摘要：無環(huán)單萜類化合物是一類有價值的化合物，對香精和香料工業(yè)很有用[1]。其中有C-6不飽和單萜醇，即芳樟醇、香葉醇、橙花醇和β-香茅醇。這些物質(zhì)表現(xiàn)出令人愉快的氣味特性，在許多植物的精油中普遍存在，并且具有藥理學(xué)和生理學(xué)上的活性。因此，值得注意的是，特別是芳樟醇和香葉醇，不僅可以激活嗅覺受體，還具有其他生理活性，例如作為抗癌劑[2，3]。然而，對這一物質(zhì)組的代謝衍生物的感官特征的系統(tǒng)闡釋非常有限，因為直到今天，大多數(shù)工作都集中在基本的無環(huán)單萜化合物上。我們的研究表明，這一系列代謝物是氣味活躍的化合物，有時會表現(xiàn)出特別令人愉快的氣味[4, 5]。在我們的研究過程中，我們從各自的單萜醇及其相應(yīng)的醋酸鹽開始，通過不同的合成策略，共產(chǎn)生了24種含氧衍生物，并對其嗅覺特性進行了描述。具體來說，我們對這些化合物的氣味質(zhì)量、在空氣中的相對氣味閾值（OT），以及每個單一物質(zhì)在人類感官上的潛在個體間差異進行了測試。最后，建立了一個全面的物質(zhì)庫，包括各自的保留指數(shù)數(shù)據(jù)（RI值）以及質(zhì)譜和核磁共振數(shù)據(jù)，以幫助今后對這一具有感官吸引力的物質(zhì)類別進行分析研究。

前言

除了是芳香化合物外，芳樟醇、香葉醇、橙花醇和香茅醇還具有一些藥理學(xué)和生理學(xué)特性。薰衣草植物中的芳樟醇能增強中樞神經(jīng)系統(tǒng)中GABAA受體的調(diào)節(jié)活動；這種機制應(yīng)該是誘導(dǎo)人類睡眠和平衡作用的基本原理[6]。同樣，存在于檸檬香脂中的橙花醇在小鼠中顯示出抗焦慮的作用[7]。棕櫚草中的香葉醇是一種植物性驅(qū)蟲劑，對蚊子特別有效[8]。β-香茅醇是檸檬草葉的主要成分，顯示出血管擴張的作用，因此被認為是一種降血壓劑[9]。這些單萜類化合物和它們的乙酸酯以前已經(jīng)根據(jù)它們的氣味特征進行了研究，但沒有全面地將這些氣味特性與它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。此外，這些化合物在植物和動物中的代謝衍生物也得到了研究[10, 11]。主要的代謝途徑包括這些單萜類化合物的C-8羥基化，產(chǎn)生8-羥基化合物，進一步氧化為相應(yīng)的8-羧基衍生物。由于缺乏這些代謝物的商業(yè)供應(yīng)，本工作旨在合成總共24個C-8含氧化合物，并使用氣相色譜-醇類測定法（GC-O）確定它們在空氣中的氣味質(zhì)量和氣味閾值（OT）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些衍生物中的大多數(shù)都能引起不同的氣味[4, 5, 12]。因此，我們用比較的方法建立了一個結(jié)構(gòu)-氣味關(guān)系研究，包括所有上述的單萜類化合物、它們的醋酸鹽和它們的衍生物，突出了影響這類物質(zhì)的氣味質(zhì)量和效力的主要結(jié)構(gòu)特征和功能團。

實驗材料與方法

合成路線

一般的合成途徑見圖1。合成所需的化學(xué)品購自Sigma-Aldrich或Fischer Scientific。記錄了包括核磁共振譜（1H和13C）、質(zhì)譜以及保留指數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并在Elsharif, Banerjee [4], Elsharif and Buettner [5], Elsharif and Buettner [12]中進行了描述。

