Menthol

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Strukturformel
Strukturformel von Menthol
Strukturformel ohne Konfigurationsangabe
Allgemeines
Name Menthol
Andere Namen
  • 2-Isopropyl-5-methylcyclohexanol
  • 5-Methyl-2-(propan-2-yl)-cyclohexan-1-ol (IUPAC)
Summenformel C10H20O
CAS-Nummer
  • 2216-51-5 [(–)-Menthol, Levomenthol]
  • 89-78-1 [(±)-Menthol, DL-Menthol, Racementhol]
  • 15356-60-2 [(+)-Menthol]
  • 1490-04-6 (Menthol)
Kurzbeschreibung

farblose, glänzende Prismen[1]

Eigenschaften
Molare Masse 156,27 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

0,89 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

31, 33, 35 und 42,5-43 °C [(–)-Menthol, 4 Modifikationen][1]

Siedepunkt

212 °C[2]

Löslichkeit

wenig löslich in Wasser, gut löslich in Ethanol, Diethylether und Chloroform[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319
P: 302+352​‐​305+351+338 [2]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][2]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 36
S: 37
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Menthol ist ein monocyclischer Monoterpen-Alkohol. Es existiert in zwei spiegelbildlichen Formen, dem (−)-Menthol (Levomenthol) und dem (+)-Menthol. Neben Menthol existieren drei weitere Diastereomerenpaare (auch „isomere Menthole“ genannt), da die Verbindung drei asymmetrische C-Atome besitzt: das Neomenthol, Isomenthol und Neoisomenthol.

Das natürliche, linksdrehende (−)-Menthol kommt in vielen ätherischen Ölen, besonders in Minzölen vor.

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aus Ackerminze (Mentha arvensis L.) wird in Japan seit dem 17. Jahrhundert Pfefferminzöl gewonnen. Dieses enthält (−)-Menthol als Hauptbestandteil.[4]

(−)-Menthol kommt natürlicherweise im ätherischen Öl von Pflanzen der Gattung Mentha vor; im „Japanischen Pfefferminzöl“ aus in Japan oder China angebauter Ackerminze (Mentha arvensis) sind bis zu 90 % enthalten.[1] Auch in anderen Gattungen und Arten der Familie der Lippenblütler (Labiatae) finden sich Menthole, so in den Gewürz­pflanzen Basilikum (Ocimum basilicum), Majoran (Origanum majorana), Oregano (Origanum vulgare), Rosmarin (Rosmarinus officinalis), Salbei (Salvia) und Thymianen (Thymus).[5] (+)-Neomenthol findet sich im japanischen Pfefferminzöl, (−)-Neoisomenthol mit bis zu einem Prozent im Geraniumöl.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Jährlich werden weltweit über 19.000 Tonnen (−)-Menthol hergestellt,[1] wobei etwa zwei Drittel aus Pflanzen gewonnen und ein Drittel synthetisch hergestellt werden.[6] Dabei wird Menthol hauptsächlich aus Minzen, beispielsweise der Ackerminze oder Pfefferminze, extrahiert.

synthesis of menthol

Das Bild zeigt die technische Synthese des (−)-Menthols. Sie geht vom Citronellal (1) aus, dem Zinkbromid zugefügt wird. In einer Carbonyl-En-Reaktion wird es zum Isopulegol (2) umgewandelt. Dieses wird an Nickelkatalysatoren zum Menthol (3) hydriert. Dies ist aber nur eine von vielen Menthol-Synthesen: Menthol lässt sich auch ausgehend vom Pulegon, Phellandren, 3-Caren, Pinen, Limonen, Myrcen, Piperiton oder durch Hydrierung vom Thymol beziehungsweise dem Kresol synthetisieren.

1973 gelang dem Unternehmen Haarmann & Reimer erstmals die vollsynthetische Herstellung von Menthol.

Eigenschaften und Isomerie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mentholkristalle
Strukturformeln der verschiedenen Mentholisomere

Bei Raumtemperatur ist Menthol ein farbloser, kristalliner Feststoff mit Pfefferminzgeruch. Die Symmetrie des Kristallgitters ist trigonal,[7] die Kristalle sind nadelförmig.

