Запашні речовини, природні та синтетичні органічні сполуки з характерним запахом, що застосовуються у виробництві парфумерних та косметичних виробів, миючих засобів, харчових та інших продуктів. Широко поширені в природі: містяться в ефірних оліях, запашних смолах та інших складних сумішах органічних речовин, що виділяються з продуктів рослинного та тваринного походження. З часу зародження парфумерії і до 19 століття єдиним джерелом запашних речовин служили природні продукти. У 19 столітті було встановлено будову ряду запашних речовин, деякі з них вдалося синтезувати (першими синтетичними аналогами природних запашних речовин були, наприклад, ванілін із запахом ванілі, 2-фенілетиловий спирт із запахом троянди). До кінця 20 століття розроблені методи синтезу не тільки більшості запашних речовин, що одержуються раніше з природної сировини (наприклад, ментолу із запахом перцевої м'яти, цитралю із запахом лимона), а й запашних речовин, не знайдених у природі (фоліону із запахом листя фіалки, жасмінальдегіду) із запахом жасмину, циклоацетату з квітковим запахом та ін.). Створення синтетичних запашних речовин дозволяє задовольняти зростаючі потреби в цих продуктах, розширювати їх асортимент, зберігати рослини та тварин (відомо, наприклад, що для отримання 1 кг трояндової олії необхідно переробити до 3 тонн пелюсток троянди, а для вироблення 1 кг мускусу знищити близько 30 тисяч самців кабарги).
Найбільша група запашних речовин - складні ефіри; багато запашні речовини відносяться до альдегідів, кетонів, спиртів та деяких інших класів органічних сполук. Ефіри нижчих жирних кислот і насичених аліфатичних одноатомних спиртів мають фруктовий запах (так звані фруктові есенції, наприклад ізоамілацетат із запахом груші), ефіри жирних кислот і ароматичних або терпенових спиртів - квітковим (наприклад, бензилацетат із запахом жасмину, ліна) бензойної, саліцилової та інших ароматичних кислот - головним чином солодким бальзамічним запахом (їх часто застосовують також як фіксатори запаху - сорбентів запашних речовин; для цієї ж мети використовують амбру, мускус). До цінних запашних речовин серед альдегідів належать, наприклад, анісовий альдегід із запахом квітів глоду, геліотропін із запахом геліотропу, коричневий альдегід із запахом кориці, мирценаль із квітковим запахом. З кетонів найбільш важливі жасмон із запахом жасмину, іони з запахом фіалки; зі спиртів - гераніол із запахом троянди, ліналоол із запахом конвалії, терпінеол із запахом бузку, евгенол із запахом гвоздики; з лактонів – кумарин із запахом свіжого сіна; з терпенов - лимонний із запахом лимона.
Зв'язок між запахом речовини та її хімічною будовою вивчено недостатньо для передбачення запаху за формулою речовини, проте, окремих груп сполук виявлено приватні закономірності. Так, наявність у молекулі декількох однакових (для сполук аліфатичного ряду також і різних) функціональних груп призводить зазвичай до ослаблення запаху або навіть до повного зникнення (наприклад, при переході від одноатомних спиртів до багатоатомних). Запах альдегідів з розгалуженим ланцюгом зазвичай сильніший і приємніший, ніж у їх нерозгалужених ізомерів. Аліфатичні сполуки, що містять понад 17-18 атомів вуглецю, позбавлені запаху. На прикладі макроциклічних кетонів формули I показано, що їхній запах залежить від числа атомів вуглецю в циклі: при n = 5-7 кетони мають камфорний запах, при n = 8 - кедровий, n = 9-13 - мускусний (при цьому заміщення однієї або двох СН 2 -груп на атом Про, N або S не впливає на запах), при подальшому збільшенні числа атомів запах поступово зникає.
Подібність будови речовин який завжди обумовлює подібність їх запахів. Так, речовина формули II (R - Н) має запах амбри, речовина III - сильний фруктовий запах, а аналог II, в якому R - СН 3 , позбавлений запаху.
Розрізняються за запахом цис- та трансізомери деяких сполук, наприклад анетолу (транс-ізомер має запах анісу, цис-ізомер має неприємний запах), З-гексен-1-ола
(цис-ізомер має запах свіжої зелені, транс-ізомер - хризантеми); на відміну від ваніліну, ізованілін (формула IV) майже не має запаху.
З іншого боку, речовини, що відрізняються за хімічною будовою, можуть мати схожий запах. Наприклад, запах троянди характерний для розатону
3-метил-1-феніл-3-пентанолу
гераніолу та його цис-ізомеру - неролу, розеноксиду (формула V).
На запах впливає ступінь розведення запашних речовин Так, деякі чисті речовини мають неприємний запах (наприклад, цибет з фекально-мускусним запахом, що широко використовується в парфумерії). Змішування різних запашних речовин у певних співвідношеннях може призводити до появи нового запаху, так і до зникнення запаху.
Доцільність застосування тієї чи іншої запашної речовини визначається як запахом, а й іншими його властивостями - хімічної інертністю, леткістю, розчинністю, токсичністю; важливе значення має наявність технологічно зручних та економічних методів отримання. Запашні речовини використовують у складі парфумерних композицій, одержуваних змішуванням у певних пропорціях різних запашних речовин, а також у складі ароматизаторів косметичних товарів і товарів побутової хімії, як ароматизаторів у харчових продуктах. Складні парфумерні композиції містять зазвичай кілька десятків індивідуальних запашних речовин та різних ефірних олій (наприклад, композиція для парфумів «Червона Москва» включає близько 80 запашних речовин та понад 20 природних сумішей). Сучасне виробництво запашних речовин базується головним чином на хімічній та лісохімічній сировині; деякі запашні речовини отримують з ефірних олій. Обсяг світового виробництва запашних речовин близько 110 тисяч т/рік (понад 800 найменувань); у СРСР виробляли близько 6 тисяч т/рік (понад 150 найменувань); у Росії виробництво запашних речовин практично припинено.
Літ. : Войткевич С. А. 865 запашних речовин для парфумерії та побутової хімії. М., 1994; Хейфіц Л. А., Дашунін В. М. Запашні речовини та інші продукти для парфумерії. М., 1994; Chemistry and technology of flavors and fragrances / Ed. by D. Rowe. Oxf., 2005; Pybus D.Н., Sell С. S. Chemistry of fragrances. 2nd ed. Camb., 2006.
ЗАПАХ І СМАК.Ніс хіміка-синтетика, що працює у великій лабораторії, щодня піддається серйозним випробуванням. Адже деякі речовини вже в невеликих кількостях здатні вигнати людину з кімнати. Які ж речовини мають найнеприємніший запах і до яких людський ніс найбільш чутливий?
Поширена думка, що людина чутливіша до неприємних запахів. Наприклад, вільна масляна кислота, як і всі карбонові кислоти з невеликим числом атомів вуглецю, має різкий огидний запах; тому, коли масло псується, масляна та інші кислоти виділяються у вільному стані і надають йому неприємного (прогорклого) запаху і смаку. А ось інший приклад. Часник і цибуля різко пахнуть тому, що виділяють сірчисті сполуки: часник – переважно діалілдисульфід (CH 2 =CH–CH 2) 2 S 2 та аліцин (від латинської назви часнику Allium sativum) CH 2 =CH–CH 2 –SO–S -CH 2 -CH=CH 2 , цибуля - аллилпропилдисульфид CH 2 =CH-CH 2 -S-S-CH 2 -CH-CH 3 . Цікаво, що в часнику і цибулі цих сполук немає, але є багато амінокислоти цистеїну з сульфгідрильними групами -SH. При розрізанні часнику чи цибулі ці амінокислоти під впливом ферментів перетворюються на пахучі дисульфіди. У цибулі відбувається одночасно утворення тіопропіональдегід-S-оксиду CH 3 -CH 2 -CH=S=O, який є досить сильним лакриматором (від латинського lacrima - сльоза), тобто. викликає сльозотечу. До речі, згадані дисульфіди мають рідкісну особливість. Багато хто помічав, що запаху цибулі чи часнику майже неможливо позбутися: не допомагає ні чистка зубів, ні полоскання рота. А справа в тому, що ці сполуки виділяються не з рота, а з легенів! Дисульфіди, проникнувши з їжі в стінки кишечника і далі - в кров, розносяться нею по всьому організму, у тому числі й у легені. Там вони і виділяються з повітрям, що видихається.
Одним із найнеприємніших запахів мають тіоли або меркаптани із загальною формулою R–SH (друга назва відображає здатність цих сполук зв'язувати ртуть, англійською ця властивість називається mercury capture). До природного газу, який горить у плиті на кухні (в основному це метан), додають мізерні кількості дуже сильно пахнучої речовини, наприклад ізоамілмеркаптану (CH 3) 2 CH–CH 2 –CH 2 –SH, що дозволяє виявити по запаху витік газу в житлових приміщеннях: людина здатна відчути запах цієї сполуки у кількості двох трильйонних часток грама! Проте зрідка зустрічаються люди (приблизно 1 людина з 1000), які відчувають запаху меркаптану. Можливо, цим частково пояснюються випадки вибухів під час витоку газу? «Запаховий дальтонізм», по-науковому аносмія (від грец. Osme – запах), зрідка поширюється на всі запахи, частіше – на деякі певні (специфічна аносмія). Так, 2% людей не відчувають солодкуватий запах ізовалеріанової кислоти, 10% не відчувають запаху отруйної синильної кислоти, 12% не відчувають запаху мускусу, 36% – солоду, 47% – гормону андростерону.
Меркаптани надають запах вкрай смердючому секрету скунса – невеликого звірка сімейства куньих (інша його назва – смердючка). Описані випадки, коли люди непритомніли, вдихнувши виділення цих тварин, і навіть наступного дня відчували головний біль. Коли хіміки докладно проаналізували виділення скунса, в них виявили 3-метилбутантіол (ізоамілмеркаптан) (CH 3) 2 CH-CH 2 -CH 2 -SH, транс-2-бутен-1-тіол (кротилмеркаптан) CH 3 -CH=CH-CH 2 -SH і транс-2-бутенілметилдисульфід CH 3 -CH=CH-CH 2 -S-S-CH 3 . Але бувають, виявляється, запахи і гірші. У знаменитій книзі рекордів Гіннеса до смердючих хімічних сполук віднесено етилмеркаптан С 2 Н 9 SН і бутилселеномеркаптан С 4 Н 9 SеН – їх запах нагадує комбінацію запахів гниючої капусти, часнику, цибулі та нечистот одночасно. На підручнику А.Е.Чичибабина Основні засади органічної хіміїсказано: «Запах меркаптанів – один з найогидніших і найсильніших запахів, які зустрічаються в органічних речовин... Метилмеркаптан CH 3 SH утворюється при гідролізі кератину вовни та гниття білкових речовин, що містять сірку. Він знаходиться також у людських випорожненнях, будучи разом зі скатолом (b-метиліндолом) причиною їхнього неприємного запаху».
