Vanilin

Vanilin
Všeobecné
Systematický název	4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
Tradiční jména	3-methoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 3-methoxy-4-hydroxybenzaldehyd, vanilin, 3-methoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 4-formyl-2-methoxyfenol, 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd, 4-hydroxy-m-anisaldehyd, Lioxin, Methoxyprotocatechuic aldehyd, Methylprotocatechuic aldehyd, p-Hydroxy-m-methoxybenzaldehyd, Rhovanil, Vainillina, Vaniliini, Vanilinas, Vanilla, Vanillaldehyde, vanillic aldehyd, Vanillinum, Wanilina, Zimco [1]
Chem. vzorec	C8H803 _ _ _ _ _
Fyzikální vlastnosti
Molární hmotnost	152,15 g/ mol
Hustota	1,056 g/cm³
Tepelné vlastnosti
Teplota
•  tání	80-81 °C
•  vroucí	285 °C
•  bliká	147 °C
Tlak páry	15 mmHg Umění. (při 170 °C) [1]
Chemické vlastnosti
Rozpustnost
• ve vodě	1 g/100 ml
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	121-33-5
PubChem	1183
Reg. číslo EINECS	204-465-2
ÚSMĚVY	COC1=C(C=CC(=C1)C=O)O
InChI	InChI=1S/C8H8O3/cl-11-8-4-6(5-9)2-3-7(8)10/h2-5,10H,1H3MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N
RTECS	YW5775000
CHEBI	18346
ChemSpider	13860434
Bezpečnost
LD 50	2000 mg/kg (krysa, orálně) [1]
NFPA 704	jeden jeden 0
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Vanilin ( vanilka ) je organická látka , bezbarvé jehlicovité krystaly s vanilkovou vůní .

Chemický vzorec vanilinu . Jeho molekula obsahuje aldehydové , etherové a fenolické funkční skupiny .

Vanilin se nachází jako glykosid v plodech a listech rostlin rodu Vanilla ( Vanilla ) z čeledi Orchidaceae ( Orchidaceae ) [2] [3] a je hlavní složkou vanilkového extraktu . Přírodní vanilkový extrakt je filtrovaná tinktura z vanilkových lusků v etanolu ve vodě. Kromě vanilinu obsahuje stovky dalších chemických sloučenin .

Nyní se používá hlavně synteticky, jako ochucovadlo v potravinářském, parfumérském a farmaceutickém průmyslu.

Používá se také dražší, ale silnější vůně ethylvanilin . Od vanilinu se liší nahrazením methoxy skupiny ( ) ethoxy skupinou ( ) v molekule.

Vzhledem k nedostatku a vysoké ceně přírodního vanilinu byly nalezeny způsoby jeho syntézy z dostupnějších složek. Historicky první byla syntéza z guajakolu . V současné době se vanilin syntetizuje z guajakolu a ligninu  , což je složka dřeva, která je vedlejším produktem celulózového a papírenského průmyslu.

Vanilin na bázi ligninu má bohatší chuť díky přítomnosti příměsi apocyninu .

Historické pozadí

Vanilka byla pěstována jako ochucovadlo obyvateli předkolumbovské Ameriky ; Aztékové ho používali jako dochucovadlo čokolády . Evropané byli seznámeni s čokoládou i vanilkou kolem roku 1520.

Vanilin byl poprvé izolován v relativně čisté formě v roce 1858 Théodorem Nicolasem Gobletem , který jej získal odpařením vanilkového extraktu a poté rekrystalizací výsledné látky z horké vody.

V roce 1874 němečtí vědci Ferdinand Tiemann a Wilhelm Haarmann určili jeho chemickou strukturu a našli způsob, jak syntetizovat vanilin z koniferinu, isoeugenolového glykosidu nacházejícího se v kůře borovice . Thimann a Haarmann založili Haarmann & Reimer (nyní divize Symrise ) a zahájili první průmyslovou výrobu vanilinu v Holzmindenu ( Německo ). V roce 1876. Karl Reimer syntetizoval vanilin ( 2 ) z guajakolu ( 1 ):

V roce 1874 byla publikována původní metoda syntézy Timan-Haarmann . Ve stejné době byl již dostupný polosyntetický vanilin, odvozený z eugenolu a nalezený v hřebíčkovém oleji. Patentovaný syntetický vanilinový vzorec se stal známým v roce 1894.