2-Isopropyl-5-methylcyclohexanol besitzt drei stereogene Zentren, deshalb gibt es acht Stereoisomere:

  • (−)-Menthol,
  • (+)-Menthol,
  • (+)-Isomenthol,
  • (−)-Isomenthol,
  • (+)-Neomenthol,
  • (−)-Neomenthol und
  • (+)-Neoisomenthol sowie
  • (−)-Neoisomenthol.

Alle sind sekundäre, einwertige Alkohole: Das Molekül weist eine Hydroxygruppe auf; an das Kohlenstoffatom, an welches diese Hydroxygruppe gebunden ist, sind direkt nur zwei weitere Kohlenstoffatome gebunden. Der internationale Freiname (INN) des aus (−)-Menthol und (+)-Menthol im Enantiomerenverhältnis von 1:1 bestehenden Stoffes ist Racementhol.

Die Geschmacksschwelle liegt zwischen 0,2 ppm für (+)-Menthol und 1 ppm für (−)-Menthol.

Die Stereoisomeren unterscheiden sich unter anderem im Geruch:

  • (+)- und (−)-Menthol riechen frisch, minzig und süß und machen den typischen Pfefferminzgeruch aus, wobei der Geruch beim (−)-Menthol circa dreimal stärker ausgeprägt ist.[8]
  • Die Enantiomere des Isomenthols und Neomenthols riechen eher dumpf und unangenehm.[9][8]
  • (−)-Neoisomenthol riecht nach Campher, schal, süß, minzig; (+)-Neoisomenthol hat einen Geruch nach Campher, schal und nach Wald, es riecht hingegen nicht minzig, kühl und frisch.

Isomenthol, Neomenthol und Neoisomenthol weisen auch keinen Kühleffekt auf.[8]

Reaktionsfähigkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch Oxidation mit zum Beispiel Chromsäure geht Menthol [im Bild (−)-Menthol] in Menthon [im Bild (−)-Menthon] über.[10]

reaction menthol

Durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure wird Menthol [im Bild (−)-Menthol] zu Menthen dehydratisiert

reaction menthol 2

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Menthol wird in verschiedensten Produkten als desinfizierender Bestandteil sowie als Duft- und Aromastoff zugesetzt, so etwa in Süßwaren (0,05–0,1 %) und Likör (0,1–0,2 %), Parfüm (0,05–0,4 %), Körperpflege-, Zahn- und Mundpflegemitteln (0,5–2,0 %), Lotionen (0,2–0,3 %) und Haarwässern (0,2–0,5 %).[1]

Medizinisch ist Menthol Bestandteil von Salben (bis zu 6 %) und Einreibemitteln gegen Hautirritationen bei leichten Verbrennungen, Insektenstichen oder Juckreiz.[1] Es wirkt am Kälte-Menthol-Rezeptor (TRPM8).[11] Daher erzeugt Menthol ein kühles Gefühl beim Auftragen auf die Haut, ohne jedoch tatsächlich die Körpertemperatur zu beeinflussen. Bei Reizung nasaler Kälterezeptoren[8] entsteht das Gefühl einer erleichterten Atmung.

Tabakprodukten wird Menthol seit den 1920er Jahren zugesetzt. Es vermindert beim Inhalieren des Rauches das Reiz- und Schmerzempfinden im Atemtrakt. Es verändert die Dichte von Nikotinrezeptoren im Zentralnervensystem.[12] Zusätzlich verändert es den Metabolismus von Nikotin und erhöht dessen Bioverfügbarkeit. Es verstärkt die Nikotinsucht.[13][14][15][16] Die EU-Tabakrichtlinie sieht ein Verbot von Menthol in Tabakwaren bis zum Jahr 2020 vor.

In der Bienenpflege dient Menthol als Mittel gegen Milbenbefall.

Gefahrenhinweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Menthol ist reizend; schon wenige Gramm Menthol verursachen Herzrhythmusstörungen. Zusätzliche Gefahr besteht für Säuglinge und Kleinkinder, da bei ihnen durch Inhalation von Menthol eine schwere Atemnot mit Atemstillstand auftreten kann. Die orale letale Dosis für eine Ratte liegt bei 3300 mg/kg.