Від неприємних запахів зазвичай позбавляються, забиваючи їх сильнішим запахом будь-якого дезодоранту, який при частому вживанні сам може стати причиною неприємних асоціацій. Забавний патент США від 1989 на «шампунь від скунса», до складу якого входить 2% розчин іодату калію KIO 3 . Ця сполука легко окислює меркаптани і дисульфіди до сульфоксидів, сульфатів або сульфонів, які не мають запаху.
І все ж таки рекорд чутливості належить поєднанню з приємним запахом. У Книзі рекордів Гіннесастверджується, що ця речовина - ванілін: його присутність у повітрі можна відчути при концентрації 2Ч 10 -11 г в одному літрі. Однак цей рекорд у 1996 році був побитий. Новий рекордсмен - так званий винний лактон, похідне метилциклогексена з досить простою формулою 10 Н 14 О 2; він надає червоним і білим винам солодкуватий «кокосовий» аромат. Вражаюча чутливість носа до цієї речовини: її можна відчути при концентрації 0,01 пікограма (10 -14 або одна стотрильйонна грама) в 1 л повітря. Не менш дивно, що ця особливість властива лише одному із просторових ізомерів ( см. ХІМІЯ ОРГАНІЧНА) лактону, тоді як запах його антиподу можна відчути лише при концентрації 1 мг/л, що на 11 порядків більше!
Як завжди, є тут і своя ложка дьогтю. Так, 2,4,6-трихлоранізол СН 3 ОС 6 H 2 Cl 3 надає винам (природно, не найякіснішим) «кірковий» запах. Досвідчені дегустатори здатні виявити присутність цієї сполуки за вмістом 10 нг (нанограмів) в 1 л. На щастя, це на 6 порядків більше, ніж у винного лактону. Припускають, що трихлоранізол справді утворюється у корковій пробці пляшки під дією мікроорганізмів. Не виключено, що першоджерелом цієї речовини є інсектициди, що містять хлор, якими знищують комах у винних підвалах.
Інші знайомі всім пахучі речовини далеко відстають від рекордсменів. Однак деякі з них мають разючу стійкість. У місті Марракеш у Марокко знаходиться мінарет – вежа висотою близько 70 м, побудована за наказом султана на знак перемоги над іспанцями. Мінарет відомий тим, що його стіни пахнуть мускусом. Натуральний мускус – цінний пахощ, який виробляють залози самця кабарги – тваринного сімейства оленів. Запах мускус надає 3-метилциклопентадеканон-1 (мускон). Виявляється, при будівництві мінарета в 1195 році в цемент, що скріплює каміння, підмішали близько тисячі мішків мускусу. І запах не зник навіть через 800 років.
Якби для визначення рекордсменів щодо запаху використовували не тільки людський ніс, результати змінилися б дуже сильно. Відомо, наприклад, наскільки нюх собаки тонший від нашого. Незрівнянно більш чутливі органи нюху комах. Сигналом для них є спеціальні речовини - феромони ( см. МУРАВ'Я). Чутливість до них дивовижна. Наприклад, мурахи виду Atta texana використовують метиловий ефір 4-метилпіррол-2-карбонової кислоти, щоб мітити свої стежки. Лише одного міліграма цієї сполуки достатньо, щоб помітити стежку, втричі довшу за земний екватор! Мурашку достатньо синтезувати для своїх потреб всього 3 нг цієї сполуки. Ще більш чутливі до феромонів метелики – їх самці відчувають присутність самок на відстані кількох кілометрів. Деякі метелики виявляють присутність феромонів, якщо в 1 см 3 повітря міститься одна-єдина молекула! Для порівняння: винний лактон ми відчуваємо при концентрації 10 –17 г/см 3 що при молекулярній масі 134 відповідає 45000 молекул/см 3 .
Феромони зазвичай мають молекулярну масу від 100 до 300. Найпростіший за будовою «сигнальний агент» – діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Він служить феромоном деяких видів мурах. Опинившись далеко від мурашника, робітники мурахи знаходять дорогу додому, рухаючись у бік збільшення концентрації СО 2 , яка максимальна близько скупчення мурах. Приваблює цей газ і личинок деяких хробаків, що харчуються корінням кукурудзи. Вилупившись, крихітні личинки здатні у пошуках їжі пройти шлях у землі до 1 метра, керуючись «запахом» СО 2 , який виділяють коріння рослин.
Дуже цікаві взаємини між смоковницями, їх плодами і фіговими осами, що живуть в них. Коли інжир дозріває, концентрація 2 в ягодах підвищується на 10%. Цього достатньо, щоб приспати осиних самок. Самці залишаються активними, запліднюють самок і вилітають назовні, проробивши в ягодах хід. Через ці дірочки надлишок СО 2 випаровується, самки прокидаються і теж залишають ягоди, заодно виносячи на своїх щетинках пилок рослини.
Вчені давно намагалися зрозуміти, чому та чи інша речовина пахне так, а не інакше, проте єдиної теорії запаху досі немає, і для цього є причини: надто багато людей розрізняють різні запахи (близько 10 тисяч), надто їхнє сприйняття індивідуальне. Фізіологи давно встановили, що закінчення нюхальних нервів – рецептори у людини розташовані в епітелії. см. ГІСТОЛОГІЯ), що вистилає верхню поверхню порожнини носа. Ці чутливі клітини передають нюхові відчуття сенсорні області мозку. Особливо чутливі до запахів парфумери, які створюють нові композиції – композитори парфумів. Однак не слід думати, що парфумеру працювати – одне задоволення. Адже запах багатьох речовин може залежати від його концентрації. Усі знають, що сірководень пахне тухлими яйцями (правильніше сказати, що тухлі яйця пахнуть сірководнем). Однак у дуже малих концентраціях цей отруйний газ приємно пахне свіжозвареним яйцем. А ось ще дивовижніший приклад. При розкладанні білкових сполук утворюється скатол (b-метиліндол), одна з похідних бензолу. Саме це погано пахнуче з'єднання надає специфічний запах випорожненням. Однак у дуже малих концентраціях скатол не тільки має приємний запах, але й використовується у парфумерії для надання виробам квіткового запаху та як фіксатор. Більше того, у невеликих кількостях скатол додають до деяких харчових есенцій!
Наведений приклад – не виняток, а скоріше правило. Ще 19 в. хіміки виявили, що альдегіди молекули яких містять довгий ланцюжок з атомів вуглецю, є запашними речовинами. Вони можуть мати запах суниці, троянди, свіжої трави, лимона, апельсинової кірки, мімози. Причому відчуття запаху залежить від концентрації. Так, кокосовий альдегід має, як можна здогадатися з назви, запах кокосу, проте в сильно розведеному стані він набуває зовсім іншого запаху абрикоса або персика. Анісовий альдегід, залежно від концентрації, пахне або свіжим сіном, або шипшиною, або квітами глоду. Взагалі в концентрованому вигляді альдегіди, особливо леткі, мають досить різкий і навіть дратівливий запах, але при сильному розведенні у них зненацька з'являється ніжний квітковий аромат. Тож у малих концентраціях альдегіди – неодмінна складова частина найцінніших ефірних олій, зокрема рожевого; вони надають парфумерним композиціям особливої свіжості і тому без них не обходяться жодні високоякісні парфуми.
Одна з теорій запаху виходить із того, що молекула пахучої речовини підходить до нюхового рецептора в носі як ключ до замку. На користь цієї теорії говорили різні запахи просторових (оптичних) ізомерів однієї й тієї ж речовини, молекули яких відрізняються як права рука від лівої або як предмет від дзеркального зображення. Такі молекули називаються хіральними (від грецького heir – рука). Так, з кмину та кучерявої м'яти виділено дві ізомерні речовини – d-карвон та l-карвон. Кожен погодиться з тим, що запах м'яти та кмину зовсім не однакові. Подібні приклади показують, що клітини-рецептори в носі, відповідальні за сприйняття запаху, також мають бути хіральними.
Щодо смаків, то далеко не однозначно, і це пов'язано з деякими фізіологічними особливостями смакових відчуттів. По-перше, смак речовини часто залежить від запаху. Це особливо помітно, коли у людини сильна нежить: при виключенні нюху найсмачніша їжа і найкращі напої втрачають для людини всю свою красу. Фізіологи виявили навіть, що людина із зав'язаними очима та затиснутим носом (щоб не відчувати запаху їжі) навряд чи зможе відрізнити яблуко від картоплі або навіть від цибулі, червоне вино від кави тощо. Для позначення поєднання смаку і запаху в деяких мовах навіть існують спеціальні слова (наприклад, flavour в англійській, що відповідає нашому терміну «букет» по відношенню до вин).
По-друге, смак однієї й тієї ж речовини, виявляється, не є постійною величиною і може дуже відрізнятися у різних людей. Так, описаний випадок, коли один пробуючий вловив гіркоту фенілтіомочевини при її концентрації в розчині лише 0,01 мг/л, тоді як інші не виявили ту речовину, коли його було 2,5 г/л, тобто. 250 тисяч разів більше! Бувають ще дивовижніші речовини, що мають для різних людей кілька «різних смаків». Наприклад, натрієва сіль бензойної кислоти (С 6 Н 5 СООNa) одним здається солодкуватим, іншим кислим, третім гіркою, а деяким взагалі несмачною. Розповідають про хіміка-жартівника, який під виглядом експерименту давав групі людей спробувати слабкий розчин цієї речовини (він нешкідливий і навіть використовується як консервант; бензойна кислота, присутня в ягодах брусниці, не дає їй псуватися), а потім просив розповісти про свої відчуття. Як правило, розгорялася суперечка: люди ніяк не могли зрозуміти, чому інші говорять неправду.
Зрештою, навіть для однієї людини смак конкретної речовини може сильно змінюватись залежно від обставин. Ще минулого століття ботаніки описали африканський чагарник, червоні плоди якого місцеві жителі називали «чудодійними». У людини, що пожувала ці плоди, змінюються смакові відчуття – у оцту з'являється приємний винний смак, а лимонний сік перетворюється на солодкий напій. Інші речовини посилюють той чи інший смак. Деякі з них спеціально додають у їжу. Наприклад, натрієва сіль глутамінової кислоти (HOOC-CH 2 -CH 2 -CH(NH 2)-COOH) надає м'ясний смак різним стравам, навіть якщо в них взагалі немає м'яса. Відомі і речовини, що взагалі відбивають смакові відчуття – як у людини, так і у тварин. До них належать, наприклад, деякі тіоли. Невеликі кількості солей міді та цинку повертають смак, що не дивно, тому що іони цих металів здатні міцно зв'язуватися з тіолами, утворюючи солеподібні сполуки.
