Borneole
Die Borneole sind eine in der Natur vorkommende Gruppe chemischer Verbindungen. Die isomeren Vertreter sind feste, farblose Substanzen, die strukturell einwertige, sekundäre Alkohole aus der Stoffklasse der bicyclischen Monoterpene sind.
Vorkommen
Als sekundäre Pflanzenstoffe sind die Borneole Bestandteile vieler ätherischer Öle, wie Salbei (Salvia officinalis), Plectranthus barbatus, Rosmarin (Rosmarinus officinalis), Baldrian (Valeriana officinalis), Koriander (Coriandrum sativum), Waldkiefern (Pinus sylvestris), Thai-Ingwer (Alpinia galanga), Behaarter Zweizahn (Bidens pilosa), Ingwer (Zingiber officinale), Oregano (Origanum vulgare), Winter-Bohnenkraut (Satureja montana), Mutterkraut (Tanacetum parthenium) und Eukalyptus (Eucalyptus grandis).<ref name="Dr. Dukes" /> (+)-Borneol/(D)-Borneol (Borneo Camper) findet man hauptsächlich im ätherischen Öl von Drybalanops camphora, einem auf Sumatra und Borneo heimischen Baum, sowie Muskatnuss (Myristica fragrans),<ref name="Dr. Dukes +" /> Amomum (Amomum compactum, Amomum xanthioides),<ref name="Dr. Dukes D" /> Boswellia sacra,<ref name="Dr. Dukes D" /> Zitwerwurzel (Curcuma zedoaria),<ref name="Dr. Dukes D" /> Ingwer (Zingiber officinale),<ref name="Dr. Dukes D" /> Rosmarin, Lavendel und Olibanumöl. Hingegen findet man (–)-Borneol/(L)-Borneol (Ngai Camper) in Pinaceae,<ref name="Ullmann" /> Citronellöl,<ref name="Ullmann" /> Hanf (Cannabis sativa), Korianderöl (Coriandrum sativum), Mutterkraut (Chrysanthemum parthenium, Tanacetum parthenium), Zitronengras (Cymbopogon nardus), Schwarz-Fichte (Picea mariana), Baldrianöl (Valeriana officinalis), Citronellöl, Thujaöl (Thuja occidentalis) und anderen ätherischen Ölen.<ref name="Gossauer206">Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, ISBN 3-906390-29-2, S. 206.</ref><ref name="Dr. Dukes -" /><ref name="Dr. Dukes L" />
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Ingwer
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Salbei
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Rosmarin
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Muskatnuss
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Lavendel
Isoborneole findet man unter anderem in Baldrian (Valeriana officinalis), Salbei (Salvia officinalis), Thymian (Thymus cilicicus), Oregano/Dost (Origanum vulgare, Origanum minutiflorum), Gemeiner Schafgarbe (Achillea millefolium), Bohnenkräuter (Satureja cilicica, Satureja odora), Bergminzen (Micromeria croatica), Kurkuma (Curcuma longa) und Rosmarin (Rosmarinus officinalis).<ref name="Dr. Dukes I" />
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Bergminze
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Kurkuma
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Gemeine Schafgarbe
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Thymian
Vertreter
Die Molekülstruktur der Borneole enthält chirale Kohlenstoffatome und kommt daher in zwei diastereomeren Formen vor, die üblicherweise Borneol und Isoborneol genannt werden. Da jede dieser beiden Formen ein (enantiomeres) Spiegelbild hat, existieren insgesamt vier Stereoisomere, von denen jeweils zwei enantiomer zueinander sind und die Racemate (±)-Borneol und (±)-Isoborneol bilden:
| Name | (+)-Borneol | (−)-Borneol | (+)-Isoborneol | (−)-Isoborneol | |||
| IUPAC-Name | (1R,2S,4R)-1,7,7-Trimethyl- bicyclo[2.2.1]heptan-2-ol |
(1S,2R,4S)-1,7,7-Trimethyl- bicyclo[2.2.1]heptan-2-ol |
(1S,2S,4S)-1,7,7-Trimethyl- bicyclo[2.2.1]heptan-2-ol |
(1R,2R,4R)-1,7,7-Trimethyl- bicyclo[2.2.1]heptan-2-ol | |||
| andere Namen | endo-Borneol (±)-Borneol |
exo-Isoborneol (±)-Isoborneol | |||||
| 2-Borneol 2-Bornylalkohol | |||||||
| Strukturformel | Datei:(1R,2S,4R)-(+)-endo-Borneol V.5.svg | Datei:(1S,2R,4S)-(–)-endo-Borneol V.4.svg | Datei:(1S,2S,4S)-(+)-exo-Isoborneol V.4.svg | Datei:(1R,2R,4R)-(–)-exo-Isoborneol V.4.svg | |||
| CAS-Nummer | Vorlage:CASRN | Vorlage:CASRN | Vorlage:CASRN | Vorlage:CASRN | |||
| Vorlage:CASRN (Racemat) | Vorlage:CASRN (Racemat) | ||||||
| PubChem | 6552009 | 1201518 | 6321405 | ? | |||
| ? (Racemat) | 24900674 (Racemat) | ||||||
| FL-Nummer | 02.016 (Racemat) | 02.059 (Racemat) | |||||
| Summenformel | C10H18O | ||||||
| Molare Masse | 154,25 g·mol−1 | ||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||
| Kurzbeschreibung | farbloser, geruchloser Feststoff<ref name="roth">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check (PDF) bei Carl RothVorlage:Abrufdatum</ref> | kristalliner, weißer Feststoff<ref name="Alfa(-)B">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> | kristalliner, weißer Feststoff<ref name="AlfaIso">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> mit angenehmem<ref name="AlfaIso" /> Geruch nach Vanille und Holz<ref name="SigmaIso">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> | ||||
