Лимонен

Общие сведения

Ли́монен (1-метил-4-изопропенилциклогексен-1, химическая формула — C₁₀H₁₆) — органическое соединение, монотерпеновый углеводород. В природе существует в виде двух оптически активных изомеров (энантиомеров) и рацемической смеси (дипентена). Широко распространён в растительном мире, является основным компонентом эфирных масел цитрусовых.

Физические и химические свойства

Лимонен представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом, который варьируется в зависимости от оптической формы: D-изомер обладает выраженным цитрусовым (апельсиновым) ароматом, L-изомер — хвойным, скипидарным запахом с нотками лимона.

По химической структуре относится к моноциклическим терпенам. Легко окисляется на воздухе, особенно под воздействием света, с образованием гидропероксидов, лимонен-1,2-оксида и карвона, что может приводить к изменению запаха и появлению сенсибилизирующих свойств.

Изомерия

Молекула лимонена содержит асимметрический атом углерода, что обусловливает существование двух энантиомеров:

• D-лимонен ((R)-(+)-лимонен): наиболее распространённая в природе форма. Содержится в эфирных маслах апельсина, лимона, грейпфрута, мандарина, а также в укропе и тмине.
• L-лимонен ((S)-(−)-лимонен): содержится в масле сосновой хвои, мяты болотной и некоторых видах пихты.
• Дипентен: рацемическая смесь D- и L-форм. Получается преимущественно синтетическим путём или при переработке скипидара.

Нахождение в природе и получение

Лимонен является одним из самых распространённых терпенов в природе. Его содержание в апельсиновом масле достигает 80–95 %.

В промышленности лимонен получают двумя основными способами:

1. Выделение из растительного сырья: методом паровой дистилляции или холодного прессования кожуры цитрусовых (как побочный продукт производства соков).
2. Химический синтез: изопреновая олигомеризация или каталитическая изомеризация α-пинена (основного компонента скипидара).

Применение

Лимонен находит широкое применение благодаря своим растворяющим, ароматизирующим и дезодорирующим свойствам.

1. Пищевая промышленность и парфюмерия

Используется как ароматизатор (пищевая добавка, одобренная FDA) для придания цитрусового запаха напиткам, кондитерским изделиям, жевательной резинке, а также в производстве духов и косметики.

2. Бытовые и промышленные растворители

Благодаря высокой растворяющей способности по отношению к маслам, жирам и смолам, D-лимонен широко применяется в качестве безопасной альтернативы токсичным органическим растворителям (ксилолу, толуолу, хлорсодержащим растворителям). Используется в обезжиривателях, средствах для удаления краски, смывках для флюсов и очистителях для типографий.

3. Инсектицидное и репеллентное действие

Лимонен является действующим веществом ряда экологически чистых инсектицидов (контактного и фумигационного действия). Механизм его действия на насекомых основан на блокировке дыхалец (трахей) и растворении воскового слоя кутикулы, что приводит к обезвоживанию и гибели вредителя. Он эффективен против муравьёв, блох, клещей, тараканов, тли и паутинных клещиков.

В отличие от фосфорорганических или пиретроидных препаратов, лимонен малотоксичен для теплокровных животных и быстро разлагается в окружающей среде, что делает его популярным компонентом в средствах бытовой химии для домашних животных и в садоводстве. Кроме того, лимонен используют как репеллент для отпугивания комаров и моли.

4. Химический синтез

Служит исходным сырьём для получения карвона, терпинеола и других ценных душистых веществ.

Безопасность и токсикология

Чистый лимонен относительно малотоксичен при пероральном введении (LD₅₀ > 5 г/кг для крыс) и при ингаляционном воздействии. Однако при работе с ним следует учитывать следующие аспекты:

Раздражающее действие

В жидком виде может вызывать раздражение кожи и слизистых оболочек глаз. Пары при высоких концентрациях могут раздражать дыхательные пути. При использовании в качестве инсектицида в закрытых помещениях необходимо строго соблюдать дозировку и обеспечивать вентиляцию.

Сенсибилизация

Основную опасность представляют продукты автоокисления лимонена (гидропероксиды), образующиеся при длительном контакте с воздухом. Они являются сильными кожными аллергенами. По этой причине в косметической промышленности и ветеринарных препаратах рекомендуется использовать только высокоочищенный лимонен с добавлением антиоксидантов или хранить его в инертной атмосфере.

Экологический аспект

Лимонен биоразлагаем, однако в больших концентрациях токсичен для водных организмов (рыб и дафний).

Литература

1. Хейфиц Л. А., Дашунин В. М. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии. — М.: Химия, 1994.
2. Племенков В. В. Введение в химию природных соединений. — Казань, 2001.
3. Toxicological Evaluation of Some Food Additives. WHO Food Additives Series, No. 5. — Geneva, 1974.
4. Isman M. B. Plant essential oils for pest and disease management // Crop Protection. — 2000.