substância odorífera

substância odorífera (o que)- ▲ uma substância que tem um odor forte; substâncias odoríferas; substâncias que emitem um odor forte. almíscar. âmbar cinza. bálsamo. mirra. eugenol resina de benjoim, incenso de orvalho. osmóforos. Odorologia. gás lacrimogêneo … Dicionário Ideográfico da Língua Russa

substância aromática- kvapioji medžiaga statusas T sritis chemija apibrėžtis Malonaus kvapo organinis junginys. atitikmenys: inglês. substância perfumada; substância odorífera; substância odorífera rus. substância aromática; substância odorífera... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

LUPULINA- uma substância odorífera secretada por glândulas especiais localizadas principalmente na parte externa das folhas das brácteas de Humulus lupulus L. (no chamado cone) ... Dicionário de termos botânicos

Incenso- uma substância odorífera para ungir ou esfregar o corpo, embalsamar cadáveres, para incenso (incenso), etc. B. eram extraídos de matérias-primas vegetais (lírio, rosa, lavanda) ou animais, misturados com óleo (amêndoa, azeitona, noz) ... ... Dicionário da Antiguidade

- (lat. muscus). Substância medicinal odorífera extraída de bolsas localizadas na barriga do cervo almiscarado; estimulante e anticonvulsivante. Dicionário de palavras estrangeiras incluídas na língua russa. Chudinov A.N., 1910. MUSK lat. muco, árabe... Dicionário de palavras estrangeiras da língua russa

Glândulas da pele em machos de alguns répteis (crocodilos, tuataria, cobras) e mamíferos (veado almiscarado, boi almiscarado, castor, rato almiscarado). Eles produzem uma substância odorífera chamada almíscar. * * * GLÂNDULAS DE ALmíscar GLÂNDULAS DE ALmíscar, glândulas da pele em alguns homens... ... dicionário enciclopédico

olfatômetro- um dispositivo para medir a acuidade do olfato. O olfatômetro é especialmente comum. Zwaardemakert é um cilindro oco com poros contendo uma substância odorífera, no qual é inserido um tubo de vidro com divisórias: à medida que é imerso no cilindro, diminui... ... Ótima enciclopédia psicológica

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É quase desconhecido no estado livre, mas geralmente é encontrado em solução em gorduras líquidas ou sólidas. Obtido por infusão ou absorção das flores da Viola odorata. Na maioria das vezes, ambos os métodos são combinados, e primeiro a gordura ou óleo é infundido nas flores...

- (escamas) formações quitinosas microscopicamente pequenas, em forma de placas e localizadas nas asas e outras partes do corpo; no albergue Ch. são conhecidos como poeira. A forma de Ch. pode ser extremamente diversa; geralmente seu comprimento é maior... ... Dicionário Enciclopédico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

Cientistas de todo o mundo desenvolveram duas dúzias de modelos de computador para aprender como prever o cheiro de uma molécula com base na sua estrutura. Os modelos são os melhores para prever a intensidade do odor, sua agradabilidade e semelhança com o cheiro de alho, aroma ardente e picante, disse um dos coautores do trabalho, Marat Kazanov, chefe do setor de bioinformática aplicada do Instituto de Informação Problemas de Transmissão da Academia Russa de Ciências, pesquisador sênior do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia, disse a Cherdak.

Sentimos cheiro graças a sinais enviados ao cérebro por neurônios olfativos, cujos receptores se ligam às moléculas de substâncias odoríferas que entram em nosso nariz. Mas é extremamente difícil prever que reação uma determinada molécula causará, embora essa questão seja de interesse há muito tempo tanto para cientistas que estudam a interação de moléculas com receptores quanto para perfumistas.

“O conhecimento científico atual permite-nos prever que cor uma pessoa verá se soubermos o comprimento de onda da radiação eletromagnética, ou se soubermos a frequência de uma onda sonora, que tom ela ouvirá. Ao contrário da visão e da audição, os cientistas ainda não conseguem prever o cheiro a partir da estrutura química de uma molécula. Moléculas semelhantes podem causar odores diferentes, mas moléculas com estruturas completamente diferentes podem ter cheiros semelhantes”, disse Marat Kazanov.

Por exemplo, as pessoas distinguem perfeitamente os álcoois n-propanol, n-butanol e n-pentanol pelo cheiro, embora as suas fórmulas sejam semelhantes.

Pelo contrário, muscona e almíscar-cetona têm fórmulas completamente diferentes, mas têm cheiro semelhante - almíscar. Ainda não há explicação para essa característica da percepção do odor.

“Eles já tentaram construir modelos computacionais preditivos ligando a estrutura química de uma molécula ao odor percebido antes, mas eram baseados, via de regra, em dados de um experimento de 30 anos com um conjunto limitado de substâncias aromáticas”, o cientista explicou.

Neste experimento, quase uma centena e meia de participantes determinaram o cheiro de substâncias como, por exemplo, a acetofenona. Um total de 10 substâncias foram utilizadas no experimento. Em um novo experimento, cujos resultados foram publicados em Ciência, havia menos participantes – 49 pessoas, mas as substâncias avaliadas eram muito maiores – 476.

Para cada substância aromática foi avaliado o grau de expressão de diversas características de seu odor, como intensidade, agradabilidade e sua semelhança com 19 determinados odores (doce, floral, amadeirado, gramíneo, etc.). Para todas as substâncias aromáticas, foram calculadas 4.884 características moleculares, variando desde as padrão - peso molecular, presença de determinados átomos, até as características espaciais da molécula.

Esses dados foram oferecidos aos membros do consórcio DREAM Olfaction Prediction. DREAM Challenges é uma plataforma de crowdsourcing que permite que cientistas de todo o mundo se unam para resolver vários problemas de investigação nas áreas da biologia e da medicina.

Neste caso, os participantes do consórcio foram convidados, a partir dos dados apresentados, a construir modelos computacionais que prevejam, com base em características moleculares, qual será o cheiro das substâncias aromáticas.

Foram construídos um total de 18 modelos computacionais. Eles eram os melhores em prever a intensidade de um odor, depois seu prazer para uma pessoa e, em seguida, sua semelhança com 19 determinados odores. Os modelos previram com segurança semelhanças com alho e odores de queimado, aromas doces, frutados e picantes. O mais difícil de prever foi a semelhança com os cheiros de urina, madeira e acidez.

Os modelos também mostraram algumas correlações entre as propriedades dos odores e das moléculas. Assim, quanto maior o peso molecular, mais fraco, porém mais agradável é o cheiro. A intensidade do odor também se correlacionou com a presença de grupos polares na molécula, como fenol, enol e grupo hidroxila, e a agradabilidade com a semelhança da molécula com paclitoxel e acetato de citronelila fenila.

Os átomos de enxofre na molécula estavam associados aos cheiros de alho e queimado, e moléculas semelhantes em estrutura à vanilina cheiravam a produtos assados.

Ekaterina Borovikova

Instituição de ensino municipal “Escola secundária nº 45”

Trabalho do curso

Química dos cheiros.

Verificado por: Duda L.N.

Concluído por: aluno do 11º ano “b”

Kovalev Dmitry Vasilyevich

Kemerovo.

Introdução

Fragrâncias

Classificação de substâncias odoríferas

A relação entre o cheiro de uma substância e sua estrutura

Cheiro

Retorta perfumada

Ésteres perfumados

Conclusão

Formulários

Literatura

Introdução

Quase 2.000 anos atrás, o antigo cientista, poeta e filósofo Titus Lucretius Carus acreditava que existiam minúsculos poros de diferentes tamanhos e formas na cavidade nasal. Toda substância odorífera, raciocinou ele, emite moléculas minúsculas com seu próprio formato característico. O odor é percebido quando essas moléculas entram nos poros da cavidade olfativa. O reconhecimento de cada odor depende de quais poros essas moléculas se enquadram.

Em 1756, M. V. Lomonosov, em sua obra “Uma Palavra sobre a Origem da Luz, Apresentando uma Nova Teoria das Cores”, apresentou a ideia de que as terminações das células nervosas induzem vibrações de partículas de matéria. Neste trabalho, ele escreveu sobre os movimentos “rotativos” (oscilatórios) das partículas de éter como estimulantes dos sentidos, incluindo visão, paladar e olfato.

Ao longo do último século, foram propostas cerca de 30 teorias, cujos autores tentaram explicar a natureza do cheiro e a sua dependência das propriedades da substância odorífera. Já foi estabelecido que a natureza do cheiro, assim como a natureza da luz, tem um caráter duplo: corpuscular (dependendo da estrutura da substância odorífera) e ondulatória.

Algumas moléculas idênticas têm odores diferentes, ou seja, o papel principal é desempenhado pela forma geométrica das moléculas da substância odorífera. Isso se explica pelo fato de que nos pêlos olfativos da cavidade nasal existem orifícios de cinco formatos principais que percebem cinco odores (cânfora, almíscar, floral, menta, etéreo), respectivamente. Quando uma molécula de uma substância odorífera, de configuração semelhante a ela, entra no buraco, o cheiro é sentido (J. Eimour, 1952). Assim, a conclusão especulativa de Lucrécio revelou-se cientificamente fundamentada. Existem mais dois odores principais - pungente e pútrido, mas sua percepção não está relacionada ao formato dos buracos, mas a uma atitude diferente em relação às cargas elétricas da bainha que cobre as terminações dos nervos olfativos. Todos os odores existentes podem ser obtidos misturando os sete odores em combinações e proporções apropriadas.

De acordo com dados modernos, moléculas de substâncias odoríferas absorvem e emitem ondas com comprimento de 1 a 100 mícrons, e o corpo humano em temperatura normal absorve e emite ondas com comprimento de 4 a 200 mícrons. As ondas eletromagnéticas mais importantes têm comprimento de 8 a 14 mícrons, o que corresponde ao comprimento de onda da parte infravermelha do espectro. A absorção de odorantes é conseguida pelos raios ultravioleta e pela absorção dos raios infravermelhos. Os raios ultravioleta matam muitos odores e são usados ​​para limpar o ar de odores desnecessários.

Estes dados, bem como o estudo do espectro de odores, dão motivos para acreditar que os odores têm uma natureza física, e até indicam aproximadamente a sua localização nas partes infravermelha e ultravioleta da escala de oscilações eletromagnéticas. Assim, a ideia de Lomonosov sobre os movimentos “rotativos” das partículas de éter como estimulantes dos sentidos encontrou confirmação científica.

As teorias anteriores permitiram criar dispositivos capazes de “cheirar” buquês de odores, determinar tipos de vinhos, café, tabaco, produtos alimentares diversos, etc. Por exemplo, nos cinemas de Tóquio, diferentes cenas de um filme são acompanhadas por diferentes cheiros, cujo tipo e intensidade são determinados por meio de um computador e distribuídos por todo o cinema.

Sete cores do espectro, sete sons simples e sete componentes do cheiro - é isso que compõe toda a variedade de cores, sons e cheiros. Isso significa que existem padrões gerais nas sensações visuais, gustativas e olfativas, ou seja, você pode obter um acorde não apenas de som e cor, mas também de olfato.

Fragrâncias

Por perfumado geralmente queremos dizer substâncias orgânicas de cheiro agradável. É improvável que alguém diga isso sobre o cloro ou o mercaptano, embora eles tenham seu próprio cheiro. Quando se referem a substâncias que cheiram em geral, elas são chamadas de odoríferas. Do ponto de vista químico, não há diferença. Mas se a ciência estuda substâncias odoríferas em geral, então a indústria (e principalmente a indústria de perfumes) está principalmente interessada em substâncias perfumadas. É verdade que é difícil traçar uma linha clara aqui. O famoso almíscar - a base da perfumaria - tem um cheiro forte, até desagradável, mas quando adicionado em pequenas quantidades ao perfume, realça e melhora seu cheiro. O indol tem odor fecal, mas o indol diluído - no perfume White Lilac - não evoca tais associações.

Aliás, as substâncias perfumadas diferem não apenas no cheiro, mas também têm efeito fisiológico: algumas através dos órgãos olfativos no sistema nervoso central, outras quando administradas por via oral. Por exemplo, o citral, substância com agradável cheiro de limão, usada na perfumaria, também é vasodilatador e é usado no tratamento de hipertensão e glaucoma.

