KARVON ENANTİYOMERLERİNİN KOKU BİLEŞİKLERİNDE KULLANIMI

Transkript

1 KARVON ENANTİYOMERLERİNİN KOKU BİLEŞİKLERİNDE KULLANIMI HAZIRLAYAN: Nilay TEKER 18 ŞUBAT

2 İzomer Kavramı Kirallik ve optikçe aktiflik Kiral bileşiklerin canlı sistemlerindeki önemi Kiral bileşikleri nasıl elde ederiz? Kiral bileşiklerin kullanım alanları Parfüm sanayi ve koku Parfüm sanayinde kullanılan uçucu yağlar içerisinde bulunan bileşikler Karvon, karvonun yapısı ve bazı özellikleri Karvon enantiyomerleri neden farklı kokar? Karvon kaynakları ve kullanım alanları Karvonun kimyasal sentezi Teşekkür Kaynaklar 2

3 İZOMER KAVRAMI İzomerler, aynı molekül formülüne sahip olan farklı bileşiklerdir. Bağlanma düzenine göre ikiye ayrılır: 1) Bağlanma düzenleri farklı ise yapı izomeri; 2) Bağlanma düzenleri aynı fakat uzaydaki düzenlenmeleri farklı ise stereoizomer olarak adlandırılır. Stereoizomerler, a) Konformasyonel izomerler b) Konfigürasyonel izomerler i) Geometrik izomer -cis,trans ii) Optik izomer -Enantiyomer -Diastereomer şeklinde sınıflandırılır. 3

4 KİRALLİK Ayna görüntüsü ile üst üste çakışmayan yapılara kiral (asimetrik) denir. Ayna görüntüsüyle üst üste çakışmayan, molekül formülü aynı uzaydaki yönelimi farklı olan iki konfigürasyon izomerine enantiyomer denir. 4

5 Enatiyomerlerin; Erime ve kaynama noktaları, Yoğunlukları, Çözünürlükleri, Kırılma indisleri, Spektroskopik özellikleri aynıdır. 5

6 OPTİKÇE AKTİFLİK Kiral bir molekülün düzlem polarize ışığın düzlemini çevirme özelliğine optikçe aktiflik denir. 6

7 Canlı sistemlerin kiral olma özelliğinden dolayı enantiyomerler bu sistemlerde iki farklı şekilde etki gösterirler. 7

8 Enantiyomerler birbirlerinden farklı etki gösterebilir (R)-(+)-Propranolol gebelik önleyici (S)-(-)-Propranolol hızlı kalp atışında β-bloker 8

9 Enantiyomerlerden biri aktif diğeri inaktif etki gösterebilir (R,R)-Kloroamfenikol antibakteriyel özellik (S,S)-Kloroamfenikol inaktif özellik 9

10 1950 lerin sonu 60 ların başında rasemat olarak kullanılan talidomid tarihteki en korkunç tıbbi trajedinin adıdır. Talidomid in her iki enantiyomeri de farklı sedatif etki gösterir. (-) enantiyomeri ceninlerde deformasyona sebep olur. Ne yazık ki bu ilaç klinik olarak her iki enantiyomerin eşit karışımının bulunduğu rasemat olarak kullanılıyordu. 10

11 (S)-(-)-talidomid Teratojenik 11

12 KİRAL BİLEŞİKLERİ NASIL ELDE EDERİZ? Enantiyomerik olarak saf kiral bileşiklerin eldesinde kullanılan metotlar kullanılacak başlangıç maddesinin türüne bağlı olarak üç grupta toplanır: 1 - Doğal kaynaktan elde etme, 2- Rasematların rezolüsyonu ile elde etme, 3- Prokiral bileşiklerin asimetrik sentezlerde kullanılması ile elde etme. 12

13 1-DOĞAL KAYNAKTAN ELDE ETME Bu yöntemde kiral bileşik, doğal bir kaynaktan doğrudan uygun bir yöntemle izole edilir yada izole edilen kiral bir ön madde üzerinde kimyasal değişiklikler yapılarak elde edilir. Örneğin steroid sentezi için sisal bitkisinden elde edilen hecogenina gibi uygun bir başlangıç maddesi varken sentetik yolu seçmek uygun değildir. Sisal Bitkisi Hecogenina Steroid 13