Syntetický vanilin se stal mnohem dostupnější ve 30. letech 20. století, kdy byla výroba z hřebíčkového oleje nahrazena výrobou z odpadu z výroby papíru obsahujícího lignin . V roce 1987 pouze jedna papírna v Ontariu zásobovala 60 % světového trhu syntetickým vanilinem. Nyní nejběžnějším způsobem výroby vanilinu je syntéza z guajakolu a kyseliny glykolové .

Od roku 2000 Rhodia prodává biosyntetický vanilin, získaný působením mikroorganismů na kyselinu ferulovou extrahovanou z rýžových otrub . Tento produkt se prodává pod značkou Rhovanil Natural , ale nemůže konkurovat cenou (700 USD/kg) petrochemickému vanilinu, který se prodává za přibližně 15 USD/kg.

Být v přírodě

Vanilin tvoří 2 % sušiny zpracovaných vanilkových semínek a je hlavním dochucovadlem mezi 200 dalšími aromatickými látkami této rostliny. Ve vysoce kvalitních sušených luscích lze na vnější straně lusku vidět relativně čistý vanilin jako bílý prach nebo "jinovku".

Vanilin se nachází v nízkých koncentracích v potravinách, jako je olivový olej , máslo , maliny a liči . Zrání v dubových sudech dodává některým vínům a lihovinám příchuť vanilky . V jiných potravinách se vanilin uvolňuje při tepelné úpravě - například vanilin přispívá k aromatu kávy , javorového sirupu a celozrnných pokrmů včetně tortilly a ovesných vloček .

Získání

Přírodní vanilin

Přírodní vanilin je izolován z plodů druhu Vanilla planifolia , orchidejové révy pocházející z Mexika , ale nyní běžné v tropech po celém světě. Hlavním výrobcem přírodního vanilinu je Madagaskar .

Během sklizně obsahují zelené plody vanilin ve formě β-D- glykosidu . Zelené plody nevoní po vanilinu.

Po sklizni se plody uchovávají několik měsíců; proces přípravy se v různých oblastech liší, ale obecně to vypadá takto: semena se blanšírují v horké vodě, aby se potlačily procesy v živých tkáních rostliny, a poté se střídavě zahřívají a dusí po dobu 1-2 týdnů: během semena ve dne leží na slunci a každou noc se zabalí do látky a zabalí do vzduchotěsných nádob. Během procesu fermentace získávají semena tmavě hnědou barvu. Nakonec se semena vysuší a poté se uchovávají několik měsíců, během kterých se jejich vůně stále zintenzivňuje.

Existuje několik zrychlených metod pro izolaci vanilinu, ale ve výrobě se příliš nepoužívají. Pro zkrácení doby výroby lze semena drtit, zmrazovat, zahřívat jinými způsoby a ošetřovat různými chemikáliemi.

Syntéza

V roce 2002 byla světová poptávka po vanilinu 12 tisíc tun, ale pouze 1800 tun bylo vyrobeno z přírodních zdrojů. Zbytek byl vyroben chemickou syntézou . Vanilin byl poprvé syntetizován z eugenolu (odvozeného z hřebíčkového oleje ) v letech 1874-1875, méně než 20 let poté, co byl objeven a jeho chemická struktura byla založena.

Vanilin se z eugenolu vyráběl až do 20. let 20. století (tento chemický proces lze snadno provést v laboratoři postupem popsaným Garym Lampmanem [4] ). Později byl syntetizován z „hnědé kapaliny“ obsahující lignin , vedlejšího produktu sulfitového procesu při výrobě buničiny .

Metoda „ligninu“ upadla z ekologických důvodů do nemilosti a většina vanilinu se nyní vyrábí z petrochemických surovin. Jedná se o dvoustupňový proces, při kterém guajakol ( 1 ) reaguje s kyselinou glyoxylovou (tzv. elektrofilní aromatická substituce ). Výsledná kyselina vanilmandlová ( 2 ) se poté v jednom kroku oxiduje na kyselinu 4-hydroxy-3-methoxyfenylglykolovou ( 3 ) a dekarboxyluje se za vzniku vanilinu ( 4 ):

Aplikace

Většinou se vanilin používá jako ochucovadlo do sladkostí. Výroba zmrzliny a čokolády spotřebuje více než 75 % trhu s vanilinem. U cukrovinek se dávkování pohybuje od 0,03 g/kg do 0,5 g/kg. Používá se také v parfumerii a k ​​potlačení nepříjemných pachů a chutí v lécích a pracích prostředcích.

