DL-薄荷醇的制法和作用机制

简介

DL-薄荷醇又称薄荷脑，是存在于薄荷类植物或薄荷油中的一种饱和环萜醇，具有独特的薄荷香味与清凉作用，广泛应用于食品、药品和化妆品等领域[1]。当其涂抹在皮肤或黏膜上时，可刺激瞬时受体电位通道开放引发胞内钙内流，通过相应的神经联系，使人体验到明显的凉爽感觉。研究表明，DL-薄荷醇亦具有消炎止痛、改善主观鼻腔通畅性、改变皮肤血流量和减轻口渴感觉等作用[2]。

图1 DL-薄荷醇的结构式。

合成

图2 DL-薄荷醇的合成路线[3-4]。

方法一：在室温下向搅拌的MOM标记的戊基内酯（0.12克，0.17毫摩尔）在THF/MeOH（1.2毫升：0.6毫升）中的溶液中加入CSA（0.40克，1.7毫摩尔）。将反应混合物在室温下搅拌11小时。小心加入饱和NaHCO3水溶液（1mL），将反应混合物冷却至0℃。用乙醚（10mL）稀释反应混合物，从粗混合物中分离有机层。干燥有机层，真空除去，然后用快速色谱法（2∶1己烷/EtOAc）纯化，得到呈白色固体的戊基内酯（33.6mg，92%）。这是在Bransted酸条件下使用MOM脱保护的一般步骤获得的。使用受保护的醇（0.07g，0.11mmol），在通过柱色谱（4:1己烷/EtOAc）纯化后，获得白色固体形式的目标化合物DL-薄荷醇（14mg，84%）。合成路线如图2所示。

方法二：在0℃下向MOM标记的戊基内酯（0.14 g，0.20 mmol）在无水CH2Cl2（0.4 mL）中的搅拌溶液中加入丁硫醇（44.3微升，0.40 mmol），然后加入ZnBr2（0.135 g，0.60 mmol。将反应混合物加热至室温并搅拌1小时。将反应混合物用CH2Cl2（5mL）稀释，冷却至0℃并用饱和NaHCO3水溶液（2mL）猝灭。粗混合物通过硅藻土过滤。将滤液分离成有机层和水层。干燥有机层，在减压下除去CH2Cl2，通过快速色谱法（2∶1己烷/EtOAc）纯化原油，得到白色固体形式的戊基内酯（39mg，91%）。这是在路易斯酸条件下使用MOM脱保护的一般步骤获得的。使用受保护的醇（0.2g，0.31mmol），在通过柱色谱（10:1己烷/EtOAc）纯化后，获得白色固体形式的目标化合物DL-薄荷醇（43mg，89%）。合成路线如图2所示。

图3 DL-薄荷醇的合成路线[5]。

催化测试在80°C下在搅拌不锈钢高压釜中进行，使用0.1-1.6 MPa范围内的H2压力、0.5 mL柠檬醛（1）和0.05 g催化剂在5 mL溶剂（甲苯、叔丁醇、THF、2-Me-THF、对二甲苯）中进行。反应产物的分析用配备有50米长的毛细管WCOT熔融二氧化硅CP蜡58（FFAP）CB柱的气相色谱仪HP 9870进行。DL-薄荷醇，产率9.6%。合成路线如图3所示。

作用

研究表明，DL-薄荷醇在高温环境下提高运动能力的可能生理和心理机制，除了减轻热感觉外，还可能与改善呼吸、镇痛、改善运动神经元募集、提高唤醒和自我感觉变化等作用有关[6]。由于这些特点，DL-薄荷醇常被应用于高温运动项目的各种冷却措施中，为运动员进行降温处理，其在高温运动领域具有广阔的应用前景。

作用机制

现有研究对高温环境下DL-薄荷醇作用机制的探讨不够深入与完善，仍需进一步的实验跟进。目前研究多集中于观察薄荷醇在呼吸以及热感觉、热舒适度和RPE等主观感觉上的作用，未来可更多关注其在镇痛、唤醒和神经兴奋激活等方面的效果，深入到具体的分子机制，并结合动物实验验证这些机制是否在改善高温环境运动表现中发挥作用[7]。综上，DL-薄荷醇因其独特的“凉爽”特性，正逐渐受到高温环境运动领域的青睐，探索并制定适合不同高温环境运动场景的薄荷醇应用方案，确定其可能的生理与心理作用机制，对于改善运动表现具有重要意义。

参考文献

[1] X. You, Y. Cai, C. Xiao, L. Ma, Y. Wei, T. Xie, L. Chen, H. Yao, Stereoselective Synthesis of 2-Deoxythiosugars from Glycals, Molecules 27(22) (2022) 7979.

[2] P. Kumar, C.S. Chanotiya, L. Bawitlung, A. Yadav, P. Kumar, A. Pal, A.K. Shasany, P. Mohapatra, P.K. Rout, Exploitation of Liquid CO2 Based Greener Process for Valorization of Citronellal-Rich Essential Oils Into Flavor Grade (-)-Menthol Using Novel Sn/Al-B-NaYZE Composites, Waste Biomass Valorization  (2022) Ahead of Print.

[3] L. Yang, High-dryness sanitary napkin and production process thereof [Machine Translation], [NAME NOT TRANSLATED], Peop. Rep. China . 2022.

[4] Z. Zhu, H. Zhang, P. Wang, Y. Yu, A kind of antibacterial shade curtain fabric preparation method [Machine Translation], Haining D E Sun-shading Technology Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2022, p. 6pp.

[5] W. Fan, W. Chu, Y. Li, L. Han, P. Li, H. Tian, M. Lai, X. Ji, Synthesis, Characterization and Thermal Behavior of N-Substituted Pyrrole Esters, ChemistrySelect 7(44) (2022) e202203722.

[6] R. Wu, Q. Dong, Z. Che, H. Wang, J. Cao, F. Cao, E. Su, Green and Efficient Simultaneous Enrichment and Separation of Multiple Valuable Bioactive Compounds from Agricultural Waste Ginkgo biloba Exocarp Using a Two-Phase Deep Eutectic Solvent System, ACS Sustainable Chem. Eng.  (2022) Ahead of Print.

[7] B. Wang, J. Lian, M. Jing, H. Lu, Synthesis of Eco-Friendly Carbon Dots as Self-Repairing Additives of Polyalphaolefin by Means of a Green Solvation Effect, Langmuir  (2022) Ahead of Print.