Muitas substâncias aromáticas também têm efeito anti-séptico: um galho de cerejeira colocado sob uma tampa com água do pântano destrói todos os microorganismos após 30 minutos.

Qualquer divisão de substâncias pelo cheiro não é muito rigorosa: baseia-se nas nossas sensações subjetivas. E muitas vezes o que uma pessoa gosta, outra não gosta. Ainda é impossível avaliar ou expressar objetivamente o cheiro de uma substância.

Geralmente é comparado com algo, digamos, com o cheiro de violeta, laranja, rosa. A ciência acumulou muitas evidências empíricas que ligam o cheiro à estrutura das moléculas. Alguns autores citam até 50 ou mais “pontes” entre estrutura e cheiro. Não há dúvida de que as substâncias perfumadas, via de regra, contêm um dos chamados grupos funcionais: carbinol -C-OH, carbonil >C=O, éster e alguns outros.

Os ésteres costumam apresentar odor frutado ou frutado-floral, o que os torna indispensáveis ​​na indústria alimentícia. Afinal, eles conferem a muitos produtos de confeitaria e refrigerantes um cheiro frutado. A indústria da perfumaria não ignorou os ésteres: praticamente não existe uma única composição onde eles não estejam incluídos.

Classificação de substâncias odoríferas

Substâncias odoríferas ocorrem em muitas classes de compostos orgânicos.

Sua estrutura é muito diversificada: são compostos de cadeia aberta de natureza saturada e insaturada, compostos aromáticos, compostos cíclicos com diferentes números de átomos de carbono no ciclo. Foram feitas repetidamente tentativas de classificar substâncias odoríferas pelo cheiro, mas não tiveram sucesso, uma vez que tal distribuição em grupos enfrenta dificuldades significativas e carece de base científica. A classificação das substâncias odoríferas de acordo com a sua finalidade também é muito arbitrária, uma vez que as mesmas substâncias odoríferas têm finalidades diferentes, por exemplo, para perfumes, confeitaria, etc.

É mais conveniente classificar as substâncias odoríferas em grupos de compostos orgânicos. Tal classificação permitiria associar o seu odor à estrutura da molécula e à natureza do grupo funcional (ver anexos, tabela 1).

O maior grupo de substâncias odoríferas são os ésteres. Muitas substâncias odoríferas pertencem a aldeídos, cetonas, álcoois e alguns outros grupos de compostos orgânicos. Os ésteres de ácidos graxos inferiores e álcoois graxos saturados têm odor frutado (essências de frutas, por exemplo acetato de isoamila), ésteres de ácidos alifáticos e terpenos ou álcoois aromáticos - florais (por exemplo, acetato de benzila, acetato de terpinila), ésteres de benzóico, salicílico e outros ácidos aromáticos - principalmente cheiro balsâmico doce.

Os aldeídos alifáticos saturados incluem, por exemplo, decanal, metilnonilacetaldeído, aldeídos terpênicos - citral, hidroxicitronelal, aromáticos - vanilina, heliotropina, aromáticos graxos - fenilacetaldeído, cinamaldeído. Das cetonas, as mais difundidas e importantes são as alicíclicas, contendo um grupo cetônico no ciclo (veção, jasmona) ou na cadeia lateral (iononas), e as aromáticas gordurosas (n-metoxiacetofenona), entre os álcoois - terpenos monohídricos ( era-niol, linalol, etc.) e aromáticos (álcool benzílico).

A relação entre o cheiro de uma substância e sua estrutura

Extenso material experimental sobre a relação entre o odor dos compostos e a estrutura de suas moléculas (tipo, número e posição dos grupos funcionais, tamanho, ramificação, estrutura espacial, presença de ligações múltiplas, etc.) ainda não é suficiente para prever o odor. de uma substância com base nestes dados. No entanto, alguns padrões particulares foram identificados para certos grupos de compostos. O acúmulo de vários grupos funcionais idênticos em uma molécula (e no caso de compostos alifáticos, diferentes) geralmente leva ao enfraquecimento do odor ou mesmo ao seu desaparecimento completo (por exemplo, ao passar de álcoois monohídricos para polihídricos). O odor dos aldeídos de estrutura iso é geralmente mais forte e agradável do que o dos isômeros de estrutura normal.

O tamanho da molécula tem uma influência significativa no cheiro. Normalmente, os membros vizinhos de uma série homóloga têm um odor semelhante e sua força muda gradualmente ao passar de um membro da série para outro. Quando um determinado tamanho de molécula é atingido, o cheiro desaparece. Assim, os compostos alifáticos com mais de 17-18 átomos de carbono são geralmente inodoros. O cheiro também depende do número de átomos de carbono no ciclo. Por exemplo, cetonas macrocíclicas C 5-6 têm cheiro de amêndoas amargas ou mentol, C 6-9 - dão um cheiro transitório, C 9-12 - cheiro de cânfora ou menta, C 13 - cheiro de resina ou cedro,

C 14-16 - cheiro de almíscar ou pêssego, C 17-18 - cheiro de cebola, e compostos com C 18 e mais não têm cheiro algum ou cheiram muito levemente:

A força do aroma também depende do grau de ramificação da cadeia de átomos de carbono. Por exemplo, o aldeído mirístico tem um odor muito fraco, mas seu isômero tem um odor forte e agradável:

A semelhança das estruturas dos compostos nem sempre determina a semelhança dos seus odores. Por exemplo, os ésteres de β-naftol com odor agradável e forte são amplamente utilizados em perfumaria, enquanto os ésteres de α-naftol não têm cheiro algum:

O mesmo efeito é observado em benzenos polissubstituídos. A vanilina é uma das substâncias aromáticas mais famosas, e a isovilina tem cheiro de fenol (ácido carbólico), e mesmo assim em temperaturas elevadas:

A presença de ligações múltiplas é um dos sinais de que uma substância tem odor. Considere, por exemplo, isoeugenona e eugenona:

Ambas as substâncias têm um aroma distinto de cravo e são amplamente utilizadas em perfumaria. Além disso, a isoeugenona tem um odor mais agradável que a eugenona. No entanto, uma vez saturada a ligação dupla, o cheiro quase desaparece.

Os casos opostos também são conhecidos. O ciclâmen-aldeído (ciclamal) - substância com delicado odor floral - uma das substâncias mais valiosas, contém uma cadeia lateral saturada, e o forciclame, que possui uma ligação dupla nesta cadeia, possui um odor fraco e desagradável:

Muitas vezes o odor desagradável de uma substância é devido à ligação tripla. No entanto, há uma exceção aqui também. Folion é um componente necessário de muitas composições de perfumes - uma substância na qual o cheiro de vegetação fresca coexiste perfeitamente com uma ligação tripla:

Por outro lado, substâncias que diferem na estrutura química podem apresentar odores semelhantes. Por exemplo, um odor de rosa é característico do rosacetato de 3-metil-1-fenil-3-pentanol, geraniol e seu isômero cis - nerol, óxido de rosa.

O grau de diluição da substância também afeta o cheiro. Assim, algumas substâncias odoríferas em sua forma pura apresentam um odor desagradável (por exemplo, civeta, indol). A mistura de várias substâncias perfumadas em uma determinada proporção pode levar ao aparecimento de um novo cheiro e ao seu desaparecimento.

Assim, na teoria estereoquímica (J. Eymour, 1952), foi assumida a existência de 7 odores primários, que correspondem a 7 tipos de receptores; a interação deste último com moléculas de substâncias perfumadas é determinada por fatores geométricos. Ao mesmo tempo, as moléculas de substâncias perfumadas foram consideradas na forma de modelos estereoquímicos rígidos, e os receptores olfativos foram considerados na forma de orifícios de vários formatos. A teoria das ondas (R. Wright, 1954) postulou que o odor é determinado pelo espectro de frequências vibracionais das moléculas na faixa de 500-50 cm -1 (l ~ 20-200 µm). Segundo a teoria dos grupos funcionais (M. Betts, 1957), o cheiro de uma substância depende do “perfil” geral da molécula e da natureza dos grupos funcionais. No entanto, nenhuma destas teorias pode prever com sucesso o odor de substâncias aromáticas com base na estrutura das suas moléculas.

Cheiro

Até o momento, o mecanismo de ação das substâncias odoríferas no órgão olfativo não foi totalmente elucidado. Existem várias teorias, tanto físicas como químicas, nas quais os cientistas procuram explicar este mecanismo.

Para perceber um cheiro é necessário o contato direto da molécula odorífera com os receptores olfativos. A este respeito, as propriedades necessárias de uma substância odorífera são volatilidade, solubilidade em lípidos e, até certo ponto, em água, capacidade suficiente de adsorção no revestimento olfativo, certos limites de peso molecular, etc. propriedades determinam a eficácia de uma substância como agente olfativo.

Os cientistas conseguiram construir uma cadeia desde a interação de uma substância odorífera com um receptor até a formação no cérebro de uma impressão clara de um determinado cheiro. Um papel importante nisso foi desempenhado pela pesquisa dos cientistas americanos Richard Axel e Linda Buck, pelos quais receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina de 2004.

A chave para desvendar os princípios do sistema olfativo foi a descoberta de uma enorme família de aproximadamente mil genes que controlam o funcionamento dos receptores olfativos. Um artigo que descreve esta descoberta foi publicado por L. Buck e R. Axel em 1991. Mais de 3% do número total de genes no corpo estão envolvidos no reconhecimento de odores. Cada gene contém informações sobre um receptor olfativo - uma molécula de proteína que reage com uma substância odorífera. Os receptores olfativos estão ligados à membrana das células receptoras, formando o epitélio olfativo. Cada célula contém receptores de apenas um tipo específico.

O receptor de proteína forma uma bolsa para se ligar a uma molécula de uma substância química que possui odor (odorante). Receptores de diferentes espécies diferem nos detalhes de sua estrutura, de modo que os bolsos das armadilhas têm formatos diferentes. Quando a molécula chega lá, o formato da proteína receptora muda e o processo de transmissão do sinal nervoso começa. Cada receptor pode registrar moléculas de vários odorantes diferentes, cuja estrutura tridimensional corresponde, em um grau ou outro, ao formato da bolsa, mas o sinal de diferentes substâncias difere em intensidade. Neste caso, moléculas do mesmo odor podem ativar vários receptores diferentes simultaneamente.

Além do receptor protéico, o epitélio olfatório dos animais contém outro componente de alto peso molecular que também é capaz de se ligar a odorantes. Ao contrário da proteína de membrana, é solúvel em água e pelo menos parte dela é encontrada no muco que cobre o epitélio olfatório. Foi estabelecido que é de natureza nucleoproteica. Sua concentração no epitélio é milhares de vezes maior que a do receptor de membrana e sua especificidade para substâncias odoríferas é muito menor. Os pesquisadores acreditam que faz parte de um sistema inespecífico que garante a limpeza do epitélio olfatório de diversas substâncias odoríferas após o término de sua ação, necessária para a recepção de outros odores.

Em outras palavras, supõe-se que a nucleoproteína, ao entrar no muco, seja capaz de aumentar sua corrente e, assim, aumentar a eficiência de limpeza do epitélio olfatório. Também é possível que a nucleoproteína, estando no muco, promova a dissolução de substâncias odoríferas nele e, possivelmente, desempenhe funções de transporte.

Esta combinação da diversidade de receptores e das propriedades químicas das moléculas com as quais eles interagem gera uma ampla banda de sinais que criam uma impressão digital de odor única. Cada cheiro, por assim dizer, recebe um código (como um código de barras nas mercadorias), pelo qual pode ser reconhecido inequivocamente na próxima vez.

O sentido do olfato desempenha um papel extremamente importante na vida dos animais e dos humanos. As funções do olfato na vida dos animais são especialmente diversas. O olfato os auxilia na busca e escolha de alimentos, sinaliza a presença de inimigos e auxilia na orientação em terra e na água (por exemplo, o retorno do salmão aos reservatórios originais, do cheiro da água de que se lembram ).