Всі ці обставини дуже ускладнюють визначення "рекордсменів" смаку. Можна, однак, навести «типові зразки» смаків, яких зазвичай налічують чотири: солодкий, солоний, кислий, гіркий. Решту смаків можна отримати комбінацією чотирьох інших. (Щоправда, деякі фізіологи вважають, що існує більше чотирьох основних смаків, додаючи до них, наприклад, пекучий смак, «металевий», ментоловий та ін.). Зразком гіркого може служити хінін, солодкого – сахароза (звичайний буряковий або очеретяний цукор), солоного – хлорид натрію (кухонна сіль), кислого – будь-яка кислота з «несмачним» аніоном.
Чутливість мови неоднакова до «різних уподобань». На першому місці найчастіше стоять речовини гіркі. Це саме той випадок, коли ложка дьогтю псує бочку меду. Справді, смак таких гірких речовин, як хінін та стрихнін, виразно сприймається при розведенні 1:100 000 і більше (це приблизно чайна ложка речовини, розведена у півтонні води!). Хінін - найпоширеніший засіб від малярії. Описані випадки, коли після прийому хініну в капсулах (щоб виключити безпосередній контакт ліки з язиком) люди скаржилися на гіркий смак у роті. Ймовірно, це пояснюється тим, що, потрапивши в кров, хінін збуджує смакові нерви зсередини язика. Однак у дуже малих концентраціях гіркий смак може бути приємним; так, деякі напої додають хінін (зазвичай у вигляді сірчанокислої солі). Виявити хінін у тоніці можна не лише за смаком, але й яскравим світло-блакитним світінням напою під променями ультрафіолетової лампи.
Найбільш пекучий смак має, ймовірно, одне з похідних ваніліну – капсаїцин (від латинської назви стручкового перцю Capsicum). Найбільше його у однорічному перці Capsicum annum – близько 0,03%. Якщо пожувати трохи цього перцю, потім дуже довго важко позбутися пекучого болю в мові. Людина може переносити смак цієї сполуки протягом 2 хвилин, якщо її концентрація не перевищує 0,004 мг/л. Капсаїцин відомий з 1876, а в 1989 був виділений рослинний отрута ресинифератоксин, який має аналогічну фізіологічну дію, але в концентраціях, в 10 000 разів менших!
Чутливість мови до солоного, кислого та солодкого зазвичай досить низька, у чому неважко переконатися експериментально. Так, навіть досвідчений дегустатор може відчути присутність сахарози у воді лише за її концентрації близько 3,5 г/л. Фруктоза – найсолодший з природних цукрів – солодший від сахарози всього в 1,7 разу. Однак бувають і виключно солодкі сполуки. Їх пошук стимулювала необхідність заміни природного цукру на малокалорійні сполуки, а також солодкими речовинами, нешкідливими для діабетиків. Одним із перших був сахарин – імід про-сульфобензойної кислоти, випадково відкритий в 1878 (хімік сіл обідати, не вимивши ретельно руки після роботи). Сахарин солодший за цукор приблизно в 500 разів.
У 1969 виявили, і теж випадково, що у метилового ефіру L-альфа-аспартил-L-фенілаланіну CH 3 OOC-CH(CH 2 C 6 H 5)-NH-CO-CH(NH 2)-CH 2 -COOH дуже солодкий смак. Речовина набула популярності під торговою назвою «аспартам». Аспартам не тільки солодший за цукор (у 180 разів), але й посилює його солодкий смак, особливо в присутності лимонної кислоти.
Досліди з аспартамом показали, що суб'єктивна оцінка насолоди не збільшувалася плавно з концентрацією розчину: спочатку оцінка насолоди в балах зростає швидко, а потім все повільніше. Пояснити це можна так. У міру зростання концентрації аспартаму його молекули зв'язуються з дедалі більшим числом смакових рецепторів мови, які відповідають за розпізнавання солодкого смаку. Відповідно посилюється відчуття насолоди. Але коли аспартаму стає досить багато, майже всі смакові рецептори виявляються «зайнятими», тому подальше збільшення концентрації вже мало відбивається на солодощі розчину.
Важко описати, який смак у грейпфрута – суміш солодкого, кислого та гіркого. Але саме з їхніх плодів, переробивши 100 л соку, хіміки виділили у 1982 рекордсмена смаку. Як не дивно, але він виявився меркаптаном, його хімічна назва п-Ментен-8-тіол. Смак цієї сполуки можна відчути при концентрації лише 0,02 нг/л. Для отримання такої концентрації у величезному танкері зі 100 000 тонн води треба розчинити лише 2 мг речовини!
Ілля Леєнсон
Вчені з усього світу розробили два десятки комп'ютерних моделей, щоб навчитися передбачати запах молекули за її структурою. Найкраще моделі передбачають інтенсивність запаху, його приємність і схожість із запахом часнику, гару та пряним ароматом, розповів «Горище» один із співавторів роботи, Марат Казанов, завідувач сектору прикладної біоінформатики Інституту проблем передачі інформації РАН, старший науковий співробітник Сколківського інституту науки та технологій. .
Ми відчуваємо запах завдяки сигналам, що надходять у мозок від нюхових нейронів, рецептори яких зв'язуються з молекулами пахучих речовин, що потрапляють до нас у ніс. Але передбачити, яку реакцію викличе та чи інша молекула, вкрай складно, хоча це питання давно цікавить як вчених, які досліджують взаємодію молекул з рецепторами, так і парфумерів.
«Поточні наукові знання дозволяють передбачити, який колір буде бачити людина, якщо знати довжину хвилі електромагнітного випромінювання, або якщо знати частоту звукової хвилі, - який тон він почує. На відміну від зору та слуху, вчені досі не можуть передбачити запах хімічної структури молекули. Подібні молекули можуть викликати різні запахи, а молекули з абсолютно різною структурою – пахнути схоже», – розповів Марат Казанов.
Наприклад, люди чудово відрізняють по запаху спирти н-пропанол, н-бутанол та н-пентанол, хоча формули у них схожі.
Навпаки, мускон і мускус-кетон мають зовсім різні формули, а пахнуть схоже - мускусом. Пояснення цієї особливості сприйняття запахів поки що немає.
«Побудувати передбачувальні обчислювальні моделі, що пов'язують хімічну структуру молекули з запахом, що сприймається, намагалися і раніше, але вони були засновані, як правило, на даних експерименту 30-річної давності з обмеженим набором ароматичних речовин», - пояснив учений.
У цьому експерименті майже півтори сотні учасників визначали, чим пахнуть такі речовини, як, наприклад, ацетофенон. Усього в експерименті використовували 10 речовин. У новому експерименті, результати якого були опубліковані в Science, учасників було менше – 49 осіб, натомість речовин, які вони оцінювали, набагато більше – 476.
Для кожної ароматичної речовини оцінювався ступінь виразності різних характеристик його запаху, таких як інтенсивність, і приємність, та її схожість із 19 заданими запахами (солодкий, квітковий, запах дерева, запах трави тощо). Для всіх ароматичних речовин було обчислено 4884 молекулярні характеристики, починаючи від стандартних - молекулярної ваги, присутності тих чи інших атомів і закінчуючи просторовими характеристиками молекули.
Ці дані було запропоновано учасникам консорціуму DREAM Olfaction Prediction. DREAM Challenges - це краудсорсингова платформа, яка дозволяє вченим з усього світу об'єднуватися для вирішення різноманітних дослідницьких завдань у галузі біології та медицини.
В даному випадку учасникам консорціуму пропонувалося, використовуючи представлені дані, побудувати обчислювальні моделі, що передбачають на основі молекулярних характеристик, як пахнуть ароматичні речовини.
Усього було побудовано 18 обчислювальних моделей. Найкраще вони передбачали інтенсивність запаху, потім його приємність для людини і далі – схожість із 19 заданими запахами. Моделі впевнено передбачали схожість із запахами часнику та гару, солодким, фруктовим та пряним ароматами. Найскладніше було передбачити схожість із запахами сечі, дерева та кислятини.
Моделі також показали деякі кореляції між властивостями запахів та молекул. Так, чим більшою була молекулярна вага, тим запах був слабшим, але приємнішим. Інтенсивність запаху також корелювала з наявністю в молекулі полярних груп, таких як фенол, енол та гідроксильна група, а приємність – зі схожістю молекули з молекулами паклітокселя та цитронеліл феніл-ацетату.
Атоми сірки у молекулі пов'язані із запахами часнику і гарі, а молекули, схожі структурою з ваніліном, пахли випічкою.
Катерина Боровікова
Парфуми, що вживаються в парфумерії різного роду, можуть бути розбиті на три категорії:
- пахучі речовини рослинного походження;
- пахучі речовини тваринного походження;
- штучні (синтетичні) пахучі речовини.
Рослинні пахучі речовинибувають або рідкі, маслоподібні, так звані ефірні олії, або в'язкі смолоподібні, до яких відносяться бальзами та камедисті смоли. Французи називають рослинні ефірні олії есенціями.
Ефірні олії не зосереджуються в якійсь певній частині рослини, а містяться в квітах, плодах, листі, корі, стовбурі, коріннях і т. д. Однак кожної окремої рослини ефірна олія зосереджується у великій кількості в якійсь певній частині рослини. За силою запаху, що видається рослиною, не можна судити про кількість ефірних олій, тому що в природі можна зустріти багато рослин, які мають сильний запах, але містять мізерні кількості ефірних олій, і навпаки.
Ефірні олії не є певними хімічними сполуками; за своїм складом є сумішшю найрізноманітніших складних сполук. Приємний запах ефірної олії визначається головним чином наявністю кисневих сполук.
Завдання практиків парфумерної промисловості зводиться до видалення з ефірних олій непахучих речовин і тим самим збільшення сили аромату. Всі рослинні пахучі речовини, що застосовуються в парфумерії, повинні бути по можливості у свіжому стані; потрібно зберігати їх у вільному, не надто сухому приміщенні і час від часу уважно переглядати, щоб своєчасно видаляти запліснівлі частини.
З пахучих речовин тваринного походженняу парфумерії застосовуються: амбра, касторин (бобровий струмінь), мускус (кабаргінний струмінь) та цибет (цибетовий сік). Ці речовини не є парфумерними у власному розумінні цього слова, але є домішкою для того, щоб фіксувати і поширювати найтонші рослинні аромати.
Широке застосування набули штучні хімічні пахучі речовини. З цих речовин деякі являють собою синтетичні продукти, що відповідають за своїм складом природній пахучій речовині (наприклад, ванілін, кумарин, геліотропін і т. д.), деякі штучні речовини дають зовсім нові пахучі продукти (як, наприклад, неролін, олія олія і т.п. . І нарешті є такі синтетичні речовини, які за запахом подібні до природних пахучих речовин, але за хімічним складом зовсім відмінні від останніх; так, наприклад, іонон, неовіолон застосовуються замість справжньої фіалкової олії, бензойний альдегід і нітробензол - замість гіркоминдальної олії, метиловий ефір саліцилової кислоти - замість гаультерієвої олії; жасмон - замість бузкового та конвалії; неролін - замість неролієвої олії і т.д.