14 2-RASEMATLARIN REZOLÜSYONU İLE ELDE ETME Herhangi bir kiral etkinin olmadığı durumda kimyasal reaksiyonlarla kiral olmayan bileşiklerden kiral bileşikler rasemat şeklinde elde edilir. Rasemik bir karışımın çeşitli yöntemler kullanarak enantiyomerlerine ayrılması işlemine yarılma (rezolüsyon) denir. Rasemik olarak oluşan enantiyomerler aşağıdaki yöntemler kullanılarak birbirinden ayrılır: Mekanik ayrıştırma ile, Diastereomerlerine dönüştürme ile, Kromatografik yöntemler ile, Biyokimyasal ayrıştırma ile, Kinetik rezolüsyon ile, 14

15 3-PROKİRAL BİLEŞİKLERİN ASİMETRİK SENTEZLERDE KULLANILMASI İLE ELDE ETME Asimetrik sentez, prokiral bir bileşiğin kiral ortamlarda (çözücüden veya katalizörden gelen) farklı davranmasından yararlanarak farklı miktarlarda izomer oluşması esasına dayanır. 2-Bütanonun indirgenmesi 2,2-dimetil siklopentanon indirgenmesi 15

16 KİRAL BİLEŞİKLERİN KULLANIM ALANLARI İlaç Biyokimya Gıda Parfüm 16

17 PARFÜM SANAYİ VE KOKU Parfüm Per-Fume Koku 17

18 PARFÜM SANAYİNDE KULLANILAN UÇUCU YAĞLAR İÇERİSİNDE BULUNAN BİLEŞİKLER 1. Esterler: Benzoik, asetik, salisilik ve tarçın asidi esterleri; 2. Alkoller: Linalool, geraniol, sitronellol, terpineol, mentol, borneol; 3. Aldehitler: Sitral, sitronellal, benzaldehit, sinamaldehit,vanilin; 4. Asitler: Benzoik, izovalerik asit; 5. Fenoller: Eugenol, timol, karvakrol; 6. Eterler: Ekaliptol, safrol; 7. Laktonlar: Kumarin; 8. Terpenler: Pinen, limonen, sedren; 9. Hidrokarbonlar: Simen, feniletilen; 10. Ketonlar: KARVON, menton, pulegon, kamfor 18

19 KARVON Karvon, kimyon, dereotu ve yeşil nanenin bir bileşenidir. Kuzey ve Orta Avrupa, Sibirya, İran, Hindistan, Kuzey Afrika ve Türkiye gibi ülkelerde karvon içeren bitkiler yetiştirilir. 19

20 KARVON ENANTİYOMERLERİNİN YAPISI (R)-(-)-Karvon / L-Karvon (S)-(+)-Karvon / D-Karvon 20

21 KARVON ENANTİYOMERLERİNİN BAZI ÖZELLİKLERİ LAEVO KARVON (5R)-2-metil-5-(1-metiletenil)-2- sikloheksen-1-on (R)-(-)-Karvone / L-Karvone ,21756 g/mol C 10 H 14 O Alkol, Sabit Yağlar, Propilen Glikol Gliserin, Su Renksiz, soluk sarı şeffaf sıvı Naneli Orta 0,955-0,960 g/cm3 1,495-1, C 25,2 C [α] D = (-)-61 DEXTRO KARVON (5S)-2-metil-5-(1-metiletenil)-2- sikloheksen-1-on (S)-(+)-Karvone / D-Karvone ,21756 g/mol C 10 H 14 O Alkol, Sabit Yağlar, Propilen Glikol Gliserin, Su Renksiz, soluk sarı şeffaf sıvı Baharatlı Orta 0,956-0,960 g/cm3 1,495-1, C 25,2 C [α] D = (+)-61 21

22 BEYİNDE KOKUNUN ALGILANMASI Doğru koku molekülleri doğru reseptörlere bağlandığında koku algılanır kadar faklı kokuyu ayırt edebiliyoruz. Koku belleği görsel ve işitsel hafızadan farklı olarak daha uzun süreler boyunca kalıcıdır. GERÇEKTEN DE BU TESPİT DOĞRU MU? 22