É conhecido o importante papel do olfato na busca dos animais por indivíduos do sexo oposto. Nesse caso, a informação é realizada por meio de produtos químicos, os chamados feromônios ou telergons, que são secretados por glândulas especiais. Os feromônios são compostos biologicamente ativos extremamente eficazes e são caracterizados por alta especificidade. Devido a essas propriedades, são usados, por exemplo, para atrair e matar insetos. Normalmente, cada animal é mais sensível a compostos que são especialmente importantes para ele em condições normais de vida. Portanto, cada espécie animal possui um espectro especial de odores. Pequenos insetos são capazes de perceber apenas um cheiro - o cheiro de uma substância sexualmente atraente. Uma abelha com sistema olfativo mais desenvolvido consegue distinguir centenas de odores. Em animais com um analisador olfativo altamente desenvolvido, como os cães, o sentido do olfato desempenha um papel dominante em muitos aspectos.

Apesar de os animais terem um olfato mais sutil do que os humanos, a gama de odores percebidos pelos humanos é muito mais ampla.

Uma pessoa pode aprender a reconhecer até 4.000 odores diferentes, e as pessoas mais sensíveis a eles - mais de 10 mil, mas isso requer treinamento especial no reconhecimento de odores. Sabe-se que cozinheiros experientes podem determinar o quão bem salgado está apenas pelo cheiro, sem provar a comida. Como fazem isso é um mistério, porque o sal não tem cheiro. É claro que nem todas as pessoas possuem tais habilidades.

Na vida humana, o olfato não desempenha um papel tão significativo como na vida dos animais, com exceção dos casos de cegueira e surdez, quando ocorre o desenvolvimento compensatório dos órgãos dos sentidos existentes, incluindo o olfato. No entanto, a inalação de substâncias odoríferas tem um efeito fisiológico muito significativo no corpo humano. Os cheiros afetam o desempenho, alteram a força muscular (aumentam - amônia, cheiros doces e amargos), alteram as trocas gasosas (aumentam - almíscar e diminuem - óleos de menta, rosa, canela, limão e bergamota, etc.), alteram os ritmos de respiração e pulso ( aumentar e aprofundar - óleo de orégano e odores desagradáveis, vanilina, óleo de rosa e bergamota e odores agradáveis ​​​​têm o efeito oposto), alterar a temperatura da pele (aumentar - óleo de bergamota e rosa, vanilina, diminuir - odores desagradáveis), alterar a pressão arterial ( aumentar - odores desagradáveis, diminuir - óleo de bergamota e rosa e odores agradáveis), alterar a pressão intracraniana (aumentar os odores desagradáveis ​​​​e diminuir os odores agradáveis), afetar a audição (desagradável - reduzir), alterar a qualidade da visão (o óleo de bergamota melhora a visão ao anoitecer , odores desagradáveis ​​- pioram).

A sensibilidade humana à percepção de odores é caracterizada pela chamada concentração limiar (a concentração mínima de uma substância odorífera na qual surge uma sensação olfativa). Para muitas substâncias perfumadas, situa-se na faixa de 10~8-10~p g/l no ar. A percepção humana dos odores (intensidade e qualidade) é individual. Além disso, os gostos em relação aos cheiros são extremamente variados, mas até certo ponto podem ser generalizados: alguns preferem os cheiros de cravo e patchouli, outros preferem cheiros florais sutis, adocicados, delicados e frescos, etc.

Convencionalmente, os odores podem ser divididos em três grupos: agradáveis, desagradáveis ​​e indiferentes. Cheiro agradável é aquele que, ao ser inalado, a pessoa gostaria de sentir por muito mais tempo, o que dá prazer. Mas existem muitos odores que são agradáveis ​​para uns e desagradáveis ​​para outros, ou seja, a definição psicológica da qualidade de um cheiro é relativa. Um cheiro definitivamente desagradável deve ser considerado aquele que evoca ideias desagradáveis ​​​​no cérebro sobre decomposição e apodrecimento. Os odores indiferentes são aqueles que não são percebidos, aos quais estamos tão habituados que deixamos de os notar, por exemplo, o cheiro habitual do ar, da habitação, do perfume, etc. dos laboratórios saturados de odores pode tornar-se indiferente para quem ali trabalha constantemente.

Com a exposição prolongada a um determinado odor, a pessoa torna-se gradativamente imune a ele e às vezes deixa de senti-lo, por exemplo, cumarina - após 1-2 minutos, citral - após 7-8 minutos. Este fenômeno é chamado de adaptação olfativa. A sua duração e profundidade dependem da intensidade e natureza do odor da substância odorífera, bem como da duração da sua exposição. Com a adaptação olfativa, ocorre diminuição da sensibilidade não só à substância que foi utilizada, mas também a outras substâncias odoríferas. Os mecanismos de adaptação olfativa ainda não estão totalmente claros, pois a adaptação é um fator subjetivo que difere muito de pessoa para pessoa.

Retorta perfumada

Comecemos pela obtenção de substâncias aromáticas naturais das plantas.
As substâncias perfumadas são geralmente encontradas nas plantas na forma de pequenas gotículas em células especiais. São encontrados não só nas flores, mas também nas folhas, nas cascas dos frutos e às vezes até na madeira.
O teor de óleos essenciais nas partes das plantas utilizadas para obtê-los varia de 0,1% a 10%. O fato de serem chamados de óleos não deve nos enganar. Os óleos essenciais nada têm em comum com os óleos vegetais comuns: linhaça, girassol, milho, ou seja, com gorduras líquidas. São misturas mais ou menos complexas de substâncias orgânicas perfumadas de vários tipos.

Entre eles, são especialmente comuns ésteres, aldeídos e álcoois das séries saturadas, insaturadas e aromáticas.
Os terpenos e seus derivados são componentes muito importantes dos óleos essenciais.

Consideremos as fórmulas de alguns representantes desta classe de compostos: Terpinen– hidrocarboneto cíclico. É encontrado em pequenas quantidades em muitos óleos essenciais. Limoneno– Um componente importante do óleo de casca de limão. O pineno é o principal componente da goma de terebintina. Serve como composto inicial para a produção de fragrâncias sintéticas.
Os óleos essenciais são geralmente muito difíceis de dissolver em água, mas dissolvem-se facilmente em álcool. Portanto, o álcool é utilizado em grandes quantidades na indústria de perfumes como solvente. Os óleos essenciais podem ser obtidos, por exemplo, extraindo-os de partes de plantas com álcool ou outros solventes. As substâncias perfumadas mais valiosas das flores são obtidas colocando camadas alternadas de gordura animal sólida e partes de plantas em uma câmara fechada sobre uma tela de arame. Depois de algum tempo, as flores são substituídas por novas para que a gordura fique saturada com óleo essencial. Com este método (na França é chamado de “enfleurage”), obtém-se a gordura contendo óleos essenciais nela dissolvidos e este concentrado de substâncias aromáticas é entregue às fábricas de perfumes (os óleos essenciais são então extraídos da gordura com álcool. Este método é usado, por exemplo, para extrair óleos essenciais de jasmim e tuberosa. - Nota Trad.). Usaremos um terceiro método especialmente importante para isolar óleos essenciais - a destilação a vapor.
Os próprios óleos essenciais costumam ser voláteis apenas em temperaturas elevadas e sua ebulição é acompanhada de decomposição. Se o vapor d'água passar por uma massa composta por plantas ou suas partes, os óleos são retirados junto com ela e depois coletados no destilado na forma de gotículas, que possuem baixa densidade e, portanto, flutuam na superfície da água.

Vamos pegar óleos essenciais.

Fechar o frasco de 0,5 litro com rolha de borracha com dois furos. Em um deles inserimos um tubo de vidro desenhado na extremidade, que chega quase até o fundo do frasco. Este tubo serve como válvula de segurança. Deve ser suficientemente longo (cerca de 1 m).

Através de outro orifício inseriremos um cotovelo curto de um tubo curvo com diâmetro interno de pelo menos 5 mm (é melhor pegar um tubo com diâmetro interno de 8-10 mm. A distância entre os frascos deve ser tão curta quanto possível, mas é aconselhável desconectar o tubo entre os frascos inserindo um T de vidro no meio e conectando-o a ambas as partes do tubo com pequenos pedaços de mangueira de borracha. Um pedaço de mangueira de borracha com uma braçadeira presa a ele é preso até a extremidade livre do tee. Isso permite que você separe ou conecte rapidamente os dois frascos durante o experimento. Se você tiver um vaporizador de metal, poderá substituir o primeiro frasco por ele. - Nota Transl.).

Inserimos o cotovelo mais longo do mesmo tubo através do orifício da rolha no segundo frasco, de modo que o tubo também chegue quase até o fundo. Além disso, por meio de um tubo de vidro, conectamos o segundo frasco a um condensador direto (Liebig ou com bobina de chumbo externa). É melhor usar um funil de separação ou queda como receptor.
Primeiro pegamos óleo de cominho. Para isso precisamos de 20 g de cominho (o cominho pode ser coletado ou comprado na farmácia. - Nota Trad.).

Moa em um pilão com adição de areia ou em um moedor de café velho. Coloque as sementes de cominho no segundo frasco e adicione um pouco de água para não cobrir completamente a massa de sementes de cominho. Encha um terço do primeiro frasco com água e, para garantir uma fervura uniforme, adicione vários pedaços de cerâmica porosa (“caldeiras”) à água.

Agora, usando um bico de Bunsen, aqueça primeiro o conteúdo do primeiro e depois do segundo frasco até ferver. Depois disso, moveremos novamente o queimador sob o primeiro frasco e aqueceremos o máximo possível para que o vapor de água passe intensamente pelo segundo frasco, que então entra na geladeira e dele na forma de condensado para o receptor.

Se houver dois queimadores, você pode aquecer levemente simultaneamente o segundo frasco para que o volume de líquido nele contido não aumente muito como resultado da condensação do vapor.

É conveniente usar um banho de areia para aquecer o segundo frasco, aquecendo-o antecipadamente, antes que o vapor de água comece a passar (é melhor aquecer o segundo frasco para que o volume de líquido nele contido não sofra um aumento perceptível ou diminuir. - Aprox. Trad.). Faremos a destilação por pelo menos uma hora. Durante esse tempo, cerca de 100 ml de água se acumulam no receptor, em cuja superfície flutuam gotas incolores de óleo de cominho. Separamos a água da forma mais completa possível usando um funil de separação e como resultado obtemos cerca de 10 gotas de óleo de cominho puro junto com uma pequena quantidade de água. Esta quantidade seria suficiente para fazer várias garrafas de licor de cominho!

O cheiro característico do óleo de cominho é dado pela carvona, da qual contém mais de 50%. Além disso, contém limoneno, a substância perfumada dos limões. O óleo de cominho é usado principalmente para perfumar sabonetes e elixires dentais. Também é adicionado em pequenas quantidades a alguns perfumes.

Usando o mesmo dispositivo você pode isolar óleos essenciais de outras plantas. Para fazer isso, triture-os e submeta-os à destilação a vapor por 1-2 horas. Claro, o rendimento irá variar dependendo do teor de óleo essencial. O mais interessante é conseguir o seguinte óleos essenciais :

Óleo de menta. De 50 g de hortelã seca podemos extrair 5-10 gotas óleo de menta. Contém, nomeadamente, mentol, o que lhe confere o seu cheiro característico. O óleo de hortelã-pimenta é usado em grandes quantidades para fazer colônia, água de toalete para cabelo, cremes dentais e elixires. Atualmente, o mentol é obtido principalmente por síntese.

Óleo de anis nós o obtemos do anis esmagado. Misturado com óleo de hortelã-pimenta e óleo de eucalipto, faz parte de elixires e pastas dentais, além de alguns sabonetes.

Óleo de cravo Obtemos por destilação a vapor o cravo, que é vendido como tempero. Uma parte importante disso é eugenol. (O eugenol pode ser obtido a partir da vanilina sintética.) O óleo de cravo é um aditivo em muitos perfumes e também é usado na fabricação de elixires e sabonetes dentais.