Переробка штучних пахучих речовин у різні парфумерні препарати проходить набагато простіше, швидше та легше, ніж переробка природних продуктів. Ця обставина забезпечує широке поширення штучних пахучих речовин, крім того, хоча ціна синтетичних пахучих речовин досить висока, вона цілком компенсується сильним концентрованим ароматом, здатним за мінімальних кількостей забезпечити більший вихід продукту.
За допомогою штучних пахучих речовин можна приготувати парфумерні препарати високої якості, але все ж таки повністю природні продукти вони замінити не можуть. Тому потрібно штучні продукти поєднувати з природними, аромат яких вони підвищують, не витісняючи його. Штучні пахучі речовини легко розчиняються у відповідній кількості винного спирту, але все ж таки рекомендується розчини та настоянки квіткових помад залишати па два-три дні в спокої для кращого розчинення. Особливо придатними є так звані квіткові олії, наприклад акації, садової гвоздики, гіацинту, касії, туберози, фіалки та ін. олії, отриманої з помади.
На противагу есенціям та екстрактам, одержуваним із природних пахучих речовин, ми називатимемо тинктурами розчини, виготовлені із штучних пахучих речовин.
Крім власне пахучих речовин, у парфумерії застосовується цілий ряд підсобних продуктів. Сюди відносяться винний спирт, гліцерин, жирні олії, тверді жири та ін. Чистота та якість цих речовин мають істотне значення для успіху справи, внаслідок чого всі ці продукти повинні бути ретельно випробувані. Так, наприклад, винний спирт повинен бути міцністю не нижче 90-95 °, і повинен бути абсолютно вільний від сивушних олій.
Необхідний для помад жир повинен бути свіжим, без будь-якого стороннього запаху та гіркості. Жир (зазвичай застосовують свинячий) найкраще розтоплювати самому за більш низької температури з невеликою кількістю галунів і кухонної солі. Коли жир розтопиться, зливають прозорий шар з домішок, що осіли на дно, і після охолодження промивають водою. Парфумерні препарати, приготовані на спирту, доцільно залишати на більш-менш продовж
МОУ «Середня загальноосвітня школа №45»
Курсова робота
Хімія запахів.
Перевірила: Дуда Л.М.
Виконав: учень 11 «б» класу
Ковальов Дмитро Васильович
Кемерове.
Вступ
Запашні речовини
Класифікація пахучих речовин
Зв'язок між запахом речовини та її будовою
Нюхання
Пахуча реторта
Запашні ефіри
Висновок
Програми
Література
Вступ
Майже 2000 років тому античний учений, поет і філософ Тіт Лукрецій Кар вважав, що в носовій порожнині є крихітні пори різних розмірів і форм. Кожна пахуча речовина, міркував він, випускає крихітні молекули властивої йому форми. Запах сприймається, коли ці молекули входять у пори нюхової порожнини. Розпізнавання кожного запаху залежить від цього, до яких пор ці молекули підходять.
У 1756 р. М. У. Ломоносов у роботі «Слово про походження світла, нову теорію про квіти що представляє» висунув думку у тому, що закінчення нервових клітин спонукають коливання частинок матерії. У цьому творі він написав про «коловоротні» (коливальні) рухи частинок ефіру як збудників органів чуття, у тому числі зору, смаку та нюху.
За останнє століття було запропоновано близько 30 теорій, автори яких намагалися пояснити природу запаху, його залежність від властивостей пахучої речовини. Нині вдалося встановити, що з природи запаху, як й у природи світла, двоїстий характер: корпускулярний (що залежить від структури пахучого речовини) і хвильової.
Деякі однакові молекули мають різні запахи, т. е. основну роль грає геометрична форма молекул пахучої речовини. Пояснюється це тим, що на нюхових волосках носової порожнини знаходяться лунки п'яти основних форм, що сприймають п'ять запахів (камфорний, мускусний, квітковий, м'ятний, ефірний) відповідно. Коли в лунку входить молекула пахучої речовини, близька їй за конфігурацією, тоді відчувається запах (Дж. Еймур, 1952). Таким чином, умоглядний висновок Лукреція виявився науково обґрунтованим. Є ще два основних запахи - гострий і гнильний, але їхнє сприйняття пов'язане не з формою лунок, а з різним ставленням до електричних зарядів оболонки, що покриває закінчення нюхових нервів. Усі існуючі запахи можуть бути отримані змішуванням наведених семи запахів у відповідних поєднаннях та пропорціях.
За сучасними даними, молекули пахучих речовин поглинають і випромінюють хвилі довжиною від 1 до 100 мк, а тіло людини за нормальної температури поглинає і випромінює хвилі довжиною від 4 до 200 мк. Найбільш важливими є електромагнітні хвилі, що мають довжину від 8 до 14 мк, що відповідає довжині хвиль інфрачервоної частини спектру. Поглинання дії пахучих речовин досягається ультрафіолетовими променями та поглинанням інфрачервоних променів. Ультрафіолетові промені вбивають багато запахів, і цим користуються для очищення повітря від непотрібних ароматів.
Ці дані, а також вивчення спектру запахів дають підставу вважати, що запахи мають фізичну природу, і навіть приблизно вказати їхнє розташування в інфрачервоній та ультрафіолетовій частинах шкали електромагнітних коливань. Таким чином, думка Ломоносова про «коловоротні» рухи частинок ефіру як збудників органів чуття знайшла наукове підтвердження.
Наведені теорії дали можливість створити прилади, здатні «нюхати» букети запахів, визначати сорти вин, кави, тютюну, різних харчових продуктів і т.д. Характеристику кожного запаху можна записувати і відтворювати за допомогою різних технічних пристроїв. Наприклад, у кінотеатрах Токіо різні сцени фільму супроводжуються різними запахами, тип та інтенсивність яких визначають за допомогою комп'ютера та поширюють у залі.
Сім кольорів спектру, сім простих звуків та сім компонентів запаху - ось з чого складається все різноманіття кольорів, звуків та запахів. Отже, є загальні закономірності в зорових, смакових, нюхових відчуттях, тобто можна отримати акорд не лише звуковий та колірний, а й запаховий.
Запашні речовини
Під запашними зазвичай розуміють органічні речовини, що приємно пахнуть. Навряд чи хтось скаже так про хлор або меркаптану, хоча вони мають свій запах. Коли мають на увазі взагалі пахкі речовини, їх називають пахучими. З погляду хімічного – різниці немає. Але якщо наука вивчає взагалі пахнучі речовини, то промисловість (і насамперед парфумерну) цікавлять переважно запашні речовини. Щоправда, тут важко провести чіткий кордон. Знаменитий мускус – основа основ парфумерії – сам по собі пахне різко, навіть неприємно, але, доданий у нікчемних кількостях у парфуми, посилює, покращує їхній запах. Індол має фекальний запах, а розлучений – у духах «Білий бузок» – таких асоціацій не викликає.
До речі, запашні речовини відрізняються не тільки запахом, всі вони мають також і фізіологічну дію: деякі через органи нюху на центральну нервову систему, інші при введенні всередину. Наприклад, цитраль - речовина з приємним лимонним запахом, що вживається в парфумерії, є судинорозширювальним засобом і використовується при гепертонії та глаукомі.
Багато запашні речовини мають і антисептичну дію: гілка черемхи, поміщена під ковпак з болотяною водою, через 30 хвилин знищує всі мікроорганізми.
Будь-яке розподіл речовин по запаху не дуже суворо: воно ґрунтується на наших суб'єктивних відчуттях. І часто те, що подобається одному, не подобається іншому. Поки що неможливо скільки-небудь об'єктивно оцінити, висловити запах речовини.
Його зазвичай з чимось порівнюють, скажімо із запахом фіалки, апельсина, троянди. Наука накопичила багато емпіричних _ера_х, що пов'язують запах із будовою молекул. Деякі автори наводять до 50 і більше таких «містків» між будовою та запахом. Безперечним є той факт, що запашні речовини, як правило, містять одну з так званих функціональних груп: карбінольну -З-ОН, карбонільну >С=О, складноефірну та деякі інші.
Складні ефіри мають зазвичай фруктовий або фруктово-квітковий запах, це робить їх незамінними в харчовій промисловості. Адже вони надають багатьом кондитерським виробам та безалкогольним напоям запаху фруктів. Не оминули своєю увагою складні ефіри та парфумерну промисловість: немає практично жодної композиції, куди б вони не входили.
Класифікація пахучих речовин
Пахкі речовини зустрічаються в багатьох класах органічних сполук.
Їхня будова дуже різноманітна: це сполуки з відкритим ланцюгом насиченого та ненасиченого характеру, ароматичні сполуки, циклічні сполуки з різним числом атомів вуглецю в циклі. Неодноразово робилися спроби класифікувати пахучі речовини по запаху, але вони мали успіху, оскільки такий розподіл за групами стикається зі значними труднощами і позбавлено наукового підстави. Класифікація пахучих речовин за призначенням також дуже умовна, оскільки одні й самі пахучі речовини мають різне призначення, наприклад для парфумерії, кондитерських виробів тощо.
Найбільш зручно класифікувати пахучі речовини за групами органічних сполук. Така класифікація дозволила б пов'язувати їхній запах із будовою молекули та природою функціональної групи (див. додатки, таблиця 1).
Найбільша група пахучих речовин - складні ефіри. Багато пахучих речовин відносяться до альдегідів, кетонів, спиртів та деяких інших груп органічних сполук. Ефіри нижчих жирних кислот і насичених жирних спиртів мають фруктовий запах (фруктові есенції, наприклад ізоамілацетат), ефіри аліфатичних кислот і терпенових або ароматичних спиртів - квітковим (наприклад, бензилацетат, терпінілацетат), ефіри бензойної, саліцової запахом.
З насичених аліфатичних альдегідів можна назвати, наприклад, деканаль, метилнонілацетальдегід, з терпенових - цитраль, гідроксицитронеллаль, з ароматичних - ванілін, геліотропін, з жирно-ароматичних - фенілацетальдегід, коричневий альдегід. З кетонів найбільше поширення і значення мають аліциклічні, що містять кетогрупу в циклі (ветіон, жасмон) або в бічному ланцюгу (іони), і жирно-ароматичні (n-метоксиацетофенон), зі спиртів - одноатомні терпенові (_ера-ніол, ліналоол та ін.). ) та ароматичні (бензиловий спирт).
Зв'язок між запахом речовини та її будовою
Великий експериментальний матеріал про зв'язок між запахом сполук і будовою їх молекул (тип, число і положення функціональних груп, величина, розгалуженість, просторова структура, наявність кратних зв'язків та ін.) поки що недостатній для того, щоб на підставі цих даних можна було передбачити запах речовини . Проте окремих груп сполук виявлено деякі приватні закономірності. Накопичення однієї молекулі кількох однакових функціональних груп (а разі сполук аліфатичного ряду - і різних) призводить зазвичай до ослаблення запаху і навіть до повного його зникнення (наприклад, при переході від одноатомних спиртів до багатоатомних). Запах у альдегідів ізобудування зазвичай буває сильнішим і приємнішим, ніж у ізомерів нормальної будови.
