Коричный альдегид - Cinnamaldehyde

Коричный альдегид
Скелетная формула коричного альдегида
Шариковая модель молекулы коричного альдегида
образец
Имена
Предпочтительное название IUPAC
(2E) -3-фенилпроп-2-еналь
Другие имена
  • Цихиннамальдегид
  • Коричный альдегид
  • транс-Коричный альдегид
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
3DMet
1071571
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.111.079 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 203-213-9
КЕГГ
Номер RTECS
  • GD6475000
UNII
Свойства
C9ЧАС8О
Молярная масса132,16 г / моль
ВнешностьЖелтое масло
ЗапахОстрый, корица -любить
Плотность1,0497 г / мл
Температура плавления -7,5 ° С (18,5 ° F, 265,6 К)
Точка кипения 248 ° С (478 ° F, 521 К)
Слабо растворим
Растворимость
−7.48×10−5 см3/ моль
1.6195
Опасности
Пиктограммы GHSGHS07: Вредно
Сигнальное слово GHSПредупреждение
H315, H317, H319, H335
P261, P264, P271, P272, P280, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P332 + 313, P333 + 313, P337 + 313, P362, P363, P403 + 233, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 71 ° С (160 ° F, 344 К)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
3400 мг / кг (крыса, перорально)
Родственные соединения
Родственные соединения
Коричная кислота
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Коричный альдегид является органическое соединение с формулой C6ЧАС5CH = CHCHO. Возникающий естественно, как преимущественно транс (E) изомер, он дает корица это вкус и запах.[1] Это фенилпропаноид который естественным образом синтезируется путь шикимата.[2] Этот бледно-желтый, вязкий жидкость встречается в лай корицы деревья и другие виды род Корица. В Эфирное масло коры корицы составляет около 90% коричного альдегида.[3]

Структура и синтез

Коричный альдегид был выделен из эфирного масла корицы в 1834 г. Жан-Батист Дюма и Эжен-Мельхиор Пелиго[4] и синтезирован в лаборатории итальянским химиком Луиджи Чиоцца в 1854 г.[5]

Натуральный продукт - это транс -коричный альдегид. Молекула состоит из бензольного кольца, присоединенного к ненасыщенному альдегиду. Таким образом, молекула может рассматриваться как производная от акролеин. Его цвет обусловлен переходом π → π *: повышенное сопряжение по сравнению с акролеином смещает эту полосу в видимую область.[6]

Биосинтез

Путь биосинтеза транс-коричный альдегид.

Биосинтез коричного альдегида начинается с дезаминирование из L-фенилаланин в коричную кислоту под действием фенилаланин аммиаклиаза (PAL).[7][8] PAL катализирует эту реакцию неокислительным дезаминированием. Это дезаминирование основано на протезной группе MIO PAL.[9] PAL дает начало транс-коричная кислота.

На втором этапе 4-кумарат-CoA лигаза (4CL) превращает коричную кислоту в циннамоил-CoA с помощью кислоты -тиол перевязка.[7] 4CL использует АТФ для катализирования образования циннамоил-КоА.[10] 4CL осуществляет эту реакцию в два этапа.[11] 4CL образует ангидрид гидроксициннамат-АМФ с последующей нуклеофильной атакой на карбонил ациладенилата.[12]

Циннамоил-КоА восстанавливается НАДФН, катализируемым CCR (циннамоил-КоА-редуктазой), с образованием коричного альдегида.[7][13]

Синтез

Существует несколько методов лабораторного синтеза, но наиболее экономично коричный альдегид получают из паровая дистилляция масла коры корицы. Соединение может быть получено из родственных соединений, таких как циннамиловый спирт, ( алкоголь форма коричного альдегида), но первым синтезом из неродственных соединений был альдольная конденсация из бензальдегид и ацетальдегид; этот процесс был запатентован Генри Ричмондом 7 ноября 1950 года.[14]

Метаболизм

Коричный альдегид встречается широко, и близкородственные соединения вызывают лигнин. Все такие соединения биосинтезируются, начиная с фенилаланин, который подвергается преобразованию.[15]

Циннамоил-КоА редуктаза это фермент, отвечающий за производство циннамоил-КоА из коричного альдегида.

Самоокисление производит коричная кислота.

