薄荷醇

薄荷醇手性拆分的研究

Study on the Chiral Resolution of Menthol

一、摘要

薄荷醇，又称薄荷脑，是一种环状单萜。薄荷醇的分子式为C10H20O，一共有3个手性碳，8种同分异构体。其中，左旋薄荷醇因有薄荷香气和清凉效果，而广泛应用于香料、食品、制药等工业。因此，其外消旋体的拆分十分重要。本文综述了目前国内外薄荷醇的一些拆分方法，包括化学拆分和生物酶法拆分。其中生物酶法拆分十分具有发展潜力。Abstract

Menthol,also known as mentha camphor,is a kind of Cyclic monoterpenes. Menthol's molecular formula is C10H20O,which has three Chiral carbons and eight isomers.L- menthol is widely applied for the industries of flavor、food and medicine, because it has mint aroma and refreshing effect.Therefore,it is very important to find a useful and effective way to resolve the racemates.The different methods over the world were summarized on the chiral resolution of dl-menthol, which includes chemical resolution and bio-enzymic resolution. Besides,the bio-enzymic resolution has a high and potential application value in the chiral resolution of menthol.

关键词：薄荷醇化学拆分生物酶法拆分水解酯化

Key words:menthol chemical resolution bio-enzymic resolution

hydrolysis esterification

二、绪论

薄荷醇，即5-甲基-2-（1-甲基乙基）环己醇，无色针状结晶或粒状。左旋薄荷醇为无色透明针状晶体，熔点44℃，沸点 216.4℃，比旋光度－48°，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿。消旋薄荷醇为无色透明针状晶体；熔点 38℃，沸点216℃；溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯。薄荷醇氢化生成对烷；用铬酸氧化或催化脱氢得薄荷酮；消旋薄荷醇可通过苯甲酸酯化法拆分。薄荷醇可从薄荷油分离得到，也可由香茅醛或百里酚制造。薄荷醇是一种重要香料。左旋薄荷醇由于其清凉效果，大量用于香烟、化妆品、牙膏、口香糖、甜食和药物、涂擦剂[发挥局部止痒、止痛、清凉（机理：刺激皮肤上的冷感受器但不导致实际温度变化）及轻微局麻等作用，也起促渗透剂作用]中。合成薄荷醇是各种异构体的混合物，价值不大。

薄荷醇是在叶片里制造的，也就是薄荷油的主要成分，是环类单萜的一种。是植物所产生的高挥发性精油，其成份多为半萜、单萜及倍半萜，尤其在气候温暖时产量更高。某些重要的植物色素是类萜或含类萜基的化合物。

左旋薄荷醇可用作牙膏、香水、饮料和糖果等的赋香剂。在医药上用作刺激药，作用于皮肤或粘膜，有清凉止痒作用；内服可作为驱风药，用于头痛及鼻、咽、喉炎症等。其酯用于香料和药物。在世界上，我国和巴西是主要的天然薄荷生产国，薄荷油的年产量均达到2000-3000t。

薄荷醇可由天然薄荷原油提纯也可用合成法制取。唇形科植物薄荷的地上部分（茎；枝；叶和花序）经水蒸气蒸馏所得的精油称薄荷原油，得油率为0.5-0.6。

合成薄荷脑的方法有多种：

①从香茅醛中制造利用香茅醛易环化成异胡薄荷醇的性质，将右旋香茅醛用酸催化剂

（如硅胶）环化成左旋异胡薄荷醇，分出左旋异胡薄荷醇，氢化生成左旋薄荷。其立体导师构体经热裂解可部分地遭到转变成右旋香茅醛，再循环使用。

②从百里酚中制造在间甲酚铝存在，对间甲酚进行烷基化反应生成百里酚。经催化加

氢得所有四对薄荷醇立体异构体（即消旋薄荷醇；消旋新薄荷醇；消旋异薄荷醇和消旋新异薄荷醇）。将其进行蒸馏，取消旋薄荷醇馏分，制造酯后反复重结晶，进行异构体的分离和光学拆分。分离出来的左旋薄荷醇酯，经皂化后得薄荷脑。

三、化学拆分

薄荷醇的化学拆分法主要包括两种:一种是通过光学活性试剂的方法拆分,dl2薄荷醇与光学活性底物(拆分试剂)反应生成两种物理性质不同的非对映异构体化合物,这两种化合物可以通过分步结晶的方法进行分离,然后分别水解就可得到纯的d2薄荷醇和l2薄荷醇。

这是最普遍也是早期研究最多的方法。

可使用的拆分试剂有：l-麻黄素、l-(α-萘基)-乙胺的邻苯二甲酸酯、l-(α-萘基)乙胺盐、精氨酸盐酸盐、顺式-和反式-N-苯甲酰-2-氨基环烷酸、反式-1,2-环己二羧酸酐、以及苯基甘氨酸等。

利用光学纯的顺-和反-N-苯甲酰-2-氨基环己酸作为拆分试剂拆分dl-薄荷醇,是一个较典型化学拆分的例子。Hiroyuki等首先利用光学纯的反-N-苯甲酰-2-氨基环己酸制成相应的酰氯,与dl-薄荷醇反应生成非对映薄荷酯,然后分步结晶再用NaOH处理得到产率为45%的l-薄荷醇。

消旋薄荷醇经苯甲酸酯饱和溶液或其超冷混合物以左旋酯接种结晶，分开后皂化，得纯左旋薄荷醇。

四、生物酶法拆分

微生物酶作为生物催化剂,与化学催化剂相比,具有更高的催化效率、更高的反应专一性和立体选择性以及温和的反应条件。拆分时酶的活性中心具有手性特征,对对映体有识别能力,利用其与酶的活性中心匹配的对映体反应速度高于不匹配的对映体的特征,将对映体分离。

目前由于酶和微生物能催化酯和醇的不对称水解和不对称酯化,国内外学者主要利用这两种途径来拆分dl-薄荷醇。

往往在非水相中，其反应介质分有机相、离子液体以及反胶束体系等。所采用的酰基供体则有羧酸、酸酐、烯酯等。Wen-Hsin Wu等采用假丝酵母脂肪酶AY一30以丁酸酐为酰基供体进行转酯化拆分，得到产物的值为e.e.%值为86%,E值为4.Dong-Ling Wang 等,则采用固定化脂肪酶对dl-薄荷醇进行了拆分,e.e.p%>95%，E值为92。还有人以肟为酰基供体，采用假单胞菌脂肪酶对薄荷醇进行了拆分，其e.e.p%值可达98%。

五、结论与展望

利用化学拆分和生物酶法可对消旋薄荷醇中的4对手性异构体进行拆分和转化，从而得到工业应用价值较高的左旋薄荷醇。其中，生物酶因与化学催化剂相比，具有更高的催化效率、更高的反应专一性和立体选择性以及温和的反应条件，故而具有更高的研发价值和工业应用价值。

六、参考文献

1，黄致喜,王慧辰.萜类香料化学[M].中国轻工业出版社,1999

2，李云霞，李琼.薄荷醇手性拆分的研究进展[J].香料香精化妆品.2009.1.1:40-44

3,Wen-Hsin Wang,Casimir C.Akoh,Robert S.Phillips.Enzyme and Microbial Technology,1996,18:536-539

4,Dong-Ling Wang,Ahindra Nag,Guan-Chun Lee,Jei-Fu Shaw,J.Agric.Food Chem.2002,50:262-265