23 KARVON ENANTİYOMERLERİ NEDEN FARKLI KOKAR? (R)-(-)-Karvon nane; onun ayna görüntüsü olan (S)-(+)-Karvon ise kimyon kimyon ve dereotu gibi kokar. Neden? Nane gibi mi? Kimyon, dereotu gibi mi? 23

24 (S)-(+)-KARVON Kimyon Kimyon bir veya iki yıl yaşayan bir bitki türüdür. %3-7 yağ oranına sahiptir. Kimyon tohumu yağının bileşenleri ; (+)-Karvon (%50-75), (+)-Limonen (%25-30), Az miktarlarda da mirsen, beta karyofilen, thujen, anetol ve pinen içerir. Kimyon; salça, et ürünleri, şekerleme, turşu, peynir, çavdar ekmeğinin tatlandırılmasında ve nefes tazeleyici olarak kullanılır. Ayrıca Hollanda da patates depolama sırasında çimlenmeyi önlemede kullanılır. 24

25 (S)-(+)-KARVON Dereotu Dereotu bir yıl yaşayan dayanıklı bir bitkidir. Anavatanı Anadolu ve Akdeniz havzasıdır. İspanya, Portekiz, İtalya nın kıyı şeridi ve Kuzey Avrupa da yetişir. %2,3-3,5 yağ oranına sahiptir. Dereotu tohumu yağının bileşenleri; (+)-Karvon (%40), (+)-Limonen (%32), Fellandren (%20). Kek, hamur işi, çorba, salata, patates, et, turşu gibi ürünleri tatlandırmada kullanılır. 25

26 (R)-(-)-KARVON Yeşil nane Yeşil nane uzun yıllar yaşayan dayanıklı bir bitkidir. Anavatanı Akdeniz havzasıdır. %0,8-1,8 arasında yağ oranına sahiptir. Yeşil nane yağının bileşenleri ; (-)-Karvon (%60-70), (-)-Limonen (%8-15) içerir. Hava tazeleyici ürünlerde, naneli sakızlarda, diş macunu, farmasötik preparatlarda, tonik özellikte kozmetik ürünlerde ve ayrıca alınacak izinlerle ABD Çevre Koruma ajansı tarafından bir pestisit olarak sivrisinek kovucu olarak kullanılacaktır. 26

27 KARVONUN KİMYASAL SENTEZİ Karvon 1841 yılına kadar izole edilmiş saf bir bileşik değildi. Karvol veya limonen gibi bir yapısının olduğu tahmin edilmekteydi. Yapısı 1894 yılında Wagner tarafından aydınlatılmıştır yılında yayımlanan D-Limonen den L-Karvonun sentezi iki basamakta gerçekleşir. İlk adımda D-Limonen nitrozil klorür ile L- Karvoksim e; ikinci adımda ise bir asit vasıtasıyla L-Karvon a dönüşür. 27

28 1957 yılında Linder ve Greenspan limonen monoksitten bu terpenoiti üretti yılında Waida ve Terauchi L-Karvon u sentezledi yılında Shono, Yokoyama ve Nitta alfa-pinenden L- karvon sentezledi. 28

29 1994 yılında Kutty, Braddock ve Sadler düşük yoğunluklu sodyum sitrat-su tamponunda D-Limonenin oksidasyonu ile D-Karvon, karveol, limonen oksit ve linalool elde etti yılında Silva, Patitucci, Bizzo D Elia ve Antunes PdCl 2 / CuCl 2 /O 2 kullanarak Wacker Oksidasyonu ile cis karvil asetat, transkarvil asetat, trans-karveol, karvon ve alfa-terpinil asetatla sonuçlanan ürünler elde etti. 29

30 TEŞEKKÜRLER 30

31 KAYNAKLAR Handbook of Chiral Chemicals edited by David J.Ager Food Chemistry 95 (2006) Asymmetric Synthesis edited by R.A.Aitken Royals,E.E., Hornes, S.E. Journal American Chemical Society 1951, 73, 5856 Shono, T., Nishiguchi, I., YokoyamaT., Nitta N. Chemistry Letters 1975,