como acondicionadores para el cabello, a base de ingredientes naturales (p. ej., St. Ives).
Como analgésico tópico , se utiliza para aliviar dolores y molestias menores, como calambres musculares, esguinces, dolores de cabeza y afecciones similares, solo o combinado con químicos como alcanfor , aceite de eucalipto o capsaicina . En Europa tiende a aparecer en forma de gel o crema, mientras que en EE. UU. se utilizan con mucha frecuencia parches y fundas para el cuerpo, por ejemplo: Tiger Balm , o parches IcyHot o rodilleras /coderas .
En ciertos medicamentos se utiliza para tratar las quemaduras solares , ya que proporciona una sensación refrescante (entonces suele asociarse al aloe ).
En productos de primeros auxilios como el "hielo mineral" para producir un efecto refrescante como sustituto del hielo real en ausencia de agua o electricidad (bolsa, parche/manga corporal o crema).
Como aditivo del tabaco para fumar en algunas marcas de cigarrillos , para darle sabor y para reducir la irritación de la garganta y los senos nasales causada por fumar. El mentol también aumenta la densidad del receptor de nicotina, [18] aumentando el potencial adictivo de los productos de tabaco. [19] [20]
En perfumería , el mentol se utiliza para preparar ésteres mentílicos para enfatizar las notas florales (especialmente rosa).
En diversos parches que van desde los parches para bajar la fiebre aplicados en la frente de los niños hasta los "parches en los pies" para aliviar numerosas dolencias (siendo estos últimos mucho más frecuentes y elaborados en Asia, especialmente en Japón: algunas variedades utilizan "protuberancias funcionales", o pequeños bultos para masajear los pies además de calmarlos y refrescarlos).
Puede utilizarse como catalizador para la producción de sodio para el químico aficionado mediante el proceso de reducción de magnesio catalizado por alcohol. [22]
El mentol es potencialmente ergogénico (mejora el rendimiento) para el rendimiento deportivo en ambientes calurosos [23]
Reacciones
El mentol reacciona de muchas maneras como un alcohol secundario normal. Se oxida a mentona mediante agentes oxidantes como el ácido crómico , el dicromato , [24] o el hipoclorito de calcio , en una ruta de química verde . [25] En algunas condiciones, la oxidación con compuestos de Cr(VI) 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.
Historia
En Occidente , el mentol fue aislado por primera vez en 1771, por el alemán Hieronymus David Gaubius . [26] Las primeras caracterizaciones fueron realizadas por Oppenheim, [27] Beckett, [28] Moriya, [29] y Atkinson. [30] Fue nombrado por FL Alphons Oppenheim (1833–1877) en 1861. [31]
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. [35] Los efectos de una sobredosis son dolor abdominal, ataxia , fibrilación auricular, bradicardia, coma, mareos, letargo, náuseas, erupción cutánea, temblores, vómitos y vértigo . [36]
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Enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el mentol.
Conferencia Nobel de Ryoji Noyori (2001)
Una revisión del mentol del Science Creative Quarterly