Tchajwanští vědci také zjistili, že vanilin lze použít v lékařství k léčbě lupénky [5] . Provedli experiment s laboratorními myšmi, ve kterém způsobili výskyt lupénky na kůži pomocí imikvimodu, imunomodulátoru, který stimuluje produkci řady proteinů imunitního systému . Poté byly různým skupinám myší podávány různé dávky vanilinu denně, 1, 5, 10, 50 nebo 100 miligramů na kilogram tělesné hmotnosti. Kontrolní skupina myší nedostala vanilin.

Pokusy trvaly 1 týden. V důsledku toho se ukázalo, že vanilin výrazně zlepšil stav myší a ulevil jejich kůži od projevů lupénky. Navíc se účinnost léčby zvyšovala se zvyšující se dávkou léku. Genetická studie ukázala, že geny, které byly upregulovány imichimodem, byly downregulovány vanilinem. Mezi nimi byly geny zodpovědné za syntézu interleukinů 17 a 23 [6] .

Vanilin se používá jako chemický meziprodukt při výrobě léčiv a dalších chemických sloučenin. V roce 1970 byla více než polovina vyrobeného vanilinu použita při výrobě jiných chemikálií, ale v roce 2004 se pro tyto účely používá pouze 13 % .

Přidání vanilinu do elektrolytu při elektrochemickém zinkování přispívá k výrobě hladkých, lesklých povlaků se zvýšenou tvrdostí a také umožňuje rozšířit rozsah provozních proudových hustot .

Kromě toho může být vanilin použit jako vývojka pro všeobecné použití v chromatografii na tenké vrstvě pro vizualizaci složek směsi, která se odděluje.

V každodenním životě se vanilin (ve formě vodných nebo olejových roztoků nebo směsí s dětským krémem ) používá také jako repelent proti komárům a pakomárům [7] . Považován za jediný repelent bezpečný pro děti .

Ekologie

Brouci druhu bělový (lat. Scolytus multistriatus) Scolytus multistriatus ), jeden z přenašečů choroby jilmu holandského , nalézají hostitelský strom podle pachu vanilinu při kladení vajec [8] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Vanilin  (nepřístupný odkaz)
2. ↑ Vanilka (Vanilla planifolia) - Informace o vanilce - Encyklopedie života . Získáno 17. listopadu 2019. Archivováno z originálu dne 8. listopadu 2018. (neurčitý)
3. ↑ Vanilla planifolia Andrews. . Staženo 17. listopadu 2019. Archivováno z originálu 17. listopadu 2019. (neurčitý)
4. ↑ Sbírka Garyho M. Lampmana (odkaz není k dispozici) . Datum přístupu: 21. května 2011. Archivováno z originálu 3. listopadu 2011. (neurčitý) 
5. ↑ Hui-Man Cheng, Feng-Yuan Chen, Chia-Cheng Li, Hsin-Yi Lo, Yi-Fang Liao. Orální podávání vanilinu zlepšuje psoriatický zánět kůže u myší vyvolaný imikvimodem  // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 29. 11. 2017. - T. 65 , č.p. 47 . - S. 10233-10242 . — ISSN 0021-8561 . - doi : 10.1021/acs.jafc.7b04259 .
6. ↑ Vanilin může sloužit jako lék na lupénku - POLIT.RU . polit.ru. Získáno 5. prosince 2017. Archivováno z originálu 6. prosince 2017. (neurčitý)
7. ↑ Vanilin z komárů . antivrediteli.ru. Získáno 19. července 2016. Archivováno z originálu 3. července 2016. (neurčitý)
8. ↑ Meyer, HJ; Norris, D. M. (17. července 1967). „Vanilin a syringaldehyd jako atraktanty pro Scolytus multistriatus (Coleoptera: Scolytidae)“. Annals of the Entomological Society of America . 60 (4): 858-859. DOI : 10.1093/aesa/60.4.858 .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4572822-7