Óleo de lavanda obteremos a partir de 50 g de flores de lavanda secas e trituradas. É uma das substâncias aromáticas mais importantes que, além de ser utilizada na fabricação de água de lavanda e colônia, é utilizada na produção de perfumes, sabonetes, águas de toalete para os cabelos, pós, cremes, etc.

Óleo de abeto. Vamos coletar pelo menos 100-200 g de agulhas de abeto e brotos jovens. Triture-os e, ainda úmidos, sem primeiro adicionar água, destile-os com vapor d'água. Normalmente, as agulhas contêm apenas alguns décimos de um por cento deste óleo essencial. Irá deliciar-nos com um aroma agradável no ambiente. Além disso, o óleo de abeto é um agente favorito que adiciona aroma a vários preparativos para o banho.

Deixamos ao leitor a obtenção de outras substâncias aromáticas das plantas. Por exemplo, você pode destilar a vapor flores de pinho, canela, camomila ou outras flores perfumadas do jardim. Armazenaremos os produtos resultantes em tubos de ensaio bem fechados - mais tarde precisaremos deles como substâncias perfumadas para a fabricação de cosméticos.

Infelizmente, teremos que recusar o recebimento de substâncias aromáticas contidas em perfumes de odor sutil e delicado - óleo de bergamota, bem como óleos de flores de jasmim e flores de laranjeira - já que não temos as substâncias iniciais necessárias para isso.

No entanto, também se obtém óleo essencial com aroma muito sutil das flores do lírio do vale. Se você conseguir coletar um número suficiente deles, então, é claro, vale a pena isolar o óleo essencial deles.

Ésteres perfumados

Muitas substâncias aromáticas conhecidas pertencem à classe ésteres. Estas últimas são muito difundidas na natureza e produzem uma grande variedade de odores, desde o cheiro das orquídeas tropicais até o aroma característico de frutas conhecidas. Podemos sintetizar esses compostos.

Os ésteres são formados pela reação de álcoois com ácidos carbólicos. Ao mesmo tempo, a água é separada

R-OH + NOOS- R 1 R-OOS- R 1 + H 2 O

álcool + éster ácido + água

A reação prossegue rapidamente apenas na presença de agentes de remoção de água e catalisadores. Portanto, uma mistura de álcool e ácido carboxílico é fervida por um longo tempo na presença de ácido sulfúrico, que atua como agente removedor de água e também catalisa a reação.

Além disso, a mistura reaccional é frequentemente saturada com cloreto de hidrogénio gasoso. Podemos obter mais facilmente o mesmo resultado adicionando sal de cozinha, que forma cloreto de hidrogênio com ácido sulfúrico.
Os ésteres também são preparados na presença de ácido clorídrico concentrado ou cloreto de zinco anidro, mas com rendimento inferior.

Utilizaremos esses aditivos nos casos em que as substâncias orgânicas originais são decompostas pelo ácido sulfúrico concentrado, que pode ser detectado pelo escurecimento da mistura reacional e por um odor desagradável e pungente.

Vamos pegar ésteres.

Para obter ésteres em pequenas quantidades, utilizamos um dispositivo simples. Insira um tubo de ensaio estreito em um tubo de ensaio largo de modo que um terço do tubo de ensaio largo em sua parte inferior permaneça vazio. A maneira mais fácil de fortalecer um tubo de ensaio estreito é com alguns pedaços de borracha cortados de uma mangueira ou rolha. É necessário levar em conta que em torno de um tubo de ensaio estreito é necessário deixar uma folga de pelo menos 1,5-2 mm para evitar excesso de pressão durante o aquecimento.

Agora despeje 0,5-2 ml de álcool e aproximadamente a mesma quantidade de ácido carboxílico em um tubo de ensaio largo; com resfriamento completo (em água gelada ou água fria corrente), adicione 5-10 gotas de ácido sulfúrico concentrado e, em alguns casos, mais alguns grãos de sal de cozinha.

Vamos inserir o tubo de ensaio interno, enchê-lo com água fria ou, melhor ainda, pedaços de gelo, e fixar o aparelho montado em um rack normal ou em um rack de tubos de ensaio.

Depois, no próprio aparelho, você precisa colocá-lo longe de você e não se inclinar sobre a abertura do tubo de ensaio (como em qualquer outro experimento!), pois o aquecimento descuidado pode causar respingos de ácido. Em fogo baixo, use um bico de Bunsen para ferver a mistura por pelo menos 15 minutos (adicione “caldeiras” "!). Quanto mais tempo o aquecimento, melhor o rendimento.

Um tubo interno cheio de água serve como condensador de refluxo. Se o conteúdo ficar muito quente, será necessário pausar o experimento, após o resfriamento, encher o tubo de ensaio interno com gelo novamente e continuar aquecendo (é mais conveniente passar continuamente água fria corrente pelo tubo de ensaio interno. Para fazer isso, você precisa selecionar uma rolha com dois tubos de vidro inseridos nela. - Aprox. Trad.). Mesmo antes da conclusão do experimento, muitas vezes podemos sentir o cheiro agradável do éster resultante, que ainda é sobreposto pelo cheiro pungente de cloreto de hidrogênio (portanto, não há necessidade de cheirar a mistura de reação ao aproximar a abertura do tubo de ensaio para você!).

Após resfriamento, neutralize a mistura reacional com uma solução diluída de soda. Podemos agora detectar o odor de éter puro e também notar muitas pequenas gotículas oleosas de éster flutuando na superfície da solução aquosa, enquanto os materiais de partida que não reagiram estão principalmente contidos na solução ou formam um precipitado cristalino. De acordo com a receita fornecida, obtemos as seguintes transmissões:

Metanato de etila(formato de etila, éster etílico fórmico), formado a partir de etanol (álcool etílico) e ácido metano (fórmico). Este éster é adicionado a alguns tipos de rum para lhe conferir um aroma característico.

Etanato de butila(acetato de butila, acetato de butila) - de butanol (álcool butílico) e etanóico (ácido acético).

Isobutil etano(acetato de isobutil, éter isobutil acético) é formado a partir de 2-metilpropanol-1 (álcool isobutil) e ácido etanóico, respectivamente. Ambos os últimos ésteres têm forte odor frutado e fazem parte integrante de composições de perfumes com aroma de lavanda, jacintos e rosas.

Pentiletanato(acetato de amila, acetato de amila) - de pentanol, isto é, álcool amílico (Veneno!) e ácido etanóico.

Etanato de isopentila(acetato de isoamila, éster isoamílico acético) - de 3-metilbutanol-1, ou seja, álcool isoamílico (veneno!) e ácido etanóico. Esses dois ésteres cheiram a peras em solução diluída. Fazem parte de perfumes de fantasia e servem como solventes em esmaltes.

Butanoato de metila(butirato de metila, butirato de metila) - a partir de metanol (álcool metílico) e ácido butanóico (butírico). Seu cheiro lembra o ranet.

Butanoato de etila(butirato de etila; butirato de etila) - a partir de álcool etílico e ácido butanóico. Tem um cheiro característico de abacaxi.

Pentilbutanato(butirato de amila, éter butiramil) - de pentanol (álcool amílico) e ácido butanóico (o álcool é venenoso!).

Butanato de isopentila(butirato de isoamila, éter butiroisoamílico) - de 3-metilbutanol-1 (álcool isoamílico) e ácido butanóico (o álcool é venenoso!). Os dois últimos ésteres têm cheiro de pêra.

Entre ésteres de ácidos aromáticos Existem também substâncias com aroma agradável. Em contraste com o cheiro frutado dos ésteres alifáticos, eles são dominados por balsâmico, os chamados odores de animais ou odores de flores exóticas. Sintetizamos algumas dessas importantes substâncias aromáticas.

Benzoato de metila e etila obtemos a partir do álcool metílico ou etílico, respectivamente, e do ácido benzóico. Vamos realizar o experimento de acordo com a receita acima e tomar como substâncias iniciais o álcool e cerca de 1 g de cristalino ácido benzóico. Esses ésteres têm cheiro de bálsamo e são incluídos em composições de perfumes com aromas de feno fresco, couro russo (yufti), cravo, ylang-ylang e tuberosa.

Benzoato de pentila(benzoato de amila, éter benzoamílico) e benzoato de isopentila(benzoato de isoamila, éter benzoinoisoamílico) cheiro de trevo e âmbar cinzento - uma secreção peculiar do trato digestivo da baleia. São utilizados para perfumes com sabor oriental. Para obter essas substâncias, esterificamos o ácido benzóico com álcool amílico ou isoamílico (Veneno!) na presença de ácido clorídrico concentrado, pois são possíveis reações colaterais na presença de ácido sulfúrico.

Salicilato de etila O cheiro lembra o óleo de pervinca verde, que já conhecemos antes. No entanto, tem um odor menos pungente. É usado para fazer perfumes com aroma de cássia e perfumes do tipo Chipre. Obteremos este éster a partir do álcool etílico e do ácido salicílico aquecendo com sal de cozinha e ácido sulfúrico.

Pentilsalicilato(salicilato de amila) e salicilato de isopentila(salicilato de isoamila) tem um forte cheiro de orquídea. Eles são frequentemente usados ​​para criar aromas de trevo, orquídea, camélia e cravo, bem como aromas extravagantes, especialmente em aromatização de sabonetes. Nestes dois casos realizaremos também a esterificação na presença de ácido clorídrico.

Também digno de atenção benzilmetanato(formato de benzila), etanato de benzila(benzilacetato) e benzilbutanato(butirato de benzila). Todos esses ésteres são formados a partir de álcool benzílico aromático e dos ácidos carboxílicos correspondentes - metano (fórmico), etano (acético) ou butanóico (butírico).

Como o álcool benzílico é difícil de encontrar comercialmente, nós mesmos o obteremos a partir do benzaldeído comercial, usado na perfumaria para criar o aroma de amêndoas amargas.

Em banho-maria com agitação contínua, aqueceremos 10 g de benzaldeído com uma solução concentrada de hidróxido de potássio por 30 minutos. (Cuidado: a soda cáustica causa queimaduras na pele!)

Como resultado da reação, são formados álcool benzílico e sal de potássio do ácido benzóico:

2C 6 H 5 -CHO + KOH = C 6 H 5 COZINHAR + C 6 H 5 -CH 2 -OH

benzaldeído benzoato de potássio álcool benzílico

Após esfriar, adicione 30 ml de água. Nesse caso, o benzoato de potássio se dissolve e o álcool benzílico é liberado na forma de óleo, formando a camada superior. Separe-o em um funil de separação e aqueça-o em nosso aparelho simples de esterificação com os ácidos carboxílicos acima, adicionando ácido sulfúrico e sal de cozinha. Os ésteres resultantes têm um forte aroma de jasmim e são utilizados na fabricação de muitos perfumes.

Preparação preparativa de éster.

Obteremos um dos ésteres em estado bastante puro e em maiores quantidades. Vamos escolher para isso salicilato de metila– uma substância aromática que dá aroma a óleo de pervinca.

Para isso, precisaremos de um frasco de fundo redondo de 50-100 ml, uma geladeira ou um refrigerador caseiro que o substitua, um funil separador como receptor, um tubo de vidro curvo, um queimador e um tripé com acessórios, também como banho-maria.

Coloque 10 g de ácido salicílico e 15 ml de metanol num balão de fundo redondo. (Cuidado! Veneno!).

Resfrie a mistura com água fria e adicione cuidadosamente, em pequenas porções, 5 ml de ácido sulfúrico concentrado. Fechar o frasco com rolha de borracha com condensador de refluxo inserido. A seguir aqueceremos o conteúdo do frasco em banho-maria fervente por 2 horas. Deixe a mistura reacional esfriar e despeje em um copo contendo 100 ml de água fria, de preferência com pedaços de gelo. Mexa, despeje a mistura em um funil de separação e agite vigorosamente várias vezes. Neste caso, o salicilato de metila é liberado da mistura, que pode ser coletada. Porém, o produto assim obtido – de 5 a 10 g – ainda contém impurezas. Pode ser purificado por destilação fracionada.Usando o método acima, você pode sintetizar independentemente outros ésteres em quantidades um pouco maiores, mas não precisamos disso, pois seu cheiro é especialmente agradável quando altamente diluído. Pelo contrário, quando concentrados, muitas vezes apresentam um odor desagradável e pungente.