Значний вплив на запах має величина молекули. Зазвичай сусідні члени гомологічного ряду мають подібний запах, причому сила його поступово змінюється при переході від одного члена ряду до іншого. Досягши певної величини молекули запах зникає. Так, сполуки аліфатичного ряду, що мають більше 17-18 атомів вуглецю, зазвичай позбавлені запаху. Запах залежить від кількості атомів вуглецю в циклі. Наприклад, макроциклічні кетони З 5-6 мають запах гіркого мигдалю або ментолу, З 6-9 - дають перехідний запах, З 9-12 - запах камфори або м'яти, З 13 - запах смоли або кедра,
З 14-16 - запах мускусу або персика, З 17-18 - запах цибулі, а сполуки з 18 і більше або не пахнуть взагалі, або пахнуть дуже слабо:
Сила аромату також залежить від ступеня розгалуження ланцюга атомів вуглецю. Наприклад, міристиновий альдегід пахне дуже слабо, а його ізомер - сильно і приємно:
Подібність структур сполук не завжди зумовлює схожість їхніх запахів. Наприклад, ефіри (β-нафтола з приємним і сильним запахом широко використовують у парфумерії, а ефіри α-нафтола зовсім не пахнуть:
Цей ефект спостерігається і в полізаміщених бензолів. Ванілін - одна з найвідоміших запашних речовин, а ізованілін пахне подібно до фенолу (карболки), та й то при підвищеній температурі:
Наявність кратних зв'язків - одна з ознак того, що речовина має запах. Розглянемо, наприклад, ізоевгенон та евгенон:
В обох речовин яскраво виражений гвоздиковий запах, їх широко використовують у парфумерії. При цьому ізоевгенон має приємніший запах, ніж евгенон. Однак варто наситити у них подвійний зв'язок, і запах майже зникає.
Відомі і зворотні випадки. Цикламен-альдегід (цикламаль) - речовина з найніжнішим квітковим запахом - одна з найцінніших речовин, містить насичений бічний ланцюжок, а форцикламен, що має подвійний зв'язок у цьому ланцюжку, має слабкий неприємний запах:
Часто неприємний запах речовини обумовлений потрійним зв'язком. Однак і тут є виняток. Фоліон - необхідна складова багатьох парфумерних композицій - речовина, в якій запах свіжої зелені чудово уживається з потрійним зв'язком:
З іншого боку, речовини, що відрізняються за хімічною будовою, можуть мати схожі запахи. Наприклад, розоподібний запах характерний для розацетату 3-метил-1-феніл-3-пентанолу, гераніолу та його цис-ізомеру - неролу, розеноксиду.
На запах впливає і рівень розведення речовини. Так, деякі пахучі речовини у чистому вигляді мають неприємний запах (наприклад, цибет, індол). Змішування різних запашних речовин у певному співвідношенні може призводити до появи нового запаху, так і до його зникнення.
Отже, у стереохімічній теорії (Дж. Еймур, 1952) передбачалося існування 7 первинних запахів, яким відповідають 7 типів рецепторів; взаємодія останніх із молекулами запашних речовин визначається геометричними факторами. У цьому молекули запашних речовин розглядалися як жорстких стереохімічних моделей, а нюхові рецептори - як лунок різної форми. Хвильова теорія (Р. Райт, 1954) постулювала, що запах визначається спектром коливальних частот молекул у діапазоні 500-50 см -1 (л ~ 20-200 мкм). Відповідно до теорії функціональних груп (М. Бетс, 1957) запах речовини залежить від загального «профілю» молекули та від природи функціональних груп. Однак жодна з цих теорій не дозволяє успішно передбачити запах запашних речовин на підставі будови їх молекул.
Нюхання
Досі механізм впливу пахучих речовин на орган нюху остаточно не з'ясовано. Існують різні теорії, як фізичні, і хімічні, у яких вчені прагнуть пояснити цей механізм.
Для відчуття запаху потрібний безпосередній контакт молекули пахучої речовини з нюховими рецепторами. У зв'язку з цим необхідні властивості пахучої речовини - леткість, розчинність у ліпідах і до певної міри у воді, достатня спроможність до адсорбції на нюховому вистилці, певні межі молекулярної маси та ін. Але невідомо, які саме фізичні чи хімічні властивості визначають ефективність речовини як подразника.
Вченим вдалося побудувати ланцюжок від взаємодії пахучої речовини з рецептором до формування в мозку чіткого враження певного запаху. Важливу роль у цьому відіграли дослідження американських вчених Річарда Акселя та Лінди Бак, за які вони були удостоєні Нобелівської премії 2004 р. з фізіології та медицини.
Ключом до розгадки принципів роботи нюхової системи стало виявлення величезного сімейства приблизно тисячі генів, що управляють роботою нюхових рецепторів. Статтю з описом цього відкриття Л. Бак і Р. Аксель опублікували 1991 р. У розпізнаванні запахів задіяно понад 3% загальної кількості генів організму. Кожен ген містить інформацію про один нюховий рецептор - білкову молекулу, яка реагує з пахучою речовиною. Нюхові рецептори прикріплені до мембрани рецепторних клітин, утворюючи нюховий епітелій. Кожна клітина містить рецептори лише одного певного виду.
Білковий рецептор утворює кишеню для зв'язування молекули хімічної речовини, що має запах (одорант). Рецептори різних видів відрізняються деталями своєї структури, тому кишені-пастки мають різну форму. Коли молекула потрапляє туди, форма білка-рецептора змінюється та запускається процес передачі нервового сигналу. Кожен рецептор може реєструвати молекули декількох різних одорантів, тривимірна структура яких тією чи іншою мірою відповідає формі кишені, але сигнал від різних речовин відрізняється інтенсивністю. При цьому молекули одного і того ж одоранту можуть активувати кілька різних рецепторів одночасно.
Крім білкового рецептора в нюховому епітелії тварин є інший високомолекулярний компонент, також здатний зв'язувати пахучі речовини. На відміну від мембранного білка він розчиняється у воді, і принаймні частина його знаходиться в слизу, що покриває нюховий епітелій. Встановлено, що він має нуклеопротеїдну природу. Його концентрація в епітелії в кілька тисяч разів більша, ніж мембранного рецептора, а специфічність по відношенню до пахучих речовин значно менша. Дослідники вважають, що він входить до складу неспецифічної системи, що забезпечує очищення нюхового епітелію від різних пахучих речовин після закінчення їх дії, що необхідне прийому інших запахів.
Іншими словами, передбачається, що нуклеопротеїд, потрапляючи в слиз, здатний посилювати її струм і тим самим збільшувати ефективність очищення нюхового епітелію. Не виключено також, що нуклеопротеїд, перебуваючи у слизу, сприяє розчиненню пахучих речовин у ній та, можливо, виконує транспортні функції.
Таке поєднання різноманітності рецепторів та хімічних властивостей молекул, з якими вони взаємодіють, генерує широку смугу сигналів, що створюють унікальний відбиток запаху. Кожен запах ніби отримує код (подібно штрих-коду на товарах), яким його можна безпомилково дізнатися наступного разу.
Нюх відіграє надзвичайно важливу роль у житті як тварин, так і людини. Особливо різноманітні функції нюху у житті тварин. Нюх допомагає їм у пошуку та виборі їжі, сигналізує про присутність ворогів, допомагає при орієнтації на суші та у воді (наприклад, повернення лососевих риб у батьківські водоймища, запах води яких вони запам'ятовують).
Відома важлива роль нюху у пошуках тварин особин протилежної статі. У цьому випадку інформування здійснюється за допомогою хімічних речовин, так званих феромонів або телеронів, що виділяють специфічні залози. Феромони – надзвичайно ефективні біологічно активні сполуки та характеризуються високою специфічністю. Завдяки цим властивостям вони, наприклад, використовуються з метою залучення та знищення комах. Зазвичай кожна тварина найбільш чутлива до сполук, які особливо важливі для неї за нормальних умов життя. Тому кожному виду тварин властивий особливий спектр запахів. Дрібні комахи здатні сприймати лише один запах - запах статевої речовини, що приваблює. Бджола з більш розвиненою нюхової системою розрізняє сотні запахів. У тварин, що мають сильно розвинений нюховий аналізатор, наприклад у собак, нюх у багатьох відношеннях відіграє домінуючу роль.
Незважаючи на те, що тварини мають більш тонкий нюх, ніж людина, діапазон запахів, сприйманих людиною, значно ширший.
Людина здатна навчитися розпізнавати до 4000 різних запахів, а найбільш чутливі до них люди – понад 10 тис. Але це потребує спеціального тренування у розпізнаванні запахів. Відомо, що досвідчені кухарі лише за запахом, не пробуючи їжу на смак, можуть визначити, наскільки добре вона посолена. Як вони це роблять – загадка, адже сіль не пахне. Звісно, не всі люди мають такі здібності.
У житті людини нюх не відіграє такої істотної ролі, як у житті тварин, за винятком випадків сліпоти та глухоти, коли відбувається компенсаторний розвиток діючих органів чуття, у тому числі й нюху. Однак вдихання пахучих речовин має на організм людини дуже значну фізіологічну дію. Запахи впливають на працездатність, змінюють м'язову силу (збільшують - аміак, солодкі та гіркі запахи), змінюють газообмін (збільшує - мускус, а зменшують - м'ятну, рожеву, коричну, лимонну та бергамотну олії та ін.), змінюють ритми дихання та пульсу частішають і поглиблюють - ориганова олія та неприємні запахи, зворотну дію надають ванілін, рожеве та бергамотне масло та приємні запахи), змінюють температуру шкіри (підвищують - бергамотну та рожеву олію, ванілін, знижують - неприємні запахи), змінюють кров'яний тиск (підвищують запахи, знижують - бергамотне і рожеве масло і приємні запахи), змінюють внутрішньочерепний тиск (неприємні запахи - підвищують, а приємні - знижують), впливають на слух (неприємні - знижують), змінюють якість зору (бергамотна олія покращує зір у сутінки, неприємні запахи) - Погіршують).
Чутливість людини до сприйняття запахів характеризується так званою граничною концентрацією (мінімальною концентрацією пахучої речовини, при якій з'являється нюхове відчуття). Для багатьох запашних речовин воно лежить у межах 10~8-10~п г/л у повітрі. Сприйняття запахів людиною (інтенсивність та якість) індивідуально. Крім того, смаки щодо запахів надзвичайно різноманітні, але до певної міри вони можуть бути узагальнені: одні віддають перевагу запахам гвоздики і пачулі, інші - тонкі, солодкуваті, ніжні та свіжі квіткові запахи тощо.
