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Articulo de referencia

Mentol

2-Isopropyl-5-methylcyclohexanol 3-''p''-Menthanol Hexahydrothymol Menthomenthol Peppermint camphor"},"Section1":{"wt":"{{Chembox Identifiers\n|CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS...

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El mentol es un compuesto orgánico monoterpenoide que se encuentra de forma natural en los aceites de ciertas plantas de la familia de la menta , como la menta de campo y la menta piperita . Es una sustancia cristalina cerosa, blanca o transparente , sólida a temperatura ambiente y que se funde ligeramente por encima de esta. 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 ) .

Para muchas personas, el mentol produce una sensación refrescante al inhalarlo, ingerirlo o aplicarlo sobre la piel. La menta se ha utilizado durante siglos para aliviar el dolor tópico y como saborizante alimentario. El mentol posee propiedades anestésicas locales y contrairritantes , y se usa ampliamente para aliviar irritaciones leves de garganta .

Se ha demostrado que el mentol produce un efecto descongestionante nasal subjetivo sin ninguna acción descongestionante objetiva, y también se ha demostrado que la administración de mentol mediante un inhalador nasal en humanos provoca descongestión nasal. [ 3 ] [ 4 ]

Estructura

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

Estructuras de los isómeros del mentol

En el compuesto natural, el grupo isopropilo se encuentra en posición trans con respecto a los grupos metilo e hidroxilo . Por lo tanto, puede representarse de cualquiera de las formas mostradas:

Conformación de la silla de mentolModelo 3D de esferas y varillas 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 una conformación 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

Fotografía macro de cristales de mentol
Cristales de mentol a temperatura ambiente. Aproximadamente 1  cm de longitud.

La capacidad del mentol para activar químicamente los receptores TRPM8 sensibles al frío en la piel es responsable de la conocida sensación de frescor que provoca al inhalarlo, ingerirlo o aplicarlo sobre la piel. [ 5 ] En este sentido, es similar a la capsaicina , la sustancia química responsable del picor de los chiles (que estimula los sensores de calor , también sin provocar un cambio real de temperatura).

Las propiedades analgésicas del mentol están mediadas por una activación selectiva de los receptores opioides κ . [ 6 ] El mentol bloquea los canales de calcio [ 7 ] y los canales de sodio sensibles al voltaje , reduciendo la actividad neuronal que puede estimular los músculos. [ 8 ]

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. [ 9 ] El mentol tiene propiedades anestésicas similares, aunque menos potentes que el propofol , porque interactúa con los mismos sitios en el receptor GABA A. [ 10 ] El mentol también puede mejorar la actividad de los receptores de glicina y modular negativamente los receptores 5-HT 3 y los nAChR . [ 11 ]

El mentol se usa ampliamente en odontología como agente antibacteriano tópico, eficaz contra varios tipos de estreptococos y lactobacilos . [ 12 ] El mentol también reduce la presión arterial y antagoniza la vasoconstricción mediante la activación de TRPM8. [ 13 ]

Se ha demostrado que la inhalación de mentol mejora el deterioro cognitivo en ratones con enfermedad de Alzheimer . También produce efectos inmunoestimulantes en los ratones. [ 14 ]

Aparición

Mentha arvensis (menta silvestre) es la principal especie de menta utilizada para elaborar cristales de mentol natural y escamas de mentol natural.

El mentol se encuentra de forma natural en el aceite de menta (junto con un poco de mentona , el éster acetato de mentilo y otros compuestos), obtenido de Mentha × piperita (menta). [ 15 ] El mentol japonés también contiene un pequeño porcentaje del 1- epímero neomentol.

Biosíntesis

Se ha investigado la biosíntesis del mentol en Mentha × piperita y se han identificado y caracterizado las enzimas implicadas. [ 16 ] Comienza con la síntesis del terpeno limoneno , seguida de hidroxilación y, posteriormente, de varias etapas de reducción e isomerización .

Más específicamente, la biosíntesis del (−)-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) cataliza primero la reacción de IPP y DMAPP para formar geranil difosfato .
  2. La (−)-limoneno sintasa (LS) cataliza la ciclación del geranil difosfato a (−)- limoneno .
  3. La (−)-limoneno-3-hidroxilasa (L3OH), utilizando O 2 y luego nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH), cataliza la hidroxilación alílica del (−)-limoneno en la posición 3 para formar (−)-trans-isopiperitenol.
  4. La (−)- trans -isopiperitenol deshidrogenasa (iPD) oxida aún más el grupo hidroxilo en la posición 3 utilizando NAD + para producir (−)-isopiperitenona.
  5. La (−)-isopiperitenona reductasa (iPR) reduce el doble enlace entre los carbonos 1 y 2 utilizando NADPH para formar (+)- cis -isopulegona.
  6. La (+)- cis -isopulegona isomerasa (iPI) isomeriza el doble enlace restante para formar (+)-pulegona.
  7. La (+)-pulegona reductasa (PR) reduce este doble enlace utilizando NADPH para formar (−)-mentona.
  8. La (−)-mentona reductasa (MR) reduce el grupo carbonilo utilizando NADPH para formar (−)-mentol. [ 16 ]
Biosíntesis del mentol