圖1：含氧衍生物的一般合成途徑

氣味質(zhì)量和氣味閾值的評估

根據(jù)Czerny, Brueckner[13]的程序，使用GC-O測定空氣中的氣味質(zhì)量和閾值，有五位小組成員參與，他們是來自埃朗根大學(xué)的訓(xùn)練有素的志愿者。每個小組成員在不同的日子里對不同的毛細管柱（DB-FFAP和DB-5）上的化合物進行反復(fù)評估。小組成員被要求將他們的感官印象與內(nèi)部開發(fā)的風(fēng)味語言聯(lián)系起來。

結(jié)果與討論

表1（單萜醇及其含氧衍生物）和表2（單萜醋酸鹽及其含氧衍生物）顯示了至少有60%的小組成員感知到的氣味屬性的比較，以及作為小組成員個人閾值的幾何平均值計算的小組氣味閾值。  我們發(fā)現(xiàn)，母體單萜醇及其8-羥基衍生物引起了類似柑橘的新鮮氣味屬性（表1）。只有兩種8-氧代衍生物，8-氧代芳樟醇和8-氧代香茅醇表現(xiàn)出類似的氣味屬性，即柑橘類和新鮮。另一方面，8-氧代香葉醇和8-氧代橙花醇表現(xiàn)出一種脂肪的、發(fā)霉的氣味。該組的所有8-羧基衍生物都是無味的，唯一的例外是8-羧基橙花醇，它引起了一種脂肪的、蠟質(zhì)的氣味。母體單萜醇的氣味效力比其相應(yīng)的含氧衍生物的氣味效力高得多。盡管在C-8處增加的OH基團保留了母體單萜醇的柑橘類氣味，但它極大地降低了它們的效力。對于8-氧代香葉醇和8-氧代橙花醇來說，醛基使其氣味變成了霉味。在芳樟醇、香葉醇或香茅醇中加入C-8羧基，則產(chǎn)生無味的物質(zhì)?？偨Y(jié)一下。1）C-1或C-3的OH基團負責(zé)柑橘類氣味和母體單萜的低OT，2）C-8的額外OH只保留了氣味屬性，而不是效力，3）C-8的OH氧化為相應(yīng)的醛基，通常將氣味變成霉味和脂肪味，4）醛進一步氧化為相應(yīng)的酸導(dǎo)致無味的化合物。

母體的單萜類醋酸鹽引起了與其單萜類醇密切相關(guān)的類似的氣味特征（柑橘類），唯一的例外是乙酸橙花酯，它聞起來有甜味和酚味（表2）。同樣，8-羥基乙酸酯也會產(chǎn)生類似柑橘的肥皂味。8-氧代甘油酯和8-氧代檸檬酸酯被認為是脂肪、霉味和腐爛、發(fā)霉的。有趣的是，所有的8-羧基醋酸鹽都被發(fā)現(xiàn)是氣味活躍的化合物，唯一的例外是8-羧基香茅酯。專家組將它們的氣味描述為：8-羧基芳樟乙酸酯為脂肪味，8-羧基香葉乙酸酯為甜味和椰子味，8-羧基橙花乙酸酯為青滋香。

研究結(jié)果可歸納如下。1）C-1或C-3的醋酸酯基團使氣味效力降低至少5倍，但保留了母體單萜醇的柑橘氣味，只有乙酸橙花酯除外；2）在C-8添加一個OH-基團，增強了柑橘的氣味，效力增加。3）C-8醛基導(dǎo)致8-氧代甘油酯和8-氧代檸檬酸酯出現(xiàn)霉味，以及4）醋酸鹽C-8的酸基誘發(fā)了柑橘味以外的氣味屬性，但氣味效力進一步增加。值得注意的是，在使用以下化合物的個體中，觀察到了單一的無嗅癥案例，即給受試者嗅聞8-羥基橙花醇、乙酸橙花酯和8-羥基橙花乙酸酯。

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