Podemos verificar isso enxaguando várias vezes com água os tubos de ensaio nos quais os ésteres foram preparados ou armazenados. Após a lavagem, eles ainda cheiram, e o cheiro fica ainda mais agradável.No entanto, substâncias aromáticas sintetizadas de forma independente, é claro, não podem ser usadas para preparar essências de frutas - porque podem estar contaminadas com impurezas. E os perfumes que preparamos, infelizmente, serão de qualidade inferior aos de fábrica, que costumam ter composições muito complexas.

Alcanais perfumados de sabão.

Entre as modernas substâncias aromáticas sintéticas, um lugar especial é ocupado pelas mais altas alcanalis(aldeídos) e alcanóis(álcoois) contendo de 7 a 20 átomos de carbono. Eles têm um cheiro fresco característico, geralmente lembrando um pouco o de cera. Isso possibilitou criar muitas novas composições com aromas de fantasia únicos.

Perfumes mundialmente famosos - por exemplo, o francês Soir de Paris e Chanel No. 5 - devem seu aroma a esses compostos. Perfumes semelhantes também são produzidos na RDA.

Alcanais superiores e alcanóis são intermediários importantes e são obtidos por síntese a partir de ácidos graxos sob a ação do hidrogênio sob alta pressão. Os alcanais também são formados em estado contaminado durante a destilação seca conjunta de sais de ácidos graxos com um sal de ácido metano (fórmico). De forma semelhante, já obtivemos acetona a partir do pó de vinagre de madeira cinza.
Vamos aquecer alguns gramas de sabão de caroço picado ou, melhor ainda, flocos de sabão prontos com aproximadamente uma quantidade igual de metato de sódio (formato) em um tubo de ensaio grande ou frasco pequeno. Passaremos os vapores liberados por um refrigerador direto e coletaremos o condensado no receptor.

Com um aquecimento cuidadoso, obteremos um destilado leve e turvo, de cheiro agradável e fresco com notas de cera. Juntamente com a água e outras substâncias, contém vários alcanais superiores. Se a massa reacional for muito aquecida, formam-se produtos de decomposição que, pelo contrário, apresentam um odor desagradável.

Essência de fruta e ácido isovalérico de álcool isoamílico.

Despeje 3 ml de 3-metilbutanol-1, também chamado de álcool isoamílico, em um tubo de ensaio. (Cuidado! Veneno!) Resfrie completamente o conteúdo do tubo de ensaio com água gelada ou pelo menos água muito fria. A seguir, com cuidado, em pequenas porções, adicione 5 ml de ácido sulfúrico concentrado. Neste caso, a mistura adquire uma tonalidade avermelhada. Se ficar preto, o experimento falhará.

Ao mesmo tempo, remontaremos o dispositivo que já utilizamos para obter salicilato de metila. Despeje uma solução de 10-12 g de dicromato de potássio em 15 ml de água no frasco. Com cuidado, em pequenas porções (distante de você!), Adicionaremos a mistura do tubo de ensaio. Isto iniciará uma reação violenta e, ao mesmo tempo, detectaremos primeiro um leve odor que lembra banana e, posteriormente, um intenso odor frutado. Aqueceremos o frasco em banho-maria fervente por cerca de uma hora. O líquido ficará verde escuro. Após o resfriamento, abrindo o frasco, sentiremos o cheiro deprimente da valeriana.Se adicionarmos agora cerca de 25 ml de água e destilarmos na geladeira direta, obteremos um destilado composto por várias camadas. O ácido 3-metilbutanóico ou isovalérico é dissolvido na camada aquosa (comprove a reação ácida!). Acima da camada de água geralmente há uma camada de óleo mais leve. Este é o isopentanato de isopentila (isovalerato de isoamila) - éster isoamílico do ácido isovalérico.

A mistura crômica - uma mistura de dicromato de potássio e ácido sulfúrico - é um forte agente oxidante. Quando atua, forma-se primeiro a partir do álcool isoamílico isovaleraldeído e mais longe disso ácido isovalérico. Um éster é obtido pela reação do ácido resultante com um álcool que não reagiu.

O ácido isovalérico é o principal componente da tintura de raiz de valeriana e daí o seu nome. Os mencionados aldeído e éster são utilizados em perfumaria e na produção de essências de frutas.

O aroma do lilás da terebintina!

Vagando pela floresta, mais de uma vez vimos cortes nos troncos dos pinheiros que lembravam a espinha de um peixe. Nós sabemos que é verdade extrair resina. Flui das áreas feridas e se acumula em pequenos vasos montados em troncos de árvores. A resina é uma importante matéria-prima para a indústria química. Quando destilado com vapor de água, é separado em um destilado - goma de terebintina e o resíduo após sua destilação - colofônia, que é utilizada, principalmente, para soldagem, como aditivo na fabricação de papel, na produção de vernizes, lacre, graxas para sapatos e para muitos outros fins. terebintina frequentemente usado para diluir óleo secante. Seu principal componente é pineno, também encontrado em muitos outros óleos essenciais.

De substâncias aromáticas da família dos terpenos pineno Não tem o cheiro mais agradável. Porém, nas mãos habilidosas dos químicos, pode ser transformado em magníficas substâncias aromáticas com aroma floral, que na natureza são encontradas apenas em quantidades muito pequenas em óleos essenciais caros extraídos de flores raras. Além disso, a cânfora é obtida em grandes quantidades do pineno, que é utilizado na medicina para a fabricação de pomadas e também - como já sabemos - na produção de celulóide.

Vamos tentar obter nós mesmos uma das substâncias aromáticas mais importantes - álcool terpineol, tendo cheiro de lilás.

Despeje 15 ml de puro em um frasco Erlenmeyer de 100 ml, certifique-se de terebintina de goma e 30 ml de ácido nítrico, previamente diluído duas vezes em água. Fechamos o frasco com rolha com tubo de vidro vertical de 20 cm de comprimento e colocamos em banho de água fria.

Faremos o experimento em uma capela ou ao ar livre, pois podem ser liberados gases nitrosos tóxicos. Portanto, o frasco deve permanecer aberto! Deixe a mistura repousar por dois dias, agitando vigorosamente sempre que possível. Assim que aparecerem gases acastanhados e o conteúdo do frasco aquecer, pare de agitar e resfrie o frasco em uma tigela com água fria.

Ao final da reação, o conteúdo do frasco consiste em duas camadas, ambas marrom-avermelhadas. A camada superior é uma massa viscosa e espumosa. Contém terebintina e terpina, formadas a partir do pineno pela adição de duas moléculas de água. O ácido nítrico que forma a camada inferior contém apenas uma pequena quantidade de produtos de transformação solúveis. Neutralize a massa de reação com uma solução diluída de soda (cuidado - espuma!) e separe a camada superior de óleo. Para fazer isso, despeje o conteúdo do frasco em um copo e retire cuidadosamente a camada superior com uma colher. Você também pode sugar a camada inferior com uma pipeta (não aspire com a boca em nenhuma circunstância. O vácuo na pipeta é criado usando um bulbo ou uma bomba de jato de água. É mais conveniente aspirar o líquido para a pipeta com uma seringa (sem agulha), firmemente conectada à pipeta com um pedaço de mangueira de borracha. - Aprox. Trad.).

Você não deve usar um funil de separação porque a camada superior é muito viscosa. Em seguida, a massa viscosa separada com excesso de ácido sulfúrico diluído (aproximadamente 10%) será aquecida durante uma hora em refluxo. Usamos o mesmo dispositivo simples usado para obter salicilato de metila. Após resfriamento, neutralize novamente com solução de refrigerante. Ao mesmo tempo, sentiremos um forte cheiro de lilás, que ainda se sobrepõe aos cheiros de terebintina não reagida e de impurezas diversas. Todo o processo está refletido no seguinte diagrama: Técnico terpineolÉ utilizado para perfumar sabonetes e, quando bem limpo, torna-se um componente indispensável de muitos perfumes.

Perfume

Assim, sintetizamos e estudamos as propriedades de diversas substâncias aromáticas. Porém, comparando seu cheiro com o aroma de perfumes caros comprados em loja, não se pode deixar de ficar desapontado. O fato é que os perfumes de fábrica recebem aroma de mais de uma substância. Os perfumes modernos são o produto da mistura de muitas composições, cada uma das quais contém muitas substâncias aromáticas de origem natural e sintética. Por exemplo, uma nova composição com aroma de lilás tem a seguinte composição:

Terpineol 11% Ylang-ylang oil 1% Phenylethyl alcohol 11% Bouvardie 1% Lilac 1094 11.5% Benzyl acetate 1% Heliotropin 6.5% Amyl cinnamaldehyde 1% Hydroxycitronellal 6.5% Anisaldehyde 0.3% Cinnamic alcohol 4.5 % Methyl anthranilate 0.2% Civet infusion 0.8%

Somente misturando várias composições semelhantes você consegue perfumes reais. Para criar essas obras de arte do perfume, você precisa não apenas de muitos anos de experiência, mas também da capacidade de criar e do talento de um artista.

Há muito tempo e ainda é geralmente reconhecida como um centro internacional a partir do qual se espalharam as novas modas da perfumaria, a cidade de Suresnes, na França (Surenes é hoje um subúrbio ocidental de Paris, localizado na margem esquerda do Sena. - Nota do tradutor) . No entanto, actualmente, fragrâncias sintéticas valiosas são exportadas em quantidades cada vez maiores da RDA, até mesmo para esta capital da perfumaria. Os perfumes prontos da RDA e da União Soviética também não são inferiores às marcas francesas mundialmente famosas de hoje e são muito procurados no mercado mundial.

Somente na época de nossas bisavós os aromas florais puros ou mistos, como lilases, rosas e narcisos, eram os mais queridos. Mais tarde, o cheiro de orquídea entrou na moda, e hoje os perfumes de fantasia são quase exclusivamente preferidos, tendo um aroma floral fresco com um leve tom “animal”, aproximando o cheiro do perfume do cheiro da pele humana. Ao fazer esses perfumes, primeiro é criado um perfume chamado líder, geralmente usando óleo cítrico natural ou sintético ou óleo de bergamota. Então, para contraste, aldeídos superiores são adicionados para criar uma tonalidade brilhante e expressiva.
Não se pode prescindir do cheiro fresco da vegetação e, para uma transição suave, do cheiro floral. O cheiro “animal”, o odor corporal, é proporcionado pela adição de substâncias sintéticas como âmbar cinzento e almíscar. Essas substâncias, além disso, conferem persistência ao aroma. Eles ajudam a garantir que os componentes voláteis do perfume não desapareçam muito rapidamente e durem mais tempo na pele ou no vestido.

Concluindo, faremos nosso próprio perfume de acordo com as leis da moda atual.

Vamos fazer perfume.

Para criar um aroma marcante, primeiro precisaremos de óleo cítrico, obtido das cascas de limão ou laranja. É tão rico em óleos essenciais que são muito fáceis de isolar. Para isso, basta destruir mecanicamente a membrana das células que contém o óleo e coletar as gotículas liberadas. Para isso, rale a casca, embrulhe em forma de purê em um pedaço de pano resistente e esprema com cuidado. Nesse caso, um líquido turvo composto por gotículas de água e óleo escoa pelo tecido. Misture aproximadamente 2 ml deste líquido com 1 ml do destilado obtido do sabão. Este último contém aldeídos com alto teor de gordura e tem um odor refrescante, que lembra um pouco o de cera.

Agora precisamos de outro tom floral. Vamos criá-lo adicionando 2-3 gotas de óleo de lírio do vale ou substâncias sintetizadas por nós à mistura - salicilato de isopentila(salicilato de isoamila) ou terpineol. Uma gota (literalmente) de salicilato de metila, óleo de cominho, bem como uma pequena adição de açúcar baunilhado melhoram o aroma.Por fim, dissolva esta mistura em 20 ml de álcool puro (não desnaturado) ou, em casos extremos, igual volume de vodka e nosso perfume estarão prontos. Embora tenham um aroma agradável, dificilmente vale a pena usá-los, pois é difícil para eles competir com os perfumes de fábrica. O leitor pode tentar selecionar de forma independente a composição de outros perfumes, utilizando as substâncias aromáticas descritas acima e por ele obtidas.

