ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ МЕТОДОМ ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

шшю Н

На правах рукописи

ЗАМУРЕЕНКО Владимир Анатольевич

ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ

ЭФИРНЫХ МАСЕЛ МЕТОДОМ ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ

"(02.00.03 — органическая химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА—1982

Работа' выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском витаминном институте НПО «Витамины» и на кафедре. органической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: кандидат химических наук, старший научный сотрудник Н. А. Клюев, доктор химических наук, профессор И. И. Грандберг.

Научный консультант кандидат химических наук, доцент Л. Б, Дмитриев.

Официальные оппоненты: доктор химических наук В. Н. Бочкарев, кандидат химических наук И. М. Вагина.

Ведущая организация — Всесоюзный научно-исследова-тельский'институт синтетических и натуральных душистых веществ. -

Защита состоится « Р. » /~*Ы—т . . . 1982 г.

в «(£. » часов на заседании Специализированного совета К-120.35.04 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « /. > .в7}-&*&19</г-4Л. . 1982 г.

Ученый секретарь Специализированного совета —

кандидат химических наук, доцент МЛУЛАЛ1 Н. Князев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Объект настоящего исследования—натуральные эфирные масла (ЭМ)—в большинстве своем обладают приятным стойким запахом. Именно это качество сделало ЭМнеобходимым,и основным компонентом в изделиях парфюмерно-косметической промышленности и' бытовой химии. Масла, содержащие биологически активные вещества, находят широкое применение в медицинской промышленности. ЭМ, получаемые из пряностей и из некоторых растений, используют в пищевой промышленности.

В настоящий момент в нашей стране существует диспропорция между производством ЭМ и их потребностью в промышленности, которая удовлетворяется только. наполовину. Рост спроса на ЭМ одновременно повышает требования и к их качеству. Поэтому в программе экономического* и социального развития СССР на. 1981—1985 гг. и на период до 1990 года

ставится задача «Поднять урожайность и улучшить качество....

эфиромасличных и других технических культур, а также лекарственных растений». Резервом увеличения производства является внедрение новых продуктивных эфироносов и рациональное размещение эфиромасличных культур по природно-климатическим зонам страны.

Поставленные выше задачи не могут быть решены без знания детального компонентного состава ЭМ.

Цель исследования. Создание на основе метода хромато-масс-спектрометрии (ХМС) достаточно простой и надежной методики, позволяющей быстро, проводить идентификацию компонентов ЭМ; изучение возможности идентификации близких по структуре изомеров терпенового и сесквнтерпенового рядов по их масс-спектрометрическим и- хроматографическим характеристикам.

Диссертация выполнена по проблеме «Биохимия эфиро-масличных растений и химия эфирных масел».

Научная новизна работы. Впервые в СССР применен метод ХМС для решения задач, связанных с расшифровкой ЭМ. В зарубежных публикациях, хотя и имеются сведения по ис-

Центр, научная бн&лчотвка \ • * 1

Й8С«. ерд. ЛсюаЧиьхбз.

пользованию ХМС для указанных целей," однако практически не обсуждаются методические вопросы анализа. Разработанная методика исключает обязательное применение эталонов в качестве образцов-свидетелей. В ее основе лежат опубликованные хроматографические и масс-спектрометрические дан- -тле. Нами показано, что использование этих материалов достаточно для однозначной идентификации компонентов ЭМ. Методика универсальна и позволяет переносить большой объем экспериментальных данных, накопленных при ХМС анализе известных ЭМ, на исследование нрвых ЭМ,..полученных из новых и гибридных культур! и- ; .' •

Практическая ценность работы. Быстрота (около 7 дней на изучение состава ЭМ; содержащего 30—40'компонентов'с детальной расшифровкой) и высокая чувствительность' (до 0,1 — 0,01 %) ХМС методики способствуют: 1) ускорению селекционных работ," предназначенных для повышения продуктивности эфироносов и улучшения качества ЭМ; 2) определению фальсификации ЭМ и наличия в нем токсичных веществ; 3) установлению изменения компонентного состава ЭМ при изменении технологии получения и при изменении времени сбора сырья. '

Данные анализа позволяют 'акцентировать внимание на изучении минорных компонентов, обеспечивающих специфику ароматами направлять работы но созданию синтетических душистых веществ и искусственных ЭМ. > ' . • ...