Producción

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

La producción mundial total de mentol en 1998 fue de 12 000 toneladas, de las cuales 2500 toneladas eran sintéticas. En 2005, la producción anual de mentol sintético casi se duplicó. Los precios oscilan entre 10 y 20 $/kg, con picos en torno a los 40 $/kg, aunque han llegado a alcanzar los 100 $/kg. En 1985, se estimaba que China producía la mayor parte del suministro mundial de mentol natural, si bien parece que India ha desplazado a China al segundo lugar. [ 17 ]

Takasago International Corporation fabrica mentol como un único enantiómero (94% ee ) a una escala de 3000  toneladas por año . [ 18 ] El proceso implica una síntesis asimétrica desarrollada por un equipo liderado por Ryōji Noyori , quien ganó el Premio Nobel de Química de 2001 en reconocimiento a su trabajo en este proceso:

myrcenediethylaminecitronellalzinc bromide

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

Otro proceso comercial es el proceso Haarmann-Reimer (en honor a la empresa Haarmann & Reimer, ahora parte de Symrise ). [ 19 ] Este proceso comienza con m -cresol , que se alquila con propeno para formar 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 puede formarse mediante la hidrogenación de timol , mentona o pulegona . En ambos casos, con un procesamiento posterior (resolución por arrastre cristalizante del conglomerado de benzoato de mentilo) es posible concentrar el enantiómero L ; sin embargo, este proceso tiende a ser menos eficiente, aunque los mayores costos de procesamiento pueden compensarse con menores costos de materia prima. Otra ventaja de este proceso es que el D -mentol se vuelve económico y se puede utilizar como auxiliar quiral, junto con el L -antitipo más común. [ 20 ]

Aplicaciones

Las hojas de menta se utilizan comúnmente como saborizante debido a que contienen mentol.

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

Cosmético

  • En algunos productos de belleza, como los acondicionadores para el cabello, elaborados con ingredientes naturales (por ejemplo, St. Ives).

Médico

Otros

Química orgánica

En química orgánica , el mentol se utiliza como auxiliar quiral en la síntesis asimétrica . Por ejemplo, los ésteres de sulfinato obtenidos a partir de cloruros de sulfenilo y mentol pueden emplearse 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 de mentilo diastereoméricos, útiles para la resolución quiral .

  • Puede utilizarse como catalizador para la producción de sodio para el químico aficionado mediante el proceso de reducción de magnesio catalizado por alcohol. [ 25 ]
  • El mentol es potencialmente ergogénico (mejorador del rendimiento) para el rendimiento atlético en ambientes calurosos [ 26 ].

Reacciones

El mentol reacciona de muchas maneras como un alcohol secundario normal. Se oxida a mentona por agentes oxidantes como el ácido crómico , el dicromato , [ 27 ] o por hipoclorito de calcio , en una ruta de química verde . [ 28 ] Bajo ciertas 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 de ácido sulfúrico al 2% . El pentacloruro de fósforo (PCl5 ) da cloruro de mentilo.

Reacciones del mentol

Historia

El mentol fue aislado por primera vez en 1771 por el alemán Hieronymus David Gaubius . [ 29 ] Las primeras caracterizaciones fueron realizadas por Oppenheim, [ 30 ] Beckett, [ 31 ] Moriya, [ 32 ] y Atkinson. [ 33 ] Fue nombrado por FL Alphonse Oppenheim (1833–1877) en 1861. [ 34 ]

Estado compendial

Seguridad

La dosis letal estimada de mentol (y aceite de menta ) en humanos puede ser tan baja como la LD50.50{\displaystyle _{50}}=50–500  mg/kg. En ratas, la dosis es de 3300  mg/kg; en ratones, 3400  mg/kg; y en gatos, 800  mg/kg.

Se ha informado de supervivencia tras dosis de 8 a 9 g. [ 38 ] Los efectos de la sobredosis son dolor abdominal, ataxia , fibrilación auricular, bradicardia, coma, mareo, letargo, náuseas, erupción cutánea, temblor, vómitos y vértigo . [ 39 ]

Véase también

Referencias

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  2. ↑ «Ficha de Datos de Seguridad» (PDF) . Reckitt Benckiser . 27 de octubre de 2016 . Consultado el 3 de agosto de 2018 .
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Lecturas adicionales

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  • Conferencia Nobel de Ryoji Noyori (2001)
  • Reseña sobre el mentol de Science Creative Quarterly