Conclusão

É improvável que existam substâncias sem odor na natureza. Pedras, madeira, materiais que estamos acostumados a considerar inodoros, em condições adequadas, apresentam odor próprio. Porém, muitas pessoas não sentem ou não prestam atenção a alguns cheiros que nos rodeiam.

Literatura

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9. Materiais do site http://alhimik.ru

10. Materiais do site http://ermine.narod.ru

Os cheiros do mundo circundante são extremamente diversos. Portanto, sua classificação apresenta certa dificuldade, pois se baseia em uma avaliação subjetiva característica, por exemplo, de diferentes idades, certo nível de humor psicológico e emocional, status social, formação, estilo habitual de percepção e muito mais.

Apesar disso, pesquisadores e cientistas de diferentes séculos têm procurado encontrar critérios e avaliar objetivamente as inúmeras manifestações dos aromas. Assim, em 1756, Carl Linnaeus dividiu os odores em seis classes: aromáticos, balsâmicos, âmbar almiscarados, alho, caprílico (ou cabra) e inebriantes.

Em meados do século XX, o cientista R. Moncrieff sugeriu a existência de vários tipos de quimiorreceptores olfativos capazes de fixar moléculas de substâncias químicas com uma determinada estrutura estereoquímica. Essa hipótese formou a base da teoria estereoquímica dos odores, que se baseia na identificação da correspondência entre a fórmula estereoquímica das moléculas odoríferas e seu odor inerente.

A comprovação experimental dessa teoria foi realizada por outro cientista Eimur, que conseguiu identificar sete classes diferentes entre várias centenas de moléculas odoríferas estudadas. Cada um deles continha substâncias com uma configuração estereoquímica semelhante de moléculas e um odor semelhante. Todas as substâncias com odor semelhante, como comprovou a pesquisa do cientista, também tinham formato molecular geometricamente semelhante, diferente das moléculas de substâncias com odor diferente (Tabela 1).

tabela 1

Classificação dos odores primários (de acordo com Eimur)

Juntamente com a classificação dos odores segundo Eimur, é frequentemente utilizada a abordagem de classificação dos odores proposta no primeiro quartel do século XX por Zwaardemaker. Segundo ele, as substâncias odoríferas são divididas em nove classes:

1 – aromas essenciais:

éter acetato de amila;

ésteres etílicos e metílicos de ácidos butírico, isovalérico, capróico e caprílico;

acetato de benzila, acetona, éter etílico, éter butílico, clorofórmio.

2 – odores aromáticos:

odores de cânfora: cânfora, borneol, ácido acético boro-veol, eucaliptol;

odores picantes: cinamaldeído, eugenol, pimenta, cravo, noz-moscada;

odores de anis: safrol, carvona, éster metílico de ácido salicílico, carvanol, timol, mentol;

aromas de limão: ácido acético linalol, citral;

odores de amêndoa: benzaldeído, nitrobenzeno, compostos de cianeto.

3 – aromas balsâmicos:

aromas florais: geraniol, pitronelol, nerol, metileno fenilglicol, linelool, terpineol, éster metílico de ácido antranílico;

odores de lírio: piperonal, heliotropina, ionona, ferro, estireno,

odores de baunilha: vanilina, cumarina.

• 4 - aromas âmbar-almiscarados: âmbar, almíscar, trinitrobutiltolueno.
• 5 – cheiro de alho:

odores bulbosos: acetileno, sulfeto de hidrogênio, mercaptano, ictiol;

odores de arsênico: hidrogênio arsênico, fosfeto de hidrogênio, cacodil, trimetilamina;

odores de haleto: bromo, cloro.

6 – cheiro de queimado:

café queimado, pão torrado, guaiacol, cresol;

benzeno, tolueno, xileno, fenol, naftaleno.

Grau 7 – aromas caprílicos:

ácido caprílico e seus homólogos;

cheiro de queijo, suor, óleo rançoso, cheiro de gato.

8ª série – odores desagradáveis:

odores necróticos;

o cheiro de percevejos.

9º ano - cheiros enjoativos.

Na segunda metade do século XX, estudos da estrutura das moléculas aromáticas permitiram aos cientistas propor uma classificação dos odores baseada na estrutura química das substâncias aromáticas.

Posteriormente, descobriu-se que o aroma diferente das substâncias odoríferas se deve a uma composição química contendo diferentes grupos de compostos moleculares.

Portanto, dependendo da composição dos óleos essenciais, os aromas foram divididos em 10 grupos: picante, floral, frutado, balsâmico (resinoso), cânfora, herbáceo, amadeirado, cítrico, queimado, fedorento. aroma cheiro etéreo perfumado

No entanto, estudos mais recentes demonstraram que nem sempre existe uma relação direta entre a natureza da substância odorífera e a estrutura química. Portanto, às substâncias aromáticas foi aplicada a classificação tradicional da medicina ocidental de acordo com suas propriedades médicas e farmacológicas, que se baseia na orientação sintomática das substâncias aromáticas. O mérito deste sistema de classificação sintomática reside na valiosa informação prática sobre as propriedades medicinais dos aromas.

Os aromaterapeutas também utilizam com sucesso a classificação das substâncias odoríferas de acordo com o grau de sua volatilidade (taxa de evaporação), proposta pelos perfumistas, constatando a existência da relação que se dá entre a taxa de evaporação do aroma e o efeito do óleo essencial sobre o corpo. As fragrâncias nesta classificação são divididas em três tons - inferior, superior e médio.

Cada uma das classificações propostas reflete as características de uma certa semelhança de substâncias odoríferas, tomando como base suas características qualitativas ou quantitativas, manifestações e propriedades internas ou externas. No entanto, deve-se notar que até agora a medicina ocidental não possui uma classificação geral de substâncias odoríferas.

A classificação dos aromas na medicina chinesa é determinada e moldada pelas relações yin-yang que existem no sistema wu xing. Naturalmente encontra o seu lugar no conceito geral da terapia chinesa.

2.2 Estrutura química dos odores

Extenso material experimental sobre a relação entre o odor dos compostos e a estrutura de suas moléculas (tipo, número e posição dos grupos funcionais, tamanho, ramificação, estrutura espacial, presença de ligações múltiplas, etc.) ainda não é suficiente para prever o odor. de uma substância com base nestes dados. No entanto, alguns padrões particulares foram identificados para certos grupos de compostos. O acúmulo de vários grupos funcionais idênticos em uma molécula (e no caso de compostos da série alifática, diferentes) geralmente leva ao enfraquecimento do odor ou mesmo ao seu desaparecimento completo (por exemplo, ao passar de álcoois monohídricos para polihídricos) . O odor dos aldeídos de estrutura iso é geralmente mais forte e agradável do que o dos isômeros de estrutura normal.

O tamanho da molécula tem uma influência significativa no cheiro. Normalmente, os membros vizinhos de uma série homóloga têm um odor semelhante e sua força muda gradualmente ao passar de um membro da série para outro. Quando um determinado tamanho de molécula é atingido, o cheiro desaparece. Assim, os compostos alifáticos com mais de 17-18 átomos de carbono são geralmente inodoros. O cheiro também depende do número de átomos de carbono no ciclo. Por exemplo, as cetonas macrocíclicas C5-6 têm cheiro de amêndoas amargas ou mentol, C6-9 dão um cheiro de transição, C9-12 dão o cheiro de cânfora ou menta, C13 dão o cheiro de resina ou cedro, C14-16 dão o cheiro de cheiro de almíscar ou pêssego., C17-18 é o cheiro de cebola, e os compostos com C18 e mais não têm cheiro algum ou cheiram muito levemente:

A força do aroma também depende do grau de ramificação da cadeia de átomos de carbono. Por exemplo, o aldeído mirístico tem um odor muito fraco, mas seu isômero tem um odor forte e agradável:

A semelhança das estruturas dos compostos nem sempre determina a semelhança dos seus odores. Por exemplo, ésteres de b-naftol com odor agradável e forte são amplamente utilizados em perfumaria, mas os ésteres de b-naftol não têm cheiro algum:

O mesmo efeito é observado em benzenos polissubstituídos. A vanilina é uma das substâncias aromáticas mais famosas, e a isovilina tem cheiro de fenol (ácido carbólico), e mesmo assim em temperaturas elevadas:

A presença de ligações múltiplas é um dos sinais de que uma substância tem odor. Considere, por exemplo, isoeugenona e eugenona:

Ambas as substâncias têm um aroma distinto de cravo e são amplamente utilizadas em perfumaria. Além disso, a isoeugenona tem um odor mais agradável que a eugenona. No entanto, uma vez saturada a ligação dupla, o cheiro quase desaparece.

Os casos opostos também são conhecidos. O ciclâmen-aldeído (ciclamal) - substância com delicado odor floral - é uma das substâncias mais valiosas, contém uma cadeia lateral saturada, e o forciclame, que possui uma ligação dupla nesta cadeia, possui um odor fraco e desagradável:

Muitas vezes o odor desagradável de uma substância é devido à ligação tripla. No entanto, há uma exceção aqui também. Folion é um componente necessário de muitas composições de perfumes - uma substância na qual o cheiro de vegetação fresca coexiste perfeitamente com uma ligação tripla:

Por outro lado, substâncias que diferem na estrutura química podem apresentar odores semelhantes. Por exemplo, um odor de rosa é característico do rosacetato 3-metil-1-fenil-3-pentanol, geraniol e seu isômero cis - nerol, óxido de rosa.

O grau de diluição da substância também afeta o cheiro. Assim, algumas substâncias odoríferas em sua forma pura apresentam um odor desagradável (por exemplo, civeta, indol). A mistura de várias substâncias perfumadas em uma determinada proporção pode levar ao aparecimento de um novo cheiro e ao seu desaparecimento.

Assim, na teoria estereoquímica (J. Eymour, 1952), foi assumida a existência de 7 odores primários, que correspondem a 7 tipos de receptores; a interação deste último com moléculas de substâncias perfumadas é determinada por fatores geométricos. Ao mesmo tempo, as moléculas de substâncias perfumadas foram consideradas na forma de modelos estereoquímicos rígidos, e os receptores olfativos foram considerados na forma de orifícios de vários formatos. A teoria das ondas (R. Wright, 1954) postulou que o odor é determinado pelo espectro de frequências vibracionais das moléculas na faixa de 500-50 cm-1 (l ~ 20-200 µm). Segundo a teoria dos grupos funcionais (M. Betts, 1957), o cheiro de uma substância depende do “perfil” geral da molécula e da natureza dos grupos funcionais. No entanto, nenhuma destas teorias pode prever com sucesso o odor de substâncias aromáticas com base na estrutura das suas moléculas.

O tamanho da molécula tem grande influência no cheiro. Normalmente, compostos semelhantes pertencentes à mesma série homóloga têm o mesmo cheiro, mas a intensidade do odor diminui com o aumento do número de átomos. Compostos com 17-18 átomos de carbono são geralmente inodoros.

O cheiro dos compostos cíclicos depende do número de membros do anel. Se houver 5-6 deles, a substância cheira a amêndoas amargas ou mentol, 6-9 - dá um cheiro transitório, 9-12 - cheiro de cânfora ou menta, 13 - cheiro de resina ou cedro, 14-16 - membros do anel causam cheiro de almíscar ou pêssego, 17-18 - cebola, compostos com 18 membros ou mais não têm cheiro algum ou são muito fracos.

A força do aroma também depende da estrutura da cadeia de carbono. Por exemplo, os aldeídos de cadeia ramificada têm um cheiro mais forte e agradável do que os seus aldeídos isoméricos com estrutura normal. Este ponto é bem ilustrado por um exemplo: aldeído mirístico

tem um cheiro muito fraco e seu isômero

forte e agradável.

Os compostos do grupo das iononas apresentam, e em forte diluição, um delicado aroma de violetas. Aparentemente, uma das razões para isso são os dois grupos metil ligados a um carbono no anel ciclohexano. É assim que se parece o alfairon, que tem o cheiro mais sutil de violeta:

Esses compostos são as substâncias perfumadas mais valiosas, amplamente utilizadas na indústria de perfumes.

