У рослинному світі широко поширені речовини (вуглеводні) відкритої і ізоциклічні структури, які формально можуть бути розглянуті як димери (монотерпени), тримери (сесквітерпени) або полімери (політерпени) ізопрену і їх кисневі похідні (терпеноїди). Існує багато реакцій, що зв'язують взаємоперетворення алифатические, моно- і біциклічні терпени.
Однак, слід зазначити, що ці сполуки виділені в одну групу терпенів і терпеноїдів по Фітохімічні ознакою. Великий внесок у розвиток хімії терпенів і терпеноїдів внесли російські вчені: Ф. М. Флавіцкий, С. С. Наметкин, Б. А, Арбузов, В. Є. Тищенко, Л. А. Чугаєв, Г. А. Рудаков та ін. Ф. М. Флавіцкий належить класичні дослідження в області терпенів. Він вперше висловив думку про ізопреноїдного будові терпенів, показав тим самим спільність терпенів алифатического, моно- і поліциклічних рядів. У 1880р. Ф. М. Флавіцкий видав першу монографію з хімії терпенів і ефірних масел. Він здійснив переходи піненом до камфенам і лімонену, як більш стійким ізомерний формам. До такого ж типу реакцій зі зміною вуглецевого скелета бициклических терпенів відносяться камфеновие перегрупування першого і другого роду, відкриті Е. Е. Вагнером і С. С. Наметкин.
Аліфатичні та моноциклічні терпени в значній кількості присутні в ефірних маслах (анисовом, рожевому, гвоздикових, кминному і ін.). Ефірними маслами називають рідкі, ароматичні, легко летючі суміші органічних речовин, що виробляються рослинами. Вони включають до 1000 компонентів. Ефірні масла добре розчиняються в органічних розчинниках і нерозчинні у воді. На повітрі під дією світла і кисню вони осмоляется, змінюють свій колір і запах. На відміну від жирних (рослинних) масел вони легко випаровуються і не залишають на папері жирних плям. У складі ефірних масел хвойних і цитрусових рослин у великій кількості присутні терпенові вуглеводні, в інших - спирти і оксосполук (терпеноїди). Ефірні масла широко застосовуються в парфумерній, косметичної, медичної, миловарній та харчовій галузях промисловості, а також є сировиною для отримання окремих органічних сполук складного складу. У харчовій промисловості вони використовуються у виробництві цукерок, напоїв, а також в якості ароматичних приправ при випічці хліба і хлібобулочних виробів, приготуванні різних страв. Серед ефірних масел особливе значення має скипидар, застосовуваний в синтезі камфори, терпінгідрату, терпінеолу, а також як розчинник олійних фарб і лаків. Скипидар, або терпентінное масло отримують з смоли (живиці) хвойних дерев шляхом відгону з парою, при цьому в залишку утворюється каніфоль. Скипидар - суміш різних монотерпенов С10 Н16. залежна від порід хвойних дерев. Приготування запашних парфумерних композицій є дуже давнім мистецтвом і прибутковою справою.
Для отримання ефірних масел використовують такі методи:
перегонка з водяною парою подрібнених частин рослин;
екстракція квіток і інших частин рослин петролейним ефіром або жирами (енфлераж);
пресування частин рослин, наприклад, корок фруктів цитрусових.
З рослин - ефіроносів найбільше значення мають коріандр, аніс, кмин, м'ята перцева, лаванда, герань, троянда.
Рожеве масло цінується дуже дорого, найбільш високої якості отримують в Болгарії ( «рожева» долина). Спирти, що містяться в ефірних маслах, можуть бути як у вільному вигляді так і у вигляді глікозидів (продуктів взаємодії з моносахаридами по глікозидних гідроксилу). Так, в квітках троянди знайдені глікозиди β-фенілетилового спирту і гераниола.
Лимонне масло отримують пресуванням з кірок лимона. Його головний компонент - терпен лімонен.
Олія м'яти отримують з м'яти, основний компонент - терпеноїд ментол.
Анісова масло отримують з рослин сімейства зонтичних, основний компонент - ефір анетол - метиловий ефір п-пропенілфенола.
Кориандровое масло отримують з насіння коріандру, основний компонент - алифатический терпеноїд линалоол.
Встановлення складу ефірних масел, що складаються з декількох сотень компонентів, є складним завданням, пов'язаної зі значними витратами часу і коштів. При цьому хіміки широко використовують, як спектроскопічні методи, так і методи газової хроматографії.
Пропоноване методичний посібник є черговим етапом спільного створення методичних посібників з хімії та біохімії основних біоорганічних сполук: ліпідів, вуглеводів, амінокислот і поліпептидів, терпенів і терпеноїдів, здійснюваних викладачами двох споріднених дисциплін «Органічна хімія», «Біологічна хімія».