Приложения

В качестве ароматизатора

Наиболее очевидное применение коричного альдегида: ароматизатор в жевательная резинка, мороженое, конфеты, жидкий и напитки; уровни использования варьируются от 9 до 4900 частей на миллион (промилле ) (то есть менее 0,5%). Он также используется в некоторых духи натурального, милая, или фруктовый ароматы. Миндаль, абрикос, ириски, и другие ароматы могут частично использовать соединение из-за их приятного запаха. Коричный альдегид можно использовать в качестве пищевой примеси; порошкообразный Beechnut шелуха ароматизированный коричным альдегидом, может продаваться в виде порошка корица.[16] Некоторые хлопья для завтрака содержат до 187 частей на миллион коричного альдегида.[17]

Как агрохимикат

Коричный альдегид прошел испытания как безопасный и эффективный инсектицид против комар личинки.[18] Концентрация коричного альдегида в 29 ppm убивает половину Aedes aegypti личинки комаров через 24 часа.[19] Транс-коричный альдегид действует как сильнодействующий фумигант и практичный репеллент для взрослых комары.[20]

Разное использование

Коричный альдегид также известен как замедлитель коррозии для стали и другие железо сплавы в разъедающий жидкости, такие как соляная кислота. Считается, что это достигается путем полимеризации с образованием защитной пленки на поверхности металла.[21][22] Его можно использовать в сочетании с дополнительными компонентами, такими как диспергирующие агенты, растворители и другие поверхностно-активные вещества. Коричный альдегид также является мощным индуктором апоптоза за счет перехода митохондриальной проницаемости, опосредованного АФК, в клетках промиелоцитарного лейкоза человека HL-60.[23] Некоторые ранние данные показывают, что коричный альдегид блокирует образование Белок тау агрегация в нейрофибриллярные клубки, основная патология в Болезнь Альцгеймера. [24] Коричный альдегид также обладает антимикробными свойствами.[25] Считается, что противомикробные свойства проистекают из альдегидной группы коричного альдегида.[26] Коричный альдегид также является активатором TRPA1 и может возбуждать подмножество сенсорных нейронов, которые в основном являются холодочувствительными нейронами, вызывая ноцицептивное поведение у мышей.[27] Было обнаружено, что коричный альдегид улучшает метаболический здоровье, действуя непосредственно на адипоциты и побуждая их начать сжигать энергию посредством процесса, называемого термогенез.[28][29] Коричный альдегид был изучен как пищевой консервант; Хотя коричный альдегид действительно убивает некоторые бактерии, он менее эффективен, чем другие искусственные консерванты. [30] Ученые ранее наблюдали, что коричный альдегид защищает мышей от ожирение и гипергликемия, но механизмы, лежащие в основе этих эффектов, не были хорошо изучены. В настоящее время исследователи изучают коричный альдегид как потенциальное анти-ожирение препарат, средство, медикамент. Коричный альдегид, а также другие эфирные масла в настоящее время исследуются на предмет предотвращения COVID-19.[31] Во время пандемии коронавируса FDA выпустило предупреждения для компаний, которые ложно утверждали, что эфирные масла предотвращают или лечат COVID-19;[32] необходимы дальнейшие испытания и проверка, чтобы увидеть, помогает ли коричный альдегид или любое эфирное масло против COVID-19.

Производные

Многочисленные производные коричного альдегида являются коммерчески полезными. Дигидроциннамиловый спирт встречается в природе, но производится двойным гидрирование коричного альдегида. Имеет ароматы гиацинта и сирени. Циннамиловый спирт аналогично происходит в природе и имеет запах сирени, но также может производиться из коричного альдегида.[33] Дигидроциннамальдегид получают путем селективного гидрирования алкеновой субъединицы. α-амилциннамальдегид и α-гексилциннамальдегид являются важными коммерческими ароматизаторами, но они не получают из коричного альдегида.[16] Гидрирование коричного альдегида, если направлено на алкен, дает гидрокоричный альдегид.

Токсикология

Коричный альдегид используется в сельском хозяйстве из-за его низкой токсичности, но он раздражает кожу.[34]

