Zimtaldehyd
Zimtaldehyd (3-Phenyl-2-propenal) ist eine organische chemische Verbindung und ein α,β-ungesättigter aromatischer Aldehyd. Er ist der Aldehyd der Zimtsäure und gehört zu den Phenylpropanoiden. Zimtaldehyd bildet eine gelbliche, ölige, intensiv nach Zimt riechende, brennend schmeckende Flüssigkeit. Er ist der Hauptaromastoff der Zimtrinde und wurde erstmals im Jahre 1834 aus Zimtöl isoliert. Verwendung findet Zimtaldehyd als Riechstoff in der Parfümherstellung, als Duftstoff in Kosmetika und als Gewürz.
Geschichte
Zimtaldehyd wurde 1834 von Jean-Baptiste Dumas und Eugène-Melchior Péligot aus Zimtrindenöl isoliert.<ref name="Dumas">J.-B. Dumas, E. Peligot: Sur l’Huile de Cannelle, l’Acide Hippurique, et l’Acide Sébacique in Ann. Chim. Physique 57 (1834) 305–334.</ref> Die erste Synthese gelang 1856 Luigi Chiozza<ref name="Chiozza">L. Chiozza: Sur la production artificielle de l´essence de cannelle in Comptes rendus 1856/1, 222f.</ref>, wobei die richtige Strukturformel erst 1861 durch Josef Loschmidt formuliert wurde.<ref name="Loschmidt">J. Loschmidt, Chemische Studien I, Wien 1861, S. 33.</ref><ref name="Soukup_org">Rolf Werner Soukup: Chemiegeschichtliche Daten organischer Substanzen, Version 2020, S. 170 pdf.</ref>
Vorkommen
Zimtaldehyd kommt natürlich im Zimtrindenöl (42–68 %) und Cassiaöl (bis 90 %) vor, in geringerem Maße aber auch in den Blättern des Zimtbaums und in vielen anderen ätherischen Ölen.<ref name="baua">Ausschuss für Gefahrstoffe: Begründung zu Zimtaldehyd in TRGS 907 - Ausgabe: Dezember 2011 – Stand: Mai 2011.</ref><ref name="Dieter Martinetz, Roland Hartwig">Vorlage:Literatur</ref> So kann Zimtaldehyd auch in Sellerie, Benediktenkraut, Commiphora myrrha, Feigen, Gartenhyazinthen, Lavendel (Lavandula sp), Tomaten, Äpfeln, Myrtenheiden, Balsambäumen (Myroxylon balsamum), Piment, Anis, Indischem Patschuli, Rosa damascena, Heidelbeeren, Gewürzvanille, Weinreben, dem Gewürznelkenbaum und dem Tamarindenbaum nachgewiesen werden.<ref name="Dr.Dukes 51545" />
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Borke des Zimtbaums (Cinnamomum verum)
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Rinde des Zimtbaums (Cinnamomum verum)
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Sellerie
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Äpfel
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Zimtaldehyd in einem Glas
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Isomerie
Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in der Seitenkette des Zimtaldehyds ist typischerweise trans-konfiguriert. Der isomere cis-Zimtaldehyd [Synonym: (Z)-Zimtaldehyd] hat nur eine geringe Bedeutung. Die Angaben in diesem Artikel beziehen sich nur auf den trans-Zimtaldehyd [Synonym: (E)-Zimtaldehyd].
| Isomere von Zimtaldehyd | ||
| Name | trans-Zimtaldehyd | cis-Zimtaldehyd |
| Andere Namen | (E)-Zimtaldehyd | (Z)-Zimtaldehyd |
| Strukturformel | Datei:Zimtaldehyd - cinnamaldehyde.svg | Datei:Cis-Cinnamaldehyde.svg |
| CAS-Nummer | Vorlage:CASRN | Vorlage:CASRN |
| Vorlage:CASRN (unspez.) | ||
| EG-Nummer | 604-377-8 | – |
| 203-213-9 (unspez.) | ||
| ECHA-Infocard | Vorlage:ECHA | – |
| Vorlage:ECHA (unspez.) | ||
| PubChem | Vorlage:PubChem | Vorlage:PubChem |
| Vorlage:PubChem (unspez.) | ||
| Wikidata | Q204036 | Q27161918 |
| Q60041699 (unspez.) | ||
Darstellung
Natürliche Quellen
Zimtaldehyd wird durch Wasserdampfdestillation aus der Rinde (in geringerer Qualität auch den Blättern) des Zimtbaums gewonnen.<ref name="baua" /> Aus der Rinde des Zimtbaums (Cinnamomum verum) wird Zimtöl gewonnen, das zu 65–75 % aus Zimtaldehyd besteht.<ref name="Gossauer">Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich 2006, ISBN 978-3-906390-29-1, S. 313.</ref>
Technische Synthesen
trans-Zimtaldehyd kann analog zur Zimtsäure mittels Aldol-Kondensation aus Benzaldehyd und Acetaldehyd in 60%iger Ausbeute dargestellt werden.<ref>Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 470.</ref>