Видання подібних методичних посібників дозволяє викладачам двох споріднених дисциплін об'єднати свої зусилля для більш якісної підготовки інженерів-технологів харчових підприємств, сформувати єдиний підхід у викладі матеріалу з цих дисциплін, виробляти єдині вимоги в оцінці знань студентів. Слід також зазначити, що пропоноване методичний посібник, присвячене одній з найважливіших тем органічної та біологічної хімії, значною мірою полегшить самостійну роботу студентів при підготовці до лабораторних занять та іспитів по обидва дисциплін.
Ізопрену називаються широко поширені в природі органічні сполуки, молекули яких включають різне число ізопренових угруповань С5 Н8 і мають полиизопреновой скелет. Загальна формула вуглеводнів цієї групи (С5 Н8) n. До них відносяться такі важливі сполуки, як терпени, каротиноїди, природний каучук і гутаперча. До групи изопреноидов поряд з вуглеводнями (С5 Н8) n входять і їх різноманітні кислородсодержащие похідні: спирти, альдегіди, кетони, карбонові кислоти і ін.
Терпени - група вуглеводнів, що мають загальну формулу (С5 Н8) n. гдеn = 2,3,4,6,8 т.д. За кількістю ізопренових фрагментів терпени поділяють на такі групи:
монотерпени (С10 Н16) - 2 ізопренових фрагмента
сесквітерпени (С15 Н24) - 3 ізопренових фрагмента
дітерпени (С20 Н32) - 4 ізопренових фрагмента
трітерпени (С30 Н48) - 6 ізопренових фрагмента
Тетратерпени (С40 Н64) - 8 ізопренових фрагмента
Більшість відомих терпенів побудовано з ізопренових фрагментів, які пов'язані один з одним за типом приєднання «голова до хвоста» (изопренового правило, Ружичка, 1921р.):
Кисневовмісні похідні терпенів називають терпеноїдами. Все терпени поділяють на аліфатичні і циклічні терпени, які можуть містити в молекулі один, два або три цикли. Аліфатичні терпени тісно пов'язані взаємними переходами з циклічними терпенами. До складу ефірних масел в основному входять терпеноїди - альдегіди і спирти.
Монотерпени і їх кислородсодержащие похідні (терпеноїди)
Монотерпени (С10 Н16) внаслідок своєї летючості і запаху особливо цінні для промисловості запашних речовин. Їх поділяють на:
Аліфатичні монотерпени і терпеноїди
Аліфатичні монотерпени містять подвійні зв'язки.
Присутній в оліях (лавр благородний), скипидарі, виходить синтетично шляхом термічної ізомеризації β-пинена при 400 ° С.
Присутній в оліях (базилік), утворюється в якості первинного продукту при термічній ізомеризації α-пинена.
Міститься в ефірних маслах (герань, троянда, евкаліпт) і тому застосовується в парфумерній промисловості для створення запаху троянди. Синтетично отримують відновленням цитраля і ізомеризації ліналоола.
Нерол (бергамотовое масло):
Міститься в лавандовому і рожевому маслах і тому застосовується в парфумерній промисловості. Синтетично отримують відновленням цитраля і нераль.
Міститься в квітках конвалії, в ефірних маслах (лавандовому, рожевому, апельсиновому і коріандрового), в парфумерії застосовується у вигляді оцтовокислого ефіру. Ліналоол - рідина з запахом конвалії. Синтетично його отримують відновленням цитраля і нераль, а також дією оцтового ангідриду на линалоол.
Володіє запахом троянди і міститься в рожевому, геранієвих, лимонному і інших оліях. Синтетично отримують відновленням альдегіду цитронелаль, застосовується в парфумерії.
Цитраль утворюється при окисленні гераниола і ліналоола, існує у вигляді двох ізомерів:
Міститься в помаранчевому, евкаліптовому і інших ефірних маслах. Застосовується в парфумерії, інгаляціях, в синтезі вітаміну А. Цитраль, взаємодіючи з ацетоном і дегідратіруясь, перетворюється в циклічне з'єднання - ионон (α- і β-форми), що входять до складу молекули каротину, а також вітаміну А. Це перетворення цитраля дозволяє прояснити його структурну зв'язок з вітаміном а і каротиноїди, а також є прикладом взаємних переходів між алифатическими і циклічними терпенами. Іонон і його ізомер іронії має запаху фіалки і застосовується в парфумерії.
Цитронелаль існує у вигляді двох ізомерів (α- і β-форми), найбільш поширена β-форма:
Входить до складу ефірних масел, синтетично отримують відновленням цитраля, застосовується для виготовлення штучного рожевого масла і цінного запашного речовини - гідроксіцітронеллаля.