Умовно запахи можуть бути поділені на три групи: приємні, неприємні та байдужі. Приємний запах - це той, при вдиханні якого людина хотіла б відчувати його значно довше, який приносить задоволення. Але є багато запахів, які приємні одним і неприємні іншим, тобто психологічне визначення якості запаху щодо. Виразно неприємним запахом слід вважати той, який викликає в мозку неприємні уявлення про розкладання, гниття. Байдужі запахи - ті, які не сприймаються, до яких ми настільки звикли, що перестали їх помічати, наприклад звичайний запах повітря, житла, парфумів і т. д. Поняття про байдужість іноді заходить так далеко, що навіть пересичене запахами повітря лабораторій може стати байдужим для тих, хто там постійно працює.
При тривалому впливі певного запаху в людини поступово настає несприйнятливість щодо нього, і іноді він перестає його відчувати, наприклад кумарин - через 1-2 хв, цитраль - через 7-8 хв. Це називається нюхової адаптацією. Тривалість та глибина її залежать від інтенсивності та характеру запаху пахучої речовини, а також тривалості її впливу. При нюхової адаптації спостерігається зниження чутливості як до речовини, яке було використано, до інших пахучих речовин. Механізми нюхової адаптації досі не цілком зрозумілі, оскільки адаптація - суб'єктивний фактор, що сильно відрізняється у різних людей.
Пахуча реторта
Почнемо з отримання природних запашних речовин із рослин.
Запашні речовини містяться в рослинах зазвичай у вигляді маленьких крапельок у спеціальних клітинах. Вони трапляються у квітах, а й у листі, у шкірці плодів і іноді навіть деревині.
Вміст ефірних олій у тих частинах рослин, які використовуються для їх отримання, коливається від 0,1 до 10%. Те, що їх називають оліями, не повинно вводити нас в оману. Ефірні олії не мають нічого спільного із звичайними рослинними оліями: лляною, соняшниковою, кукурудзяною, тобто з рідкими жирами. Вони являють собою більш менш складні суміші запашних органічних речовин різних типів.
Серед них особливо часто зустрічаються складні ефіри, альдегіди та спирти насиченого, ненасиченого та ароматичного рядів.
Дуже важливими компонентами ефірних олій є терпени та їх похідні.
Розглянемо формули деяких представників цього класу сполук: 
Терпінен– циклічний вуглеводень. Він зустрічається у незначних кількостях у багатьох ефірних оліях. Лимонен- важливий компонент олії з лимонної кірки. Пінен – головна складова частина живичного скипидару. Він служить вихідним з'єднанням отримання синтетичних запашних речовин.
Ефірні олії зазвичай дуже важко розчиняються у воді, але легко розчиняються у спирті. Тому спирт у великих кількостях застосовується у парфумерній промисловості як розчинник. Ефірні олії можна отримати, наприклад, екстрагуючи їх із частин рослин спиртом або іншими розчинниками. Найцінніші запашні речовини квітів одержують, розміщуючи в закритій камері на дротяній сітці поперемінно шари твердого тваринного жиру та частин рослини. Через деякий час квіти замінюють новими, щоб жир наситився ефірною олією. При такому способі (у Франції його називають «анфлераж») отримують жир, що містить розчинені в ньому ефірні олії і цей концентрат запашних речовин доставляють на парфумерні фабрики. жасмину та туберози. Ми застосуємо третій, особливо важливий спосіб виділення ефірних олій – перегонку з водяною парою.
Самі по собі ефірні олії часто летять лише за підвищених температур, та його кипіння супроводжується розкладанням. Якщо ж через масу, що складається з рослин або їх частин, пропустити водяну пару, то олії видаляються разом з нею і потім збираються в дистиляті у вигляді крапельок, які мають низьку щільність і тому плавають на поверхні води.
Отримаємо ефірні олії.
Колбу на 0,5 л закриємо гумовою пробкою із двома отворами. В одне з них вставимо відтягнуту на кінці скляну трубку, яка сягає майже дна колби. Ця трубка є запобіжним клапаном. Вона має бути досить довгою (близько 1 м).
Через інший отвір введемо коротке коліно вигнутої трубки з внутрішнім діаметром не менше 5 мм. і з'єднавши його з обома частинами трубки короткими шматками гумового шланга. . Перев.).
Довше коліно тієї ж трубки вставимо через отвір у пробці у другу колбу, так щоб трубка теж доходила там майже до дна. Крім того, за допомогою скляної трубки з'єднаємо другу колбу з прямим холодильником (Лібіха або із зовнішнім свинцевим змійовиком). Як приймач найкраще взяти ділильну або краплинну вирву.
Спочатку отримаємо кминову олію. Для цього нам знадобиться 20 г кмину (Кмин можна зібрати або купити в аптеці. – Прим. перекл.).
Подрібнимо його у ступці з додаванням піску або в старій кавомолці. Помістимо кмин у другу колбу і приллємо трохи води - так, щоб вона не повністю перекривала масу кмину. Першу колбу заповнимо на одну третину водою і, щоб кипіння було рівномірним, додамо до води кілька шматочків пористої кераміки («кипілки»).
Тепер бунзенівським пальником нагріємо до кипіння спочатку вміст першої, а потім і другої колби. Після цього знову переставимо пальник під першу колбу і будемо нагрівати її якнайсильніше, щоб через другу колбу інтенсивно проходив водяна пара, що надходить далі в холодильник і з нього у вигляді конденсату в приймач.
Якщо знайдеться два пальники, можна одночасно злегка нагрівати і другу колбу, щоб об'єм рідини в ній не надто збільшувався в результаті конденсації пари.
Зручно використовувати для нагрівання другої колби пісочну баню, розігрівши її заздалегідь, до початку пропускання водяної пари (Найкраще нагрівати другу колбу так, щоб об'єм рідини в ній не зазнавав ні помітного збільшення, ні зменшення. – Прим. перев.). 
Проведемо перегонку протягом щонайменше години. За цей час у приймачі збирається близько 100 мл води, на поверхні якої плавають безбарвні краплі кминової олії. Воду по можливості повніше відокремимо за допомогою ділильної лійки і в результаті отримаємо близько 10 крапель чистої кминової олії разом з незначною кількістю води. Такої кількості вистачило б для приготування кількох пляшок тминного лікеру!
Характерний запах тминному маслу надає карвон, якого в ньому міститься більше 50%. Крім того, до його складу входить лимонен – запашна речовина лимонів. Кминова олія використовується, в першу чергу, для віддушування мил та зубних еліксирів. Воно додається також у малих кількостях до деяких духів.
За допомогою того ж приладу можна виділити ефірні олії з інших рослин. Для цього подрібнимо їх і піддамо перегонці з водяною парою протягом 1-2 годин. Зрозуміло, вихід буде різним залежно від вмісту ефірної олії. Найцікавіше отримання наступних ефірних олій :
Олія перцевої м'яти. З 50 г висушеної перцевої м'яти ми можемо виділити 5-10 крапель. м'ятної олії. Воно містить, зокрема, ментолщо надає йому характерного запаху. М'ята використовується у великій кількості для виготовлення одеколону, туалетних вод для волосся, зубних паст та еліксирів. В даний час ментол здебільшого отримують шляхом синтезу.
Анісова оліяотримаємо з подрібненого анісу. У суміші з маслом перцевої м'яти та евкаліптовою олією воно входить до складу зубних еліксирів та паст, а також деяких мил.
Гвоздична оліяотримаємо перегонкою з водяною парою гвоздики, яка продається як пряність. Важливою складовою його є евгенол. (Евгенол можна отримати з синтетичного ваніліну.) Гвоздична олія служить добавкою до багатьох духів і, крім того, застосовується при виготовленні зубних еліксирів та мил.
Лавандова оліями отримаємо з 50 г висушених та подрібнених квіток лаванди. Це одна з найважливіших запашних речовин, яка, крім його використання для виготовлення лавандової води та одеколону, застосовується у виробництві парфумів, мил, туалетних вод для волосся, пудри, кремів тощо.
Ялинова олія. Зберемо не менше 100-200 г голок та молодих пагонів їли. Подрібнимо їх і, поки вони ще вологі, без попереднього додавання води переженемо з водяною парою. Зазвичай у голках міститься лише кілька десятих часток відсотка цієї ефірної олії. Воно порадує нас приємним ароматом у кімнаті. Крім того, ялинове масло є улюбленим засобом, що надає аромату різним препаратам для ванн.
Надамо читачеві самому отримати з рослин та інші запашні речовини. Наприклад, можна перегнати з водяною парою сосну, корицю, квіти ромашки або інші запашні садові квіти. Отримані продукти збережемо в надійно закритих пробірках - пізніше вони знадобляться нам як запашні речовини для виготовлення косметичних засобів.
На жаль, нам доведеться відмовитися від отримання запашних речовин, що містяться в парфумах із тонким, ніжним запахом. бергамотової олії, а також олій з квіток жасмину та помаранчевих квітів, - так як у нас немає необхідних для цього вихідних речовин.
Однак ефірна олія з дуже тонким ароматом виходить також із квіток конвалії. Якщо їх вдасться зібрати досить багато, то, звичайно, варто виділити з них ефірну олію.
Запашні ефіри
Багато відомих запашні речовини відносяться до класу складних ефірів. Останні поширені в природі і дають найрізноманітніші відтінки запахів, від запаху тропічних орхідей до характерного аромату добре знайомих нам фруктів. Ці сполуки ми можемо синтезувати.
Складні ефіри утворюються при взаємодії спиртів із карболовими кислотами. При цьому відщеплюється вода
R-ВІН + НООС- R 1 R-ООС- R 1 + Н 2 О
спирт + кислота складний ефір + вода
Реакція досить швидко йде лише у присутності водовіднімних засобів та каталізаторів. Тому суміш спирту та карбонової кислоти довго кип'ятять у присутності сірчаної кислоти, яка діє як водовіднімний засіб, а також каталізує реакцію.
Крім того, часто реакційну суміш насичують газоподібним хлористим воднем. Ми можемо простіше отримати той же результат, додаючи кухонну сіль, що утворює із сірчаною кислотою хлористий водень.
Складні ефіри одержують також у присутності концентрованої соляної кислоти або безводного хлориду цинку, проте з меншим виходом.
Ми застосуємо ці добавки в тих випадках, коли вихідні органічні речовини розкладаються концентрованою сірчаною кислотою, що можна виявити за потемнінням реакційної суміші та неприємним їдким запахом.
Отримаємо складні ефіри.
Щоб отримати складні ефіри у малих кількостях, використовуємо простий прилад. У широку пробірку вставимо вузьку пробірку таким чином, щоб одна третина широкої пробірки в нижній частині залишалася незаповненою. Найпростіше можна зміцнити вузьку пробірку за допомогою кількох шматочків гуми, вирізаної із шланга чи пробки. При цьому необхідно врахувати, що навколо вузької пробірки обов'язково потрібно залишити проміжок заввишки не менше 1,5-2 мм, щоб виключити надлишковий тиск при нагріванні.
