Cheminė kvapniųjų junginių prigimtis
XIX ir XX amžiuje susidomėta chemine kvapniųjų medžiagų sudėtimi. Ištyrus, kokie junginiai įeina į eterinių aliejų sudėtį, pradėta šiuos junginius sintetinti.
Uoslės receptoriai sugeba atpažinti įvairius kvapus. Kvapui turi įtakos junginių cheminė sudėtis bei jų struktūra. Neretai tos pačios sudėties izomeriniai junginiai kvepia skirtingai. Pvz., izomerai 3,7-dimetil-2,6-oktadien-1-olis: geraniolis (1) – trans izomeras pasižymi rožiniu kvapu, o nerolis (2) – cis izomeras – rožiniu-apelsininiu.
Kvapnieji junginiai priklauso įvairioms cheminių junginių grupėms. Kvapas priklauso tiek nuo anglies grandinės ar žiedo ilgio bei struktūros, tiek nuo nesočių jungčių bei įvairių osmoforinių grupių buvimo bei jų padėties molekulėje. Grupės, suteikiančios junginiui kvapą, vadinamos osmoforais.
Malonų kvapą suteikiantys osmoforai:
Nemalonų kvapą suteikiančios osmoforinės grupės:
Iš junginio struktūros numatyti, kokį jis skleis kvapą, yra labai sunku. Skirtingos cheminės sudėties junginiai gali turėti ir labai panašų kvapą. Pvz., nitrobenzenas (3) ir benzaldehidas (4) – abu turi migdolinį kvapą, labai panašiai kvepia amberinis muskusas (5) ir makrociklinis cibetonas (6).
Būna ir atvirkčiai, kai vienodos sudėties izomerai kvepia skirtingai. Pvz., geraniolis (1) ir nerolis (2).
Pagal osmoforines grupes, esančias junginiuose, kvapniuosius junginius galima priskirti cheminių junginių grupėms: angliavandeniliai, halogeninti angliavandeniliai, alkoholiai, aldehidai, ketonai, esteriai ir laktonai, eteriai, terpenai.
Angliavandenilių atstovai
Malonų kvapą skleidžia nedaug angliavandenilių. Tai limonenas (7) – apelsinų kvapo, mentanas (8) – mėtų kvapo, – difenilmetanas (9) – snapučių-apelsinų kvapo, dažnai naudojamas tualetinių muilų gamyboje.
Halogeninti angliavandeniliai
Pagrindinis atstovas β-bromstirenas (10) turi intensyvų hiacintų kvapą.
Alkoholių atstovai
Maloniu kvapu, tačiau neintensyviu, pasižymi nemažai alkoholių atstovų. Tai dažniausiai linijiniai ir šakoti riebieji alokoholiai (C6-C14), turintys nesočių jungčių arba be jų. Kaip taisyklė, parfumerinėms kompozicijoms nesuteikia charakteringo kvapo, bet priduoda gaivumo, šviežumo. Tai:
• pelargono alkoholis (1-nonanolis, CH3(CH2)7CH2OH), ir jo esteriai, įeina į citrusinių eterinių aliejų sudėtį, turi rožių kvapą;
• laurilo alkoholis (1-dodekanolis, CH3(CH2)10CH2OH) pasižymi tuberozės, žibuoklių kvapu, naudojamas gėlių kvapų kompozicijose;
• 1-heksanolis (C6H13OH) randamas obuolių, žemuogių, pelargonijų, žibuoklių, levandos, kvapniose kompozicijose, turi vaisinį-riebų kvapą;
• 2-oktanolis (11) turi šviežią, citrusinį kvapą, su rožiniu atspalviu.
Ženklią kvapniųjų alkoholių grupę sudaro cikliniai ir acikliniai terpenai (žiūr. terpenai).
Malonų kvapą turi nemažai alkilarilinių alkoholių, be to jie naudojami esterių sintezei. Tai:
• benzilo alkoholis (12), naudojamas pats arba esterių pavidale (acetatas, cinamono esteris);
• anyžių alkoholis (13) (4-metoksifenilmetanolis) randamas daugelio gėlių eterinių aliejų sudėtyje. Šviežiai nudistiliuotas turi jazminų kvapą, pastovėjęs – migdolų. Naudojamas gėlių parfumerinėse kompozicijose bei maistinėse esencijose;
• β-feniletilo alkoholis (14). Randamas rožių, pelargonijų, karčių apelsinų, hiacinto, migdolų medžio eteriniuose aliejuose. Naudojamas saldžiose kompozicijose. Dėl atsparumo šarmuose dažnai naudojamas muilų parfumavimui.
Aldehidų atstovai
Aldehidai plačiai naudojami parfumerinėse kompozicijose bei kaip žaliava kvapniųjų junginių sintezei. Chemiškai nėra atsparūs, lengvai oksiduojasi, polimerinasi, dalyvauja kondensacijos reakcijose. Alkoholiniuose tirpaluose yra atsparesni.
Aldehidų kvapas yra panašus į atatinkamų alkoholių kvapą, tik gerokai stipresnis, nes aldehidinė grupė yra stipresnis osmoforas nei alkoholinė. Žemesni aldehidai turi erzinantį kvapą, ilgėjant grandinei, kvapas darosi malonesnis. Junginiai, turintys 8-12 anglies atomų, turi malonų gėlių kvapą.
Bendra aldehidų formulė:
CH3(CH2)nCHO
n = 6 – kaprilo aldehidas (oktanalis) turi vaisių kvapą;
n = 7 – pelargono aldehidas (nonanalis) turi rožių kvapą;
n = 10 – laurino aldehidas (dodekanalis) turi žibuoklių, tuberozės, gardenijos kvapą.
Ilgėjant grandinei, kvapas silpnėja. Šakoti aldehidai turi stipresnį ir malonesnį kvapą nei to paties ilgio linijiniai junginiai. Pvz., 14 anglies atomų aldehidas – miristino aldehidas (15) turi gerokai silpnesnį kvapą nei jo izomeras 2,6,10-trimetilundekanalis (16).
Didelę įtaką kvapui turi nesočios jungtys. Įvedus į aldehido molekulę dvigubąsias jungtis, kvapas suintensyvėja, ir jame labiau vyrauja gėlių tonacijos.
Alkilariliniai bei ariliniai alkoholiai:
• benzaldehidas turi charakteringą migdolų kvapą, dažniausiai naudojamas maistiniams kvapams;
• 4-metilbenzenkarbaldehidas (17) turi gėlių kvapą;
• 4-hidroksi-3-metoksibenzenkarbaldehidas (18), – vanilinas, priduoda kompozicijoms saldų kvapą.
• ciklamalis (ciklameno aldehidas) (19) – labai vertinamas sintetinis kvapnusis junginys, naudojamas gėlinėse kompozicijose;
• p-izopropilbenzaldehidas (20) (vadinamas heliotropinu) ir piperonalis
(21) turi stiprų gėlių-žalumynų kvapą.