использованная литература

  1. ^ "Корица". Транспортная информационная служба. Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. Получено 2007-10-23.
  2. ^ Гутцайт, Хервиг (2014). Растительные натуральные продукты: синтез, биологические функции и практическое применение. Вайли. С. 19–21. ISBN  978-3-527-33230-4.
  3. ^ PubChem. «Коричный альдегид». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2019-10-18.
  4. ^ Dumas, J .; Пелиго, Э. (1834). "Recherches de Chimie Organique. - Sur l'Huile de Cannelle, l'Acide hippurique et l'Acide sébacique" [Исследование органической химии - Масло корицы, гиппуровая кислота и себациновая кислота]. Annales de Chimie et de Physique (На французском). 57: 305–334.
  5. ^ Чиоцца, Л. (1856 г.). "Sur la production artificielle de l'essence de cannelle" [Об искусственном производстве масла корицы]. Comptes Rendus (На французском). 42: 222–227.
  6. ^ Инузука, Козо (1961). «π Электронная структура коричного альдегида». Бюллетень химического общества Японии. 34 (11): 1557–60. Дои:10.1246 / bcsj.34.1557.
  7. ^ а б c Банг, Хёнбэ; Ли, Юн Хёк; Ким, Сун-чан; Сун, Чан-кын; Чон, Ки Джун (2016-01-19). «Метаболическая инженерия кишечная палочка для производства коричного альдегида ». Фабрики микробных клеток. 15 (1): 16. Дои:10.1186 / s12934-016-0415-9. ISSN  1475-2859. ЧВК  4719340. PMID  26785776.
  8. ^ Koukol, J .; Конн, Э. Э. (1961-10-01). «Метаболизм ароматических соединений у высших растений. IV. Очистка и свойства фенилаланиндезаминазы Hordeum vulgare". Журнал биологической химии. 236: 2692–2698. ISSN  0021-9258. PMID  14458851.
  9. ^ Конг, Цзянь-Цян (2015-07-20). «Фенилаланин-аммиак-лиаза, ключевой компонент, используемый для производства фенилпропаноидов с помощью метаболической инженерии». RSC Advances. 5 (77): 62587–62603. Дои:10.1039 / C5RA08196C. ISSN  2046-2069.
  10. ^ Beuerle, Till; Пичерский, Эран (15.03.2002). «Ферментативный синтез и очистка ароматических эфиров кофермента А». Аналитическая биохимия. 302 (2): 305–312. Дои:10.1006 / abio.2001.5574. PMID  11878812.
  11. ^ Аллина, Сандра М .; При-Хадаш, Авива; Theilmann, David A .; Эллис, Брайан Э .; Дуглас, Карл Дж. (1 февраля 1998 г.). «4-кумарат: коэнзим А-лигаза в гибридном тополе». Физиология растений. 116 (2): 743–754. Дои:10.1104 / стр.116.2.743. ISSN  0032-0889. ЧВК  35134. PMID  9489021.
  12. ^ Ли, Чжи; Наир, Сатиш К. (03.11.2015). «Структурная основа специфичности и гибкости растения 4-кумарат: КоА-лигаза». Структура. 23 (11): 2032–2042. Дои:10.1016 / j.str.2015.08.012. ISSN  1878-4186. PMID  26412334.
  13. ^ Венгенмайер, Герта; Эбель, Юрген; Гризебах, Ганс (1976). «Ферментативный синтез предшественников лигнина. Очистка и свойства циннамоил-КоА: НАДФН редуктазы из клеточных суспензионных культур сои (Глицин макс)". Европейский журнал биохимии. 65 (2): 529–536. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1976.tb10370.x. ISSN  0014-2956. PMID  7454.
  14. ^ Ричмонд, Х. Получение коричного альдегида. Заявка на патент США 2529186, 7 ноября 1950 г.
  15. ^ Boerjan, Wout; Ральф, Джон; Баучер, Мари (2003). «Лигнинбиосинтез». Ежегодный обзор биологии растений. 54: 519–546. Дои:10.1146 / annurev.arplant.54.031902.134938. PMID  14503002.
  16. ^ а б Фальбуш, Карл-Георг; Хаммершмидт, Франц-Йозеф; Пантен, Йоханнес; Пикенхаген, Вильгельм; Шатковски, Дитмар; Бауэр, Курт; Гарбе, Доротея; Сурбург, Хорст (2003). «Ароматизаторы и ароматизаторы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a11_141. ISBN  978-3-527-30673-2.
  17. ^ Фридман, М .; Kozuekue, N .; Харден, Л. А. (2000). «Содержание коричного альдегида в пищевых продуктах определяется методом хромато-масс-спектрометрии». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 48 (11): 5702–5709. Дои:10,1021 / jf000585g. PMID  11087542.
  18. ^ Дик-Пфафф, Корнелия (19 июля 2004 г.). "Wohlriechender Mückentod" (на немецком).