Тепер наллємо в широку пробірку 0,5-2 мл спирту і приблизно стільки ж карбонової кислоти, при ретельному охолодженні (у крижаній або холодній проточній воді) додамо 5-10 крапель концентрованої сірчаної кислоти і в деяких випадках ще кілька крупинок кухонної солі.
Вставимо внутрішню пробірку, заповнимо її холодною водою або ще краще шматочками льоду і зміцнимо зібраний прилад у звичайному штативі або штативі для пробірок.
Потім на самому приладі потрібно поставити подалі від себе і не нахилятися над отвором пробірки (як і при проведенні будь-якого іншого досвіду!), тому що при необережному нагріванні можливе розбризкування кислоти малому вогні пальника Бунзена кип'ятитимемо суміш принаймні 15 хвилин (додати «кипелки» »!). Чим довше нагрівання, тим краще вихід.
Внутрішня пробірка, заповнена водою, є зворотним холодильником. Якщо її вміст занадто розігрівається, то потрібно призупинити досвід, після остигання знову заповнити внутрішню пробірку льодом і продовжувати нагрівання. Перев.). Вже до завершення досвіду ми часто можемо відчути приємний запах отриманого складного ефіру, на який все ж таки накладається їдкий запах хлористого водню (тому не потрібно нюхати реакційну суміш, наближаючи до себе отвір пробірки!).
Після охолодження реакційну суміш нейтралізуємо розведеним розчином соди. Тепер ми можемо виявити запах чистого ефіру, а також помітити безліч маленьких маслянистих крапель складного ефіру, які плавають на поверхні водного розчину, в той час як вихідні речовини, що не прореагували, здебільшого містяться в розчині або утворюють кристалічний осад. За наведеним прописом отримаємо такі ефіри:
Етилметанат(етилформіат, мурашиноетиловий ефір), що утворюється з етанолу (етилового спирту) та метанової (мурашиної) кислоти. Цей ефір додають до деяких сортів рому, щоб надати йому характерного аромату.
Бутилетанат(бутилацетат, оцтовобутиловий ефір) – з бутанолу (бутилового спирту) та етанової (оцтової кислоти).
Ізобутілетанат(ізобутилацетат, оцтовоізобутиловий ефір) утворюється відповідно з 2-метилпропанолу-1 (ізобутилового спирту) та етанової кислоти. Обидва останні ефіри мають сильний фруктовий запах і є складовою парфумерних композицій з ароматом лаванди, гіацинтів та троянд.
Пентилетанат(амілацетат, оцтовоаміловий ефір) – з пентанолу, тобто амілового спирту (Яд!), та етанової кислоти.
Ізопентилетанат(ізоамілацетат, оцтовоізоаміловий ефір) – з 3-метилбутанолу-1, тобто ізоамілового спирту (Яд!), та етанової кислоти. Ці два ефіри у розведеному розчині мають запах груш. Вони входять до складу фантазійних духів і є розчинниками в лаках для нігтів.
Метилбутанат(метнлбутірат, маслянометиловий ефір) – з метанолу (метилового спирту) та бутанової (масляної) кислоти. Запах його нагадує ранет.
Етилбутанат(етилбутират; масляноэтиловий ефір) – з етилового спирту та бутанової кислоти. Він має характерний запах ананасів.
Пентілбутанат(амілбутірат, масляноаміловий ефір) – з пентанолу (амілового спирту) та бутанової кислоти (спирт отруйний!).
Ізопентилбутанат(ізоамілбутірат, масляноізоаміловий ефір) – з 3-метилбутанолу-1 (ізоамілового спирту) та бутанової кислоти (спирт отруйний!). Два останні ефіри мають запах груш.
Серед ефірів ароматичних кислоттеж є речовини із приємним ароматом. На відміну від фруктового запаху, складних ефірів аліфатичного ряду у них переважають. бальзамічнітак звані тваринні запахи або запахи екзотичних квітів. Деякі з цих важливих запашних речовин ми синтезуємо.
Метил- та етилбензоатотримаємо з метилового або відповідно етилового спирту та бензойної кислоти. Проведемо досвід по наведеному вище пропису і візьмемо як вихідні речовини спирт і близько 1 г кристалічної бензойної кислоти. Ці ефіри нагадують запахом бальзами і входять до складу парфумерних композицій із запахами свіжого сіна, російської шкіри (юфті), гвоздики, іланг-ілангу та туберози.
Пентілбензоат(амілбензоат, бензойноаміловий ефір) та ізопентілбензоат(ізоамілбензоат, бензойноізоаміловий ефір) пахнуть конюшиною та амброю – своєрідним виділенням із травного тракту кита. Їх використовують для парфумів зі східним колоритом. Для отримання цих речовин етерифікуємо бензойну кислоту аміловим або ізоаміловим спиртом (Яд!) у присутності концентрованої соляної кислоти, тому що у присутності сірчаної кислоти можливі побічні реакції.
Етилсаліцилатнагадує по запаху олію зеленого барвінку, з якою ми вже познайомилися раніше. Однак у нього є менш різкий запах. Він застосовується для виготовлення парфумів з ароматом касії та парфумів типу «Шипр». Цей ефір ми отримаємо з етилового спирту та саліцилової кислоти при нагріванні з кухонною сіллю та сірчаною кислотою.
Пентілсаліцилат(амілсаліцилат) та ізопентилсаліцилат(ізоамілсаліцилат) мають сильний запах орхідей. Вони часто застосовуються для створення аромату конюшини, орхідей, камелій та гвоздики, а також фантазійних ароматів, особливо при віддушенні мила. У цих двох випадках ми також проведемо етерифікацію у присутності соляної кислоти.
Заслуговують також на увагу бензилметанат(бензилформіат), бензилетанат(бензилацетат) та бензилбутанат(Бензилбутират). Всі ці ефіри утворюються з ароматичного бензилового спирту та відповідних карбонових кислот – метанової (мурашиної), етанової (оцтової) або бутанової (масляної).
Так як бензиловий спирт важко знайти у продажу, ми отримаємо його самі із продажного бензальдегіду, що використовується в парфумерії для створення аромату гіркого мигдалю.
На водяній бані при безперервному перемішуванні 30 хвилин грітимемо 10 г бензальдегіду з концентрованим розчином їдкого калі. (Обережно, луг викликає на шкірі опіки!)
В результаті реакції утворюються бензиловий спирт та калієва сіль бензойної кислоти:
2С 6 Н 5 -СНО + КОН = З 6 Н 5 СООК + З 6 Н 5 -СН 2 -ВІН
бензальдегід бензоат калію бензиловий спирт
Після охолодження додамо 30 мл води. При цьому бензоат калію розчиняється, а бензиловий спирт виділяється у вигляді олії, що утворює верхній шар. Відділимо його в ділильній лійці і нагріємо в нашому простому приладі для етерифікації із зазначеними вище карбоновими кислотами при додаванні сірчаної кислоти та кухонної солі. Отримані складні ефіри мають сильний запах жасмину і використовуються при виготовленні багатьох парфумів.
Препаративне одержання складного ефіру.
Один із складних ефірів отримаємо в досить чистому стані та у більшій кількості. Виберемо для цього метилсаліцилат- запашна речовина, що надає аромат олії барвінку.
Для цього нам знадобляться круглодонна колба на 50 – 100 мл, холодильник або саморобний пристрій для охолодження, що замінює його, ділильна лійка в якості приймача, вигнута скляна трубка, пальник і штатив з приладдям, а також водяна баня.
У круглодонну колбу помістимо 10 г саліцилової кислоти та 15 мл метанолу. (Обережно! Отрута!).
Охолодимо суміш холодною водою та обережно, малими порціями, приллємо 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. Закриємо колбу гумовою пробкою із вставленим до неї зворотним холодильником. Потім вміст колби грітимемо на киплячій водяній бані протягом 2 годин. Дамо реакційній суміші охолонути і виллємо її в чашку, що містить 100 мл холодної води, найкраще зі шматочками льоду. Розмішаємо, виллємо суміш у ділильну вирву і кілька разів енергійно струсимо. При цьому із суміші виділяється метилсаліцилат, який можна зібрати. Все ж таки отриманий таким чином продукт – від 5 до 10 г – ще містить домішки. Його можна очистити фракціонованою перегонкою. За наведеною методикою можна самостійно синтезувати в дещо більшій кількості та інші ефіри, однак у нас немає необхідності в цьому, тому що їх запах особливо приємний саме при сильному розведенні. Навпаки, у концентрованому стані часто мають неприємний їдкий запах.
Ми можемо переконатися в цьому, ополіскуючи кілька разів водою пробірки, в яких були отримані складні ефіри. Після промивання вони все ще пахнуть, і запах навіть стає ще приємнішим. Втім, самостійно синтезовані запашні речовини, звичайно, не можна використовувати для приготування фруктових есенцій – адже вони можуть бути забруднені домішками. Та й приготовлені нами духи, на жаль, поступатимуться за якістю фабричним, які зазвичай є дуже складними композиціями.
Запашні алканалі з мила.
Серед сучасних синтетичних запашних речовин особливе місце посідають вищі алканалі(альдегіди) та алканоли(Спирти), що містять від 7 до 20 атомів вуглецю. Вони мають характерний свіжий запах, який зазвичай злегка нагадує запах воску. Це дозволило створити на їх основі безліч нових композицій, що мають своєрідні фантазійні запахи.
Всесвітньо відомі духи – наприклад, французькі «Суар де Парі» та «Шанель № 5» – своїм ароматом завдячують саме цим сполукам. Подібні парфумерні вироби виготовляються й у НДР.
Вищі алканали та алканоли є важливими проміжними продуктами і виходять шляхом синтезу жирних кислот при дії на них водню під високим тиском. Алканалі утворюються також у забрудненому стані при спільній сухій перегонці солей жирних кислот із сіллю метанової (мурашиної) кислоти. Аналогічним чином ми вже отримували ацетон із сірого деревооцтового порошку.
Нагріємо кілька грамів дрібно нарізаного ядрового мила або краще готових мильних пластівців з приблизно рівною кількістю метанату (форміату) натрію у великій пробірці або маленькій колбочці. Пари, що виділяються, пропустимо через прямий холодильник і збиратимемо конденсат у приймачі.
При обережному нагріванні ми отримаємо світлий каламутний дистилят, що має приємний свіжий запах із відтінком запаху воску. У ньому поряд із водою та іншими речовинами міститься кілька вищих алканалів. Якщо ж нагрівати реакційну масу дуже сильно, утворюються продукти розкладання, що мають, навпаки, неприємний запах.
Фруктова есенція та ізовалеріанова кислота з ізоамілового спирту.
Наллємо в пробірку 3 мл 3-метилбутанолу-1, званого також ізоаміловим спиртом. (Обережно! Отрута!) Ретельно охолодимо вміст пробірки крижаною водою або принаймні дуже холодною водою. Потім обережно, малими порціями, додамо 5 мл концентрованої сірчаної кислоти. При цьому суміш набуває червоного відтінку. Якщо вона почорніє, то досвід не вдасться.