На базе разработанной методики уточнен состав отечественных промышленных ЭМ—кориандрового, лавандового и ба- . зилика эвгенолыюго; проведен анализ перспективных ЭМ, получивших высокую парфюмерную оценку — шалфея гаредж-ского, непеты и'сорго лимонных, лофанта анисового. Данные о составе сесквитерпеновых углеводородов базилика эвгеноль-ного использованы на Московском экспериментальном заводе душистых веществ в производстве базалона. •

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на IV Всесоюзной конференции по аналитической химии органических соединений (Москва, 1980 г.); на III симпозиуме по актуальным вопросам изучения и использования эфиро-масличных растений и эфирных масел (Симферополь, 1980 г.); научной конференции молодых специалистов ТСХЛ (1978 г.) • и заседании Московского семинара по органическому анализу ВХО им. Д. И. Менделеева (1981 г.); на совещании пищевой секции МДУ АН СССР и секции пищевой химии НТО пищевой промышленности по методам исследования компонентов аромата пищевых продуктов (Москва, 1981 г.). «♦

Публикации.' По материалам диссертационной работы опубликовано 8 статей.

Объем и структура диссертационной работы. Работа изло-

жена на 90 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц, иллюстрирована 13 рисунками и 5 схемами. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы (299 наименований) и приложения. В первой главе представлен литературный обзор, посвященный критическому рассмотрению места физико-химических методов в анализе ЭМ. Во второй.главе приведены экспериментальные данные, описана аппаратура, на которой выполнено исследование. В третьей главе предложена и обоснована методика анализа компонентов ЭМ методом ХМ С и проведена апробация методики на примере ЭМ-розовом, герани розовой и мяты перечной. В четвертой главе представлены данные идентификации компонентного состава ЭМ лофанта анисового, непеты и сорго лимонных, шалфея гареджского, кориандра, лаванды и базилика эвгенольного. В выводах суммированы результаты настоящего исследования. В приложении приведены масс-спектро-метрические и хроматографическне характеристики идентифицированных компонентов ЭМ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Методические вопросы. Натуральные ЭМ представляют собой сложную смесь природных веществ, относящихся к разнообразным классам органических соединений. В настоящем исследовании значительное внимание уделено идентификации терпеноных и сесквитерпеновых соединений, т. к. именно они являются основной составной частью (>95%) большинства ЭМ.

Определение структуры соединений по масс-спектрометри-ческим данным возможно различными способами. Из литературного обзора вытекало, что корреляционные зависимости структуры терпеноидов от фрагментации молекулярного иона (М+) под электронным ударом не позволяют провести однозначную идентификацию ввиду трудности отнесения близких по структуре изомеров. Сравнение с масс-спектрами (МС) стандартов требует большого «банка» стандартов и постоянного контроля качества составляющих его соединений. И в этом случае необходимо осуществлять повторные эксперименты с различными веществами-метчиками, т. к. априорно имеется только предварительное отнесение структуры соединения из хроматографических данных. В связи с этим нами был выбран способ идентификации индивидуальных компонентов на основе сопоставления полученных экспериментальных данных с опубликованными МС, что значительно упрощает и ускоряет анализ ЭМ.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить несколько аналитических задач: 1) обосновать возможность использования литературных источников для ндентифи-

кации и выбрать критерии сравнения; 2) получать качественные и воспроизводимые МС индивидуальных компонентов ЭМ и 3) создать достаточно большую библиотеку МС.

Оценка воспроизводимости МС индивидуальных соединений при многократных съемках на одном приборе в режиме ХМС п течение длительного времени проведена на примере сс-нинена и цитронеллола. Средняя относительная ошибка измерения интенсипностей по всем пикам ионов