  19. ^ Ченг, Сен-Сун; Лю, Цзюй-Юнь; Цай, Кунь-Сянь; Чен, Вэй-июнь; Чанг, Шан-Цзэнь (2004). «Химический состав и ларвицидная активность эфирных масел из листьев разных Cinnamomum osmophloeum Провенансы ». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 52 (14): 4395–4400. Дои:10.1021 / jf0497152. PMID  15237942. Сложить резюме – Science Daily (16 июля 2004 г.).
  20. ^ Ma, W.-B .; Feng, J.-T .; Jiang, Z.-L .; Чжан, X. (2014). «Фумигантная активность 6 выбранных соединений эфирных масел и комбинированное действие метилсалицилата и транс-Коричный альдегид против Culex pipiens pallens". Журнал Американской ассоциации по борьбе с комарами. 30 (3): 199–203. Дои:10.2987 / 14-6412R.1. PMID  25843095.
  21. ^ Гроукок, Ф. Б. (1989). «Ингибирование коррозии стали в HCl производными коричного альдегида». Коррозия. 45 (12): 1003–1007. Дои:10.5006/1.3585007.
  22. ^ Growcock, F. B .; Frenier, W. W .; Андреоцци, П. А. (1989). «Ингибирование коррозии стали в HCl производными коричного альдегида». Коррозия. 45 (12): 1007–1015. Дои:10.5006/1.3585008.
  23. ^ Ка, Хён; Парк, Хи-Джун; Юнг, Хён-Джу; Чой, Чон-Вон; Чо, Кю-Сок; Ха, Джухун; Ли, Кён-Тэ (2003). «Коричный альдегид вызывает апоптоз посредством ROS-опосредованного перехода митохондриальной проницаемости в клетках промиелоцитарного лейкоза HL-60 человека». Письма о раке. 196 (2): 143–152. Дои:10.1016 / s0304-3835 (03) 00238-6. PMID  12860272.
  24. ^ Джордж, Р. С. (2013). «Взаимодействие коричного альдегида и эпикатехина с тау-белком: значение положительных эффектов в модулировании патогенеза болезни Альцгеймера». Журнал болезни Альцгеймера. 36 (3/1/2013): 21–40. Дои:10.3233 / JAD-122113. PMID  23531502. Получено 22 мая 2018.
  25. ^ López, P .; Sánchez, C .; Batlle, R .; Нерин, К. (2007). «Парофазная активность эфирных масел корицы, тимьяна и орегано и основных компонентов против пищевых микроорганизмов». J. Agric. Food Chem. 55 (11): 4348–4356. Дои:10.1021 / jf063295u. PMID  17488023.
  26. ^ Wendakoon, C.N .; Сакагучи, М. Ингибирование активности аминокислотной декарбоксилазы Enterobacter aerogenes активными компонентами специй. J. Food Prot. 1995, 58, 280-283.
  27. ^ Bandell, M; Рассказ, Г. М .; Hwang, S.W .; Viswanath, V .; Eid, S. R .; Петрус, М. Дж .; Эрли, Т. Дж .; Патапутян, А. (2004). «Ядовитый холодный ионный канал TRPA1 активируется едкими соединениями и брадикинином». Нейрон. 41 (6): 849–857. Дои:10.1016 / s0896-6273 (04) 00150-3. PMID  15046718.
  28. ^ Цзян, Хуан; Эмонт, Марго П .; Джун, Хиджин; Цяо, Сяона; Ляо, Цзилин; Ким, Донг-ил; Ву, июнь (декабрь 2017 г.). «Коричный альдегид вызывает автономный термогенез жировых клеток и метаболическое перепрограммирование». Метаболизм. 77: 58–64. Дои:10.1016 / j.metabol.2017.08.006. ЧВК  5685898. PMID  29046261.
  29. ^ Мичиганский университет (21 ноября 2017 г.). «Корица нагревает жировые клетки».
  30. ^ Аль-Баяти, Ф. А .; Мохаммед, М. Дж. Выделение, идентификация и очистка коричного альдегида из масла коры Cinnamomum zeylanicum. Pharm. Биол. 2009, 47, 61-66.
  31. ^ Кулкарни, С. А .; Nagarajan, S.K .; Рамеш, В .; Palaniyandi, V .; Selvam, S.P .; Мадхаван, Т. Компьютерная оценка основных компонентов эфирных масел растений как мощных ингибиторов шипованного белка SARS-CoV-2. J. Mol. Struct. 2020, 1221, 128823.
  32. ^ Эшли Д. Предупреждающее письмо: ООО «Выражения бабочек». https://www.fda.gov/inspections-compliance-enforcement-and-criminal-investigations/warning-letters/butterfly-expressions-llc-608567-07062020 (по состоянию на 14 октября 2020 г.).
  33. ^ Zucca, P .; Littarru, M .; Rescigno, A .; Санджуст, Э. (2009). «Переработка кофакторов для селективной ферментативной биотрансформации коричного альдегида в коричный спирт». Биология, биотехнология и биохимия. 73 (5): 1224–1226. Дои:10.1271 / bbb.90025. PMID  19420690.
  34. ^ Olsen, R. V .; Андерсен, Х. Х .; Møller, H.G .; Eskelund, P.W .; Арендт-Нильсен, Л. (2014). «Соматосенсорные и вазомоторные проявления индивидуальной и комбинированной стимуляции TRPM8 и TRPA1 местными L-ментол и транс-коричный альдегид у здоровых добровольцев ». Европейский журнал боли. 18 (9): 1333–42. Дои:10.1002 / j.1532-2149.2014.494.x. PMID  24664788.

внешние ссылки