Die Darstellung gelingt auch durch Vilsmeier-Formylierung von Styrol in 30%iger Ausbeute.<ref>Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 345.</ref>
Der cis-Zimtaldehyd kann durch eine photochemische Isomerisierung aus der trans-Verbindung erhalten werden:<ref name="roempp" />
Eigenschaften
(blau =negative, rot = positive Ausgleichsladung)
Physikalische Eigenschaften
Zimtaldehyd ist eine gelbliche, ölige, intensiv nach Zimt riechende, brennend schmeckende Flüssigkeit, die an der Luft allmählich zu Zimtsäure oxidiert.<ref name="GESTIS" /><ref name="TMI" /><ref name="EFCA" /> Er schmilzt bei −8 °C und siedet bei 251 °C bei Normaldruck.<ref name="GESTIS" /> Er löst sich sehr schlecht in Wasser (1,1 g/l bei 20 °C),<ref name="GESTIS" /> hingegen ist er mischbar mit Ethanol, Diethylether und Chloroform.<ref name="roempp" /><ref name="TMI" /> Der Flammpunkt liegt bei 120 °C.<ref name="EFCA" />
Chemische Eigenschaften
Zimtaldehyd ist gegen Licht, Wärme, Alkalien und einige Metalle empfindlich und zeigt die üblichen Aldehyd- und Olefinreaktionen.<ref name="Dieter Martinetz, Roland Hartwig" />
Durch Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion kann er zu Zimtalkohol in 75%iger Ausbeute reduziert werden.<ref>Autorengemeinschaft: Organikum, 19. Auflage, Johann Ambrosius Barth, Leipzig · Berlin · Heidelberg 1993, ISBN 3-335-00343-8, S. 505.</ref>
Durch Autoxidation an der Luft entsteht Zimtsäure.
Durch stärkere Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat oder Ozon wird Zimtaldehyd zu Benzoesäure oxidiert.
Durch Hydrierung der Doppelbindung entsteht der Hydrozimtaldehyd.<ref>Vorlage:Patent</ref>
Strukturelle Verwandte
Ein Derivat ist der Coniferylaldehyd [3-(4-Hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-propenal], der am Benzolring zusätzlich an der 4-Position eine Hydroxy- und an der 3-Position eine Methoxygruppe trägt, und damit das Substitutionsmuster wie beim Vanillin aufweist.
| Struktur von Zimtalkohol | Struktur von Zimtaldehyd | Struktur von Zimtsäure |
| Zimtalkohol | Zimtaldehyd | Zimtsäure |
Verwendung
Zimtaldehyd wird als Riechstoff in der Parfümherstellung bei der Komposition orientalischer Parfüms benutzt.<ref name="Weber">Juliane Daphi-Weber, Heike Raddatz, Rainer Müller: Untersuchung von Riechstoffen – Kontrollierte Düfte, S. 94–95, in Band V der Reihe HighChem hautnah – Aktuelles aus der Lebensmittelchemie (Herausgegeben von der Gesellschaft Deutscher Chemiker) 2010, ISBN 978-3-936028-64-5.</ref> Es dient auch als Duftstoff in Kosmetika, z. B. in Lippenstiften, Wasch-, Reinigungsmittel, Zahnpasta und Mundwasser. Ebenso findet es als Gewürz in Nahrungsmitteln Verwendung.<ref name="baua" />
In reiner Form hat er sensibilisierende Eigenschaften und kann zu allergischen Hautreaktionen führen.<ref name="Merck" /> Patienten mit einer Zimtaldehydallergie reagieren häufig auch auf Perubalsam, was auf Kreuzallergien hindeutet. Die Verbindung reagiert mit nukleophilen Strukturbestandteilen von Proteinen, vor allem den Thiolgruppen des Cysteins, und kann dadurch eine Immunreaktion vom Spättyp auslösen.<ref name="baua" /> Aufgrund seines hohen allergenen Potentials ist er ein Bestandteil des sogenannten „Duftstoff-Mix“ (engl. fragrance mix) für Epikutantests.<ref name="LachapelleMaibach2012">Jean-Marie Lachapelle: Patch Testing and Prick Testing. Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-3-642-25492-5, S. 108 (Vorlage:Google Buch).</ref><ref name="Trautmann2006">Axel Trautmann: Allergiediagnose Allergietherapie. Thieme, 2006, ISBN 978-3-13-169061-6 (Vorlage:Google Buch).</ref>
Sicherheitshinweise
Zimtaldehyd wirkt sensibilisierend und verursacht Reizungen der Haut und Augen. Auch allergische Hautreaktionen sind möglich. Für Wasserorganismen ist er schädlich.<ref name="GESTIS" />
Weblinks
- Vorlage:NIST
- Riechstoff-Lexikon: Zimtaldehyd
Einzelnachweise
<references> <ref name="Dr.Dukes 51545">Vorlage:DrDukesDB</ref> </references>