Aqui está outra “ponte” entre a estrutura e o cheiro. Foi estabelecido que o cheiro almiscarado mais importante para toda a indústria de perfumes é produzido por compostos aromáticos com o grupo butil terciário, por exemplo, almíscar âmbar:

Átomos de carbono terciário podem causar odor de cânfora. Muitos álcoois graxos terciários possuem, assim como hexametiletano e metil isobutil cetona:

A substituição de átomos de hidrogênio por cloro obviamente atua da mesma forma que a ramificação. Portanto, o cheiro de cânfora também é inerente ao hexacloroetano CCl3 - CCl3.

A posição dos substituintes na molécula tem grande influência no cheiro. Os ésteres ?-naftol com odor agradável e forte são amplamente utilizados em perfumaria, enquanto os éteres ?-naftol não têm cheiro algum:

éter metílico-naftol éter metílico-naftol

O mesmo efeito pode ser observado em benzenos polissubstituídos:

vanilina isovilina

A vanilina é uma das substâncias aromáticas mais famosas, e a isovilina tem cheiro de fenol (ácido carbólico), mesmo assim em temperaturas elevadas.

Afeta o cheiro e a posição da ligação dupla na molécula. Em isoeugenona

o cheiro é mais agradável que o próprio eugenone

No entanto, ambos têm um aroma distinto de cravo e são amplamente utilizados em perfumes e cosméticos. No entanto, uma vez saturada a ligação dupla, o cheiro quase desaparece.

No entanto, os casos opostos também são conhecidos. O ciclâmen-aldeído, substância com delicado odor floral, uma das substâncias mais valiosas, contém uma cadeia lateral saturada, e o forciclame, que possui uma ligação dupla nesta cadeia, possui um odor fraco e desagradável:

forciclame ciclâmen

Freqüentemente, as substâncias que apresentam odor desagradável são devidas à ligação tripla. No entanto, há uma exceção aqui também. Folion (componente necessário em muitas composições de perfumes) é uma substância em que o cheiro de verdura fresca coexiste perfeitamente com o vínculo territorial:

Obviamente, os ciclos são de grande importância para o olfato, principalmente com 15 a 18 unidades. Estes compostos são encontrados em produtos naturais, muito valiosos pelas suas propriedades perfumadas. Assim, a substância muskone foi isolada das glândulas do cervo almiscarado, e a civeta foi isolada das glândulas do gato civeta:

Muscone Cibeton

Mas essa conexão é unilateral: o cheiro de almíscar, por exemplo, é possuído por compostos de outras estruturas. Em geral, os químicos conhecem muitas substâncias estruturalmente diferentes com odores semelhantes e, inversamente, muitas vezes compostos muito semelhantes têm odores completamente diferentes.

Desde a antiguidade, o principal “fornecedor” de substâncias aromáticas naturais são os óleos essenciais. São misturas de composição complexa que se formam em células e canais especiais das plantas. Os óleos essenciais contêm várias classes de compostos químicos: aromáticos e heterocíclicos, mas o principal componente responsável pelo cheiro são os terpenos. Os terpenos naturais podem ser considerados substâncias construídas a partir de tijolos de isopreno com a fórmula geral:

O óleo de rosa, o óleo de sândalo e o almíscar são conhecidos pelas pessoas desde os tempos antigos. A arte de produzir odores foi muito desenvolvida entre os antigos: o incenso encontrado na tumba do faraó Tutancâmon mantém seu aroma até hoje.

Por melhores que sejam as substâncias aromáticas naturais, não se pode contar com elas na hora de criar a indústria da perfumaria: são poucas, não são facilmente obtidas e algumas têm que ser importadas do exterior. Portanto, os químicos enfrentaram a tarefa de criá-los artificialmente.

Doutor em Ciências Técnicas V. MAYOROV.

Na última década do século XX, ocorreu uma verdadeira revolução na ciência do olfato. A descoberta de 1000 tipos de receptores olfativos que se ligam a moléculas odoríferas desempenhou um papel decisivo. Contudo, o mecanismo de transmissão do sinal olfativo ao sistema nervoso central ainda esconde muitos mistérios.

Ciência e vida // Ilustrações

Caminhos para transmitir informações sobre odores ao cérebro.

Representação esquemática do epitélio olfativo. As células basais são as células precursoras dos neurônios receptores olfativos.

Imagem de corante fluorescente de um cílio de neurônio olfativo. Na membrana dos cílios existem proteínas receptoras que interagem com moléculas odoríferas.

Um modelo de molécula de proteína receptora olfativa de camundongo, à qual está ligada uma molécula odorífera - hexanol (magenta).

Um dos modelos do processo de transformação de sinal dentro do cílio de um neurônio olfatório.

Representação esquemática de códigos combinatórios de receptores para odorantes.

O eletroolfactograma (EOG) é um sinal elétrico oscilatório registrado por um eletrodo especial de uma seção da superfície externa do epitélio olfatório do rato.

Há pouco mais de um quarto de século, a revista “Science and Life” (nº 1, 1978) publicou um artigo “O Mistério do Cheiro”. Seu autor, Candidato em Ciências Químicas G. Shulpin, observou corretamente que o estado contemporâneo da ciência dos odores é aproximadamente o mesmo que o estado da química orgânica em 1835. Então um dos fundadores desta ciência, F. Wöhler, escreveu que a química orgânica lhe parecia uma floresta densa da qual era impossível sair. Mas depois de um quarto de século, A. M. Butlerov, tendo criado uma teoria da estrutura química da matéria, conseguiu “sair do matagal”. Shulpin expressou confiança de que o mistério do cheiro seria resolvido quase mais rápido do que no caso da química orgânica.

E ele acabou por estar 100% certo! Recentemente, houve um verdadeiro avanço na compreensão da base molecular do cheiro. Analisemos as principais etapas da percepção do olfato à luz dos conceitos modernos.

COMO É PERCEBIDO O CHEIRO?

Vamos fazer um experimento simples. Vamos pegar um frasco com um líquido odorífero, por exemplo perfume, abrir a tampa e cheirar o conteúdo em um ritmo respiratório calmo. É fácil descobrir que só sentimos cheiro quando inalamos; a expiração começa - o cheiro desaparece.

Quando você inspira pelo nariz, o ar junto com moléculas de uma substância odorífera (chamada de estímulo olfativo ou odorante) passa para cada uma das duas cavidades nasais através de um canal em forma de fenda de configuração complexa, que é formado pelo septo nasal longitudinal e três conchas nasais. Aqui o ar é limpo de poeira, umidificado e aquecido. Em seguida, parte do ar entra na região olfativa localizada na zona posterior superior do canal, que tem a forma de uma fenda coberta por epitélio olfativo.

A área total da superfície ocupada pelo epitélio em ambas as metades do nariz de um adulto é pequena - 2 - 4 cm 2 (no coelho esse valor é 7-10 cm 2, nos cães - 27 - 200 cm 2). O epitélio é coberto por uma camada de muco olfatório e contém três tipos de células primárias: receptores olfativos, células de suporte e células basais. Moléculas odoríferas atraídas pelo ar penetram na cavidade nasal e são transportadas acima da superfície do epitélio. Durante a respiração normal e tranquila, 7 a 10% do ar inalado passa perto do epitélio olfatório. O epitélio olfativo tem aproximadamente 150-300 µm de espessura. É coberto por uma camada de muco (10-50 mícrons), que as moléculas odoríferas devem superar antes de interagirem com neurônios sensoriais especiais - receptores olfativos.

A principal função do receptor olfativo é isolar, codificar e transmitir informações sobre a intensidade, qualidade e duração do odor ao bulbo olfatório e a centros especiais no cérebro. O epitélio de ambas as cavidades nasais em humanos contém aproximadamente 10 milhões de neurônios olfativos (em um coelho - cerca de 100 milhões, e em um pastor alemão - até 225 milhões).

Como você sabe, um neurônio consiste em um corpo e processos: axônios e dendritos. Um impulso nervoso de uma célula nervosa para outra é transmitido do axônio para o dendrito. O diâmetro da parte central espessada do neurônio olfativo (soma) é de 5 a 10 mícrons. A parte dendrítica na forma de processos fibrosos com diâmetro de 1-2 mícrons se estende até a superfície externa do epitélio. Aqui os dendritos terminam em um espessamento, do qual se estende um feixe de 6-12 cílios (cílios) com diâmetro de 0,2-0,3 mícrons e comprimento de até 200 mícrons, imersos dentro da camada de muco (em um coelho o número de cílios em um neurônio receptor é 30-60 e em cães chega a 100-150). A fibra nervosa (axônio) que se estende do soma tem um diâmetro de cerca de 0,2 mícron e se estende até a superfície interna do epitélio. Aqui, os axônios dos neurônios vizinhos se unem em feixes (filos) que atingem o bulbo olfatório.

SEMIÓTICA DOS ANTIGOS

Para que o sinal olfativo seja percebido pelo neurônio, a molécula odorífera se liga a uma estrutura proteica especial localizada na membrana celular neuronal. Essa estrutura é chamada de proteína receptora. Usando métodos de biologia molecular, os cientistas americanos Linda Buck e Richard Axel estabeleceram em 1991 que os neurônios olfativos em mamíferos contêm cerca de 1.000 tipos diferentes de proteínas receptoras (há menos em humanos - cerca de 350). A importância desta descoberta foi reconhecida quando ele recebeu o Prêmio Nobel em 2004 por pesquisas na área de fisiologia e medicina (ver “Ciência e Vida” nº 12, 2004).

Como os receptores são distribuídos entre os neurônios: existem representantes individuais desta família em todos os neurônios olfativos ou cada neurônio carrega apenas um tipo de proteína receptora em sua membrana? Como o cérebro pode determinar qual dos 1.000 tipos de receptores está enviando o sinal? Os dados disponíveis permitem-nos concluir que apenas um tipo de proteína receptora olfactiva está presente num neurónio. Neurônios com receptores diferentes têm funcionalidades diferentes, o que significa que existem milhares de tipos diferentes de neurônios no epitélio. Nesse caso, o problema de identificação de um receptor individual ativado pelo odor se reduz ao problema de identificação do neurônio que enviou o sinal.

Considerando que o número total de neurônios olfativos em humanos é de cerca de 10 milhões, o número de receptores olfativos de um tipo é em média de dezenas de milhares.

O sistema olfativo utiliza um circuito combinatório para identificar odorantes e codificar o sinal. Segundo ele, um tipo de receptor olfativo é ativado por múltiplos odorantes, e um odorante ativa vários tipos de receptores. Diferentes odores são codificados por diferentes combinações de receptores olfativos, e um aumento na concentração do estímulo leva a um aumento no número de receptores ativados e à complicação do seu código receptor. Nesse esquema, cada receptor atua como um dos componentes do código combinatório do receptor para muitos odorantes e, por assim dizer, atua como uma letra de uma espécie de alfabeto, de cuja totalidade são compostas as palavras olfativas correspondentes.

Diferenças estruturais mínimas nas moléculas odoríferas, por exemplo, no grupo funcional, no comprimento da cadeia de carbono, na estrutura espacial, levam a um código receptor diferente. O termo "odótopo" ( odótopo) ou determinantes de odor. Diferentes receptores olfativos que reconhecem o mesmo odor podem identificar suas diferentes características odotópicas. Um único receptor olfativo é capaz de “distinguir” entre moléculas que diferem no comprimento da cadeia de carbono por apenas um átomo de carbono, ou moléculas que têm o mesmo comprimento de cadeia de carbono, mas diferem no grupo funcional. Considerando que o epitélio dos mamíferos possui aproximadamente 1.000 tipos de receptores olfativos, pode-se supor que tal esquema combinatório permite distinguir um grande número de odores (até os humanos distinguem até 10.000 odores).

Resultados recentes de estudos experimentais das propriedades das proteínas receptoras olfativas permitiram criar, em nível molecular, um modelo estrutural da molécula helicoidal da proteína olfativa. As proteínas receptoras olfativas pertencem à superfamília de receptores ligados à membrana. Eles atravessam a membrana lipídica de bicamada do cílio sete vezes. A molécula de proteína receptora, contendo 300-350 aminoácidos, possui três alças externas conectadas a três alças intracelulares por sete regiões transmembranares que atravessam a membrana.