| Schmelzpunkt<ref name="Roempp">Eintrag zu Borneole. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref> | 208–209 °C | 208–209 °C | 212–214 °C | 212–214 °C | |||
| 212 °C Racemat | 210–215 °C Racemat | ||||||
| Optischer Drehwert [α]D | + 37,7°<ref name="Gossauer60">Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle. Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich 2006, ISBN 3-906390-29-2, S. 60.</ref> | − 37,7°<ref name="Gossauer60" /> | + 34,1°<ref name="Hamada">Hamada, Hiroki. In: Bull. Chem. Soc. Jpn., 1988, 61, S. 869–878.</ref> | − 33,6°<ref name="Hamada" /> | |||
| Löslichkeit | unlöslich in Wasser<ref name="roth" /> | unlöslich in Wasser<ref name="Alfa(-)B" /> | unlöslich in Wasser<ref name="AlfaIso" /> | ||||
| GHS- Kennzeichnung |
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| H-Sätze | 228 | 228 | 315‐319‐335 | ||||
| keine EUH-Sätze | keine EUH-Sätze | keine EUH-Sätze | |||||
| P-Sätze | 210‐280<ref name="roth" /> | 210‐240‐241‐280‐370+378<ref name="Alfa(-)B" /> | 261‐302+352‐305+351+338‐321<ref name="AlfaIso" /> | ||||
| Toxikologische Daten | 5800 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="Alfa(-)B" /> |
1750 mg·kg−1 (LD50, Maus, oral)<ref name="AlfaIso" /> | |||||
-(%2B)-endo-Borneol_V.5.svg){kind=link}
-(%E2%80%93)-endo-Borneol_V.4.svg){kind=link}
-(%2B)-exo-Isoborneol_V.4.svg){kind=link}
-(%E2%80%93)-exo-Isoborneol_V.4.svg){kind=link}
Herstellung
Borneol kann durch Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion von Campher erhalten werden.<ref>Ashok Pandey: Industrial Biorefineries & White Biotechnology. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-444-63464-1, S. 132 (eingeschränkte Vorschau in der Google-BuchsucheSkriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:GoogleBook“ ist nicht vorhanden.).</ref> Bei der Reduktion von Campher mit Natriumborhydrid oder Lithiumaluminiumhydrid hingegen entsteht vorwiegend das Stereoisomer Isoborneol:<ref name="Clayden">Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry. Oxford University Press, 2001, ISBN 0-19-850346-6, S. 862.</ref>
Datei:(1R,4R)-Camphor Reduction V.1.svg
-Camphor_Reduction_V.1.svg){kind=link}
- Diastereoselektivität der Reduktion von (1R,4R)-(+)-Campher zu (1R,2R,4R)-Isoborneol (ca. 95 %) und (1R,2S,4R)-Borneol (ca. 5 %).
Chemische Eigenschaften
Borneol kann mit Chromsäure oder Salpetersäure zu Campher oxidiert werden. Dehydratation mit verdünnten Säuren führt zu Camphen.
Mit Acetanhydrid kann es zum Bornylacetat verestert werden.
Die bakterielle Biosynthese von 2-Methylisoborneol haben Forscher der TU Braunschweig mit dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und der Uni Saarbrücken erforscht.<ref>Biosynthesis of the Off-flavor 2-Methylisoborneol by the Myxobacterium Nannocystis exedens in: Angew. Chem. 2007, 119, 8436–8439.</ref>
Verwendung
-(%E2%88%92)-exo-(Dimethylamino)isoborneol_Structural_formula_V2.svg){kind=link}
Als Bestandteil von ätherischen Ölen ist Borneol mitverantwortlich für Geruch und Geschmack diverser Gewürze. Dergestalt wird es auch in Kosmetika eingesetzt. In der Inhaltsstoffliste wird es als Vorlage:INCI aufgeführt.
Derivate des Borneols, wie (2S)-(−)-exo-(Dimethylamino)isoborneol (DAIB) werden in der modernen asymmetrischen Synthese genutzt.<ref name="OrgSynth">James D. White, Duncan J. Wardrop, Kurt F. Sundermann: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 79, 2002, S. 130, doi:10.15227/orgsyn.079.0130 (PDF).</ref>
Struktur
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Stäbchenmodell von (S)-Borneol
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Stäbchenmodell von (S)-Isoborneol
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Literatur
- H. Surburg, J. Panten: Common Fragrance and Flavor Materials: preparation, properties, and uses. Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 3-527-31315-X.
Einzelnachweise
<references> <ref name="Ullmann"> Karl‐Georg Fahlbusch, Franz‐Josef Hammerschmidt, Johannes Panten, Wilhelm Pickenhagen, Dietmar Schatkowski, Kurt Bauer, Dorothea Garbe, Horst Surburg: Flavors and Fragrances. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Band 15, 2012, S. 73–198, doi:10.1002/14356007.a11_141. </ref> <ref name="Dr. Dukes"> Vorlage:DrDukesDB </ref> <ref name="Dr. Dukes -"> Vorlage:DrDukesDB </ref> <ref name="Dr. Dukes +"> Vorlage:DrDukesDB </ref> <ref name="Dr. Dukes D"> Vorlage:DrDukesDB </ref> <ref name="Dr. Dukes L"> Vorlage:DrDukesDB </ref> <ref name="Dr. Dukes I"> Vorlage:DrDukesDB </ref> </references>