Verstoffwechselung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verstoffwechselung des Menthols erfolgt hauptsächlich in der Leber durch Bildung von Mentholglucuronid.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Friedrich Hartmut Dost: Menthol and menthol-containing external remedies. Thieme-Verlag, Stuttgart 1967, DNB 457573562.
  • Anja Langeneckert: Untersuchungen zur Pharmakokinetik und relativen Bioverfügbarkeit von α-Pinen, 1,8-Cineol und Menthol nach dermaler, inhalativer und peroraler Applikation ätherischer Öle. Shaker Verlag, 1999, ISBN 3-8265-6457-X.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wiktionary: Menthol – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu Menthol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 26. August 2013.
  2. a b c d e Eintrag zu Menthol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016 (JavaScript erforderlich).
  3. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.
  4. Bernd Schäfer: Naturstoffe in der chemischen Industrie. Spektrum Akademischer Verlag, 2007, ISBN 978-3-8274-1614-8, S. 96–104.
  5. Wissenschaft-Online-Lexika: Eintrag zu Menthol im Lexikon der Ernährung, abgerufen am 26. August 2013.
  6. Menthol Background & Menthol Enantiomers - Organoleptic Properties. Leffingwell & Associates, abgerufen am 26. August 2013.
  7. R. Bombicz, J. Bushmann, P. Luger, Nguyen Xuan Dung, Chu Ba Nam: Crystal structure of (1R,2S,5R)-2-isopropyl-5-methyl-cyclohexanol, (−)-menthol. In: Z. Kristallogr. 214, Heft 7, 1999, S. 420–423.
  8. a b c d K. Hardtke u. a. (Hrsg.): Kommentar zum Europäischen Arzneibuch Ph. Eur. 4.0, Menthol. Loseblattsammlung, 20. Lieferung 2005, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart.
  9. H. Wagner: Pharmazeutische Biologie. 2. Auflage. WVG, 1981, S. 48.
  10. H. C. Brown, C. P. Garg: A simple procedure for the chromic acid oxidation of alcohols to ketones of high purity. In: J. Am. Chem. Soc. 83, 1961, S. 2952–2953.
  11. D. M. Bautista u. a.:The menthol receptor TRPM8 is the principal detector of environmental cold. In: Nature. 448, 2007, S. 204–208.
  12. B. J. Henderson, et al.: Menthol Alone Upregulates Midbrain nAChRs, Alters nAChR Subtype Stoichiometry, Alters Dopamine Neuron Firing Frequency, and Prevents Nicotine Reward. In: The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. Band 36, Nummer 10, März 2016, S. 2957–2974, doi:10.1523/JNEUROSCI.4194-15.2016, PMID 26961950, PMC 4783498 (freier Volltext).
  13. K. Ahijevych, B. E. Garrett: The role of menthol in cigarettes as a reinforcer of smoking behavior. In: Nicotine & tobacco research : official journal of the Society for Research on Nicotine and Tobacco. Band 12 Suppl 2, Dezember 2010, S. S110–S116, doi:10.1093/ntr/ntq203, PMID 21177367, PMC 3636955 (freier Volltext) (Review).
  14. R. J. Wickham: How Menthol Alters Tobacco-Smoking Behavior: A Biological Perspective. In: The Yale journal of biology and medicine. Band 88, Nummer 3, September 2015, S. 279–287, PMID 26339211, PMC 4553648 (freier Volltext) (Review).
  15. L. Biswas, E. Harrison, Y. Gong, R. Avusula, J. Lee, M. Zhang, T. Rousselle, J. Lage, X. Liu: Enhancing effect of menthol on nicotine self-administration in rats. In: Psychopharmacology. Band 233, Nummer 18, September 2016, S. 3417–3427, doi:10.1007/s00213-016-4391-x, PMID 27473365, PMC 4990499 (freier Volltext).
  16. T. Wang, B. Wang, H. Chen: Menthol facilitates the intravenous self-administration of nicotine in rats. In: Frontiers in behavioral neuroscience. Band 8, 2014, S. 437, doi:10.3389/fnbeh.2014.00437, PMID 25566005, PMC 4267270 (freier Volltext).