MUCO ESSENCIAL

As moléculas odoríferas presentes no fluxo de ar devem atravessar a camada de muco que envolve a superfície do epitélio olfatório antes de atingir os neurônios receptores olfatórios. As funções fisiológicas da camada mucosa ainda não foram totalmente elucidadas. Não há dúvida de que cria uma concha hidrofílica para receptores olfativos sensíveis e frágeis, desempenhando uma função protetora. Afinal, o sistema de percepção de sinais precisa ser protegido da influência do ambiente externo, ou seja, de moléculas odoríferas, que podem incluir substâncias bastante perigosas e quimicamente ativas.

A camada de muco consiste em duas subcamadas. O externo, aquoso, tem espessura de aproximadamente 5 mícrons, e o interno, mais viscoso, tem cerca de 30 mícrons. Os cílios são direcionados obliquamente em direção à superfície externa da camada de muco. Eles formam uma espécie de rede com células irregulares, e essa rede está localizada na interface das subcamadas de forma que a parte principal da superfície dos cílios (cerca de 85%) fica próxima à interface.

A camada de muco contém uma variedade de proteínas solúveis em água, uma parte significativa das quais são as chamadas glicoproteínas. Devido à sua estrutura molecular ramificada, estas proteínas são capazes de se ligar e reter moléculas de água, formando um gel.

Outros tipos de proteínas contidas no muco interagem com moléculas odoríferas e, assim, podem influenciar a percepção e o reconhecimento de odores. Essas proteínas são divididas em duas classes principais - proteínas de ligação a odores (OBPs) e enzimas que degradam odores.

Os OBPs pertencem a uma família de proteínas que possuem uma estrutura dobrada em forma de barril com uma cavidade interna profunda na qual caem pequenas moléculas de odor hidrofílico (solúvel em gordura). Diferentes subtipos dessas proteínas são caracterizados por alta seletividade de interação com odorantes de diversas classes químicas.

Acredita-se que os OBPs promovem a solubilização de odorantes e transportam moléculas odoríferas através da camada de muco, atuam como um filtro para a separação de odorantes, podem facilitar a ligação do odor à proteína receptora e até mesmo limpar o espaço peri-receptor de componentes desnecessários.

Além das proteínas de ligação a odores, vários tipos de enzimas que degradam odores foram encontrados no muco do epitélio olfatório próximo aos neurônios receptores. Todas essas enzimas desencadeiam reações que convertem moléculas odoríferas em outros compostos. Os produtos formados a partir dessas reações também contribuem para a percepção do odor. Em última análise, todas as moléculas odoríferas que entram rapidamente na camada de muco, quase simultaneamente ao final da inalação, perdem sua atividade “odorosa”. Assim, a cada inalação, o sistema olfativo recebe novas informações de porções frescas do odorante.

CHEIRO AO NÍVEL DAS MOLÉCULAS

Muitas propriedades do sistema de percepção de odores podem ser explicadas em nível molecular. A molécula odorífera encontra, na superfície do muco que cobre o epitélio olfatório, uma molécula de proteína de ligação ao odor, que se liga e transporta a molécula odorífera através da camada de muco até a superfície do cílio do neurônio olfatório. O principal processo de transmissão do sinal olfativo é realizado nos cílios. Seu mecanismo é bastante típico para muitos tipos de interações de substâncias fisiologicamente ativas com receptores de células nervosas.

A molécula odorífera se liga a um receptor olfativo específico (R). Entre o processo de ligação da molécula odorífera ao receptor e a transmissão do sinal olfativo ao sistema nervoso existe uma complexa cascata de reações bioquímicas que ocorrem no neurônio. A ligação de uma molécula odorífera a uma proteína receptora ativa a chamada proteína G, localizada na parte interna da membrana celular. A proteína G, por sua vez, ativa a adenilato ciclase (AC), uma enzima que converte adenosina trifosfato intracelular (ATP) em adenosina monofosfato cíclico (cAMP). E o AMPc ativa outra proteína ligada à membrana, chamada canal iônico, pois abre e fecha a entrada de partículas carregadas na célula. Quando o canal iônico está aberto, cátions metálicos entram na célula. Dessa forma, o potencial elétrico da membrana celular muda e um impulso elétrico é gerado, transmitindo um sinal de um neurônio para outro.

Vários estágios moleculares da transmissão do sinal intracelular garantem sua amplificação, fazendo com que um pequeno número de moléculas odoríferas se torne suficiente para que o neurônio gere um impulso elétrico. Tais estágios de amplificação proporcionam maior sensibilidade do sistema de percepção de odores.

Assim, a ativação da proteína receptora por uma molécula odorífera leva, em última análise, à geração de uma corrente elétrica no neurônio receptor olfatório. A corrente se espalha ao longo do dendrito do neurônio até sua parte somática, onde excita o impulso elétrico de saída. Este impulso é transmitido ao longo do axônio neuronal até o bulbo olfatório.

Um único pulso de sinal elétrico na saída tem uma duração não superior a 5 ms e uma amplitude de pico de cerca de 100 μV. Quase todos os neurônios geram impulsos mesmo na ausência de exposição a um odor, ou seja, possuem atividade espontânea chamada ruído biológico. A frequência desses pulsos varia de 0,07 a 1,8 pulsos por segundo.

REDE NEURAL CEBOLA

Os neurônios receptores olfativos reconhecem um grande número de moléculas odoríferas diferentes e enviam informações sobre elas através de axônios para o bulbo olfatório, que serve como o primeiro centro de processamento de informações olfativas no cérebro. Os bulbos olfativos emparelhados são formações oblongas “nas pernas”. É aqui que começa o caminho do sinal olfativo para os hemisférios cerebrais. Os axônios dos neurônios olfatórios terminam no bulbo olfatório com ramificações em concentradores esféricos (100-200 µm de diâmetro) chamados glomérulos. Nos glomérulos, ocorre contato entre as terminações dos axônios dos neurônios olfatórios e os dendritos dos neurônios de segunda ordem, que são células mitrais e tufadas.

As células mitrais são as maiores células nervosas que emergem do bulbo olfatório. As células tufadas são menores que as células mitrais, mas são funcionalmente semelhantes a elas. As características do sistema olfativo do coelho podem dar uma ideia do número de células nervosas nos mamíferos. Possui 50 milhões de neurônios receptores olfativos à direita e à esquerda (exatamente dez vezes mais do que em humanos). Os axônios dos receptores olfativos estão distribuídos entre 1.900 glomérulos do bulbo olfatório - aproximadamente 26.000 axônios por glomérulo. Os terminais dendríticos de 45.000 células mitrais e 130.000 células tufadas recebem sinais de axônios nos glomérulos e os transmitem do bulbo olfatório para os centros olfatórios no cérebro. Cerca de 24 células mitrais e 70 células tufadas recebem informações dos axônios em cada glomérulo. Em humanos, cerca de 10 milhões de axônios de neurônios olfatórios estão distribuídos por 2.000 glomérulos do bulbo olfatório.

Todos os axônios de uma população de neurônios olfatórios convergem em dois glomérulos, imagens espelhadas localizadas em lados opostos da camada superficial bidimensional do bulbo olfatório. Dependendo do conteúdo do sinal transmitido, os glomérulos são ativados de diferentes maneiras. O conjunto de glomérulos ativados é denominado mapa de odor e representa uma espécie de “molde” do odor, ou seja, mostra em que substâncias odoríferas consiste o objeto olfativo percebido.

O mecanismo de ativação dos glomérulos ainda não está claro. Os esforços de pesquisa visam compreender como a diversidade de odorantes é reproduzida na camada bidimensional dos glomérulos na superfície do bulbo olfatório. A propósito, essas exibições são de natureza dinâmica - elas mudam constantemente durante a percepção do odor, complicando a tarefa científica.

O bulbo olfatório é uma grande rede neural multicamadas para processamento espaço-temporal do mapeamento de odores nos glomérulos. Pode ser considerado como um conjunto de muitos microcircuitos com grande número de conexões, com ativação mútua e inibição da atividade dos neurônios. As operações realizadas pelos neurônios destacam as propriedades características do mapa de odores.

Do bulbo olfatório, os axônios das células mitrais e tufadas transmitem informações para as áreas olfativas primárias do córtex cerebral, e depois para suas áreas superiores, onde se forma a sensação consciente do olfato, e para o sistema límbico, que gera um resposta emocional e motivacional ao sinal olfativo.

As propriedades das zonas olfativas do córtex cerebral permitem a formação de uma memória associativa, que estabelece uma conexão entre um novo aroma e impressões de estímulos olfativos previamente percebidos. Acredita-se que o processo de identificação de odor envolve a comparação do mapeamento resultante com sua descrição na memória semântica. Se a impressão coincidir com a memória do cheiro, ocorre alguma resposta (emocional, motora) do corpo. Esse processo é realizado muito rapidamente, em um segundo, e as informações sobre a correspondência após a resposta são imediatamente zeradas, enquanto o cérebro se prepara para resolver a próxima tarefa de percepção do olfato.

MISTÉRIOS DOS CHEIROS

O que foi discutido nas seções anteriores aplica-se, embora à seção mais complexa, fundamental, mas inicial da ciência dos cheiros - à sua percepção. O mecanismo de interação do sentido do olfato com outros sistemas de percepção, por exemplo, com o paladar, não foi divulgado (ver “Ciência e Vida” nº, pp. 16-20). Afinal, sabe-se que se uma pessoa fecha as narinas, ao provar até mesmo produtos alimentícios com sabores bem conhecidos (por exemplo, café), ela não consegue determinar com precisão o que provou. Basta abrir as narinas - e as sensações gustativas são restauradas.

Do ponto de vista molecular, ainda não está claro em quais unidades medir a intensidade de um odor e de que depende, qual é a qualidade de um odor, seu “buquê”, como um odor difere de outro e como caracterizar essa diferença, o que acontece com o odor ao misturar diferentes odorantes. Acontece que, independentemente do tipo de odor e do nível de preparo, mesmo um especialista experiente não consegue identificar todos os componentes que compõem a mistura se houver mais de três deles. Se a mistura contiver mais de dez odorantes, a pessoa não conseguirá identificar nenhum deles.

Ainda existem muitas dúvidas sobre os mecanismos e tipos de efeitos dos odores no estado emocional, mental e físico de uma pessoa. Recentemente, surgiram muitas especulações sobre este tema, o que foi facilitado pelo romance “Perfume” de P. Suskind, publicado em 1985, que durante mais de oito anos ocupou firmemente um lugar entre os dez mais vendidos do mercado livreiro ocidental. . Fantasias sobre o extraordinário poder da influência subconsciente dos aromas no estado emocional de uma pessoa garantiram a este trabalho um enorme sucesso.

No entanto, a ficção está gradualmente ganhando justificativa. Recentemente, surgiram notícias na imprensa periódica de que os “perfumistas” militares americanos tinham desenvolvido uma bomba extremamente malcheirosa que poderia não só causar repulsa, mas também dispersar soldados inimigos ou uma multidão agressiva.

Alusões públicas a temas de perfumes estimularam um interesse generalizado na arte da aromaterapia. O uso de fragrâncias em locais públicos, como escritórios, shopping centers e lobbies de hotéis, aumentou. Existem até produtos com sabores especiais que melhoram o humor. Surgiu um ramo da economia de mercado chamado marketing de aromas - a “ciência” de atrair clientes com a ajuda de cheiros agradáveis. Assim, o cheiro do couro faz o comprador pensar em um produto caro e de qualidade, o aroma do café incentiva a compra para um jantar caseiro, etc. Como os cheiros criam sinais no cérebro que incentivam as pessoas a fazer compras? Os cientistas ainda têm muitas descobertas a fazer antes de responder a esta e muitas outras questões e separar os mitos sobre os cheiros da realidade.

Literatura

Lozovskaya E., Ph.D. física e matemática Ciência. // Ciência e Vida, 2004, nº 12.

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