Одночасно знову зберемо прилад, який ми вже використовували для отримання метилсаліцилат. Наллємо в колбу розчин 10-12 г дихромату калію 15 мл води. Обережно, малими порціями (на відстані від себе!), додаватимемо до нього суміш із пробірки. При цьому почнеться бурхлива реакція, і одночасно ми виявимо спочатку слабкий запах, що нагадує банани, а пізніше інтенсивний фруктовий запах. Будемо близько години гріти колбу на киплячій водяній бані. При цьому рідина стане темно-зеленою. Після охолодження, відкривши колбу, ми відчуємо запах, що наводить зневіру валеріанки. Якщо тепер додати близько 25 мл води і провести перегонку з прямим холодильником, то ми отримаємо дистилят, що складається з декількох шарів. У водному шарі розчинена 3-метилбутанова, або ізовалеріанова кислота (довести кислу реакцію!). Над водним шаром зазвичай знаходиться шар легшої олії. Це ізопентилізопентанат (ізоамілізовалерат) – ізоаміловий ефір ізовалеріанової кислоти.
Хромова суміш – суміш дихромату калію та сірчаної кислоти – є сильним окислювачем. При її дії із ізоамілового спирту утворюється спочатку ізовалеріановий альдегіді далі з нього ізовалеріанова кислота. Складний ефір виходить в результаті реакції кислоти, що виникає, з ще непрореагував спиртом.
Ізовалерианова кислота є головною складовою настоянки з коренів валеріани і звідси отримала свою назву. Згадані альдегід та складний ефір знаходять застосування у парфумерії та при виготовленні фруктових есенцій.
Аромат бузку зі скипидару!
Блукаючи лісом, ми не раз бачили на стовбурах сосен надрізи, що нагадують риб'ячий хребет. Ми знаємо, що так видобувають живицю. Вона витікає з поранених місць і накопичується у маленьких горщиках, укріплених на стовбурах дерев. Живиця є важливою сировиною для хімічної промисловості. При перегонці з водяною парою вона поділяється на дистилят - живичний скипидар і залишок після його відгону - каніфоль, що використовується, зокрема, при паянні, як добавка при виготовленні паперу, у виробництві лаків, сургуча, кремів для взуття та для багатьох інших цілей. А скипидарчасто застосовують для розведення оліфи. Його головною складовою є пінен, що міститься також у багатьох інших ефірних оліях.
З запашних речовин сімейства терпенів піненмає далеко не найприємніший запах. Однак у майстерних руках хіміків він здатний перетворюватися на чудові запашні речовини з квітковим ароматом, які в природі містяться лише в дуже малих кількостях у дорогих ефірних оліях, що видобуваються з рідкісних кольорів. Крім того, з пінену у великих кількостях отримують камфору, що застосовується в медицині для виготовлення мазей, а також – як ми вже знаємо – у виробництві целулоїду.
Спробуємо самостійно отримати одну з найважливіших запашних речовин – спирт терпінеол,має запах бузку.
У колбу Ерленмейєра місткістю 100 мл наллємо 15 мл чистого, обов'язково живичного скипидаруі 30 мл азотної кислоти, попередньо вдвічі розведеною водою. Колбу закриємо пробкою із вертикальною скляною трубкою довжиною 20 см і поставимо в лазню з холодною водою.
Досвід проведемо у витяжній шафі або на відкритому повітрі, тому що можуть виділятися отруйні нітрозні гази. Тому колба обов'язково має залишатися відкритою! Витримаємо суміш два дні, якнайчастіше енергійно струшуючи її. Як тільки з'являться гази коричневого кольору та вміст колби розігріється, струшування потрібно припинити та охолодити колбу у мисці з холодною водою.
Після закінчення реакції вміст колби складається з двох шарів, причому обидва червонувато-коричневі. Верхній шар є в'язкою, пінистою масою. Він містить скипидар і терпін, що утворився з пінену в результаті приєднання до нього двох молекул води. азотна кислота, Що Утворює нижній шар, містить лише незначну кількість розчинних продуктів перетворення. Нейтралізуємо реакційну масу розведеним розчином соди (обережно – спінювання!) і відокремимо верхній шар олії. Для цього виллємо вміст колби в чашку та обережно вичерпаємо верхній шар ложкою. Можна також відсмоктати піпеткою нижній шар (Ні в якому разі не відсмоктувати ротом Розрідження в піпетці створюють за допомогою груші або водоструминного насоса. Найзручніше набирати рідину в піпетку шприцом (без голки), щільно з'єднаним з піпеткою шматочком гумового шланга. ).
Застосовувати ділильну вирву не варто, тому що верхній шар занадто в'язкий. Потім відокремлену в'язку масу з надлишком розведеної (приблизно 10%-ної) сірчаної кислоти грітимемо протягом години зі зворотним холодильником. Використовуємо при цьому такий самий простий прилад, як і при отриманні метилсаліцилат. Після охолодження нейтралізуємо знову розчином соди. При цьому ми відчуємо сильний запах бузку, на який все ж таки накладаються запахи скипидару, що не прореагував, і різних домішок. Весь процес відображається такою схемою: 
Технічний терпінеолзастосовується для віддушування мил, а ретельно очищений, стає незамінним компонентом багатьох духів.
Духи
Отже, ми синтезували і досліджували властивості цілого ряду запашних речовин. Однак, порівнюючи їхній запах з ароматом куплених у магазині дорогих парфумів, не можна не розчаруватися. Справа в тому, що фабричним духам аромат надає аж ніяк не одну речовину. Сучасні парфуми - продукт змішання безлічі композицій, кожна з яких знову-таки містить безліч запашних речовин як природного, і синтетичного походження. Наприклад, нова композиція із запахом бузку має наступний склад:
Терпінеол 11% Іланг-ілангова олія 1% Фенілетиловий спирт 11% Бувардія 1% Бузок 1094 11,5% Бензилацетат 1% Геліотропін 6,5% Амілкоричний альдегід 5% % Метилантранілат 0,2% Настій цибету 0,8%
Лише при змішуванні кількох подібних композицій виходять справжні парфуми. Для створення таких творів парфумерного мистецтва потрібний не лише багаторічний досвід, а й здатність до творчості, таланту художника.
З давніх-давен і досі загальновизнаним міжнародним центром, з якого поширюються нові моди в парфумерії, є місто Сюрен у Франції (Сюрен тепер - західне передмістя Парижа, розташоване на лівому березі Сени. - Прим. перекл.). Однак нині цінні синтетичні запашні речовини у дедалі більших кількостях вивозяться з НДР навіть у цю столицю парфумерії. Готові духи з НДР та Радянського Союзу теж не поступаються сьогодні всесвітньо відомим французьким маркам і мають великий попит на світовому ринку.
Тільки за часів наших прабабусь найулюбленішими були чисті або змішані квіткові аромати, наприклад бузок, троянд, нарцисів. Пізніше в моду увійшов запах орхідей, а в наші дні майже винятковою перевагою користуються фантазійні парфуми, що мають свіжий квітковий аромат зі слабким "тваринним" відтінком, що зближує запах парфумів із запахом шкіри людини. При виготовленні таких парфумів спочатку створюють так званий провідний запах, зазвичай, за допомогою природного або синтетичного цитрусового або бергамотового масла. Потім для розмаїття, з метою створення яскравого, виразного відтінку додають вищі альдегіди.
Не можна обійтися і без свіжого запаху зелені та для плавного переходу до нього – квіткового запаху. "Тваринний" запах, запах тіла забезпечується додаванням синтетичних речовин типу амбри та мускусу. Ці речовини, крім того, надають аромату стійкості. Вони сприяють тому, щоб леткі компоненти парфумів не зникали дуже швидко і довше трималися на шкірі чи сукні.
Насамкінець виготовимо самостійно парфуми за законами нинішньої моди.
Виготовимо парфуми.
Для створення провідного запаху знадобиться, перш за все, цитрусове масло, яке ми отримаємо зі шкірки лимонів чи апельсинів. Вона настільки багата на ефірні олії, що їх дуже легко виділити. Для цього досить механічно зруйнувати оболонку клітин, в яких міститься олія, і зібрати крапельки, що виділяються при цьому. З цією метою шкірку натріть на тертці, у протертому вигляді загорнемо в шматочок міцної матерії і ретельно видавимо. При цьому через тканину просочується каламутна рідина, що складається з води та крапель олії. Змішаємо приблизно 2 мл цієї рідини з 1 мл дистиляту, отриманого нами з мила. Останній містить вищі альдегіди жирного ряду і має освіжаючий запах, що трохи нагадує запах воску.
Тепер нам знадобиться ще квітковий відтінок. Ми створимо його, додаючи до суміші 2-3 краплі конвалії або синтезованих нами речовин - ізопентілсаліцилат(ізоамілсаліцилат) або терпінеола. Крапелька (у буквальному сенсі) метилсаліцилату, кминової олії, а також невелика добавка ванільного цукру покращують аромат. На закінчення розчинимо цю суміш у 20 мл чистого (не денатурованого) спирту або в крайньому випадку в рівному обсязі горілки і наші парфуми будуть готові. Хоча вони мають приємний аромат, все ж таки навряд чи варто ними душитися, тому що їм важко конкурувати з фабричними духами. Читач може спробувати самостійно підібрати склад інших парфумів, використовуючи описані вище та отримані ним запашні речовини.
Висновок
Навряд чи існують у природі речовини, які не мають запаху. Камені, дерево, матеріали, про які ми звикли думати, що вони не мають запаху, у відповідних умовах свій запах виявляють. Однак багато хто не відчуває або не звертає уваги на деякі навколишні запахи.
Література
1. Войткевич З. А. «Зв'язок між структурою запашних речовин та його запахом» // Журнал Всесоюзного хімічного суспільства їм. Д. І. Менделєєва. – 1969. – № 2. – С. 196-203.
2. Войткевич С. І. «Хімія та технологія запашних речовин СРСР» // «Олійна промисловість». – 1967.-№ 10.-С. 36-40.
3. Каспаров Г. Н. «Основи виробництва парфумерії та косметики». - 2-ге вид., перераб. та дод. - Москва, «Агропроміздат», 1988.
4. Самсонов З. М. «Як сприймаються запахи» // «Наука життя й». – 1988. – № 4. – С. 12-18.
5. Фрідман Р. А. «Парфумерія та косметика». - Москва, "Харчова промисловість", 1975.
6. Хейфіц Л. А., Дашунін В. М. «Запашні речовини та інші продукти для парфумерії». - Москва, "Хімія", 1994.
7. «Хімічна енциклопедія: 5 т.» – «Москва», «Радянська енциклопедія», 1988. – Т. 1.
8. Шулов Л. М., Хейфіц Л. А. «Запашні речовини та напівпродукти парфумерно-косметичних виробництв» - Москва, «Агрохіміздат», 1990.
9. Матеріали сайту http://alhimik.ru
10. Матеріали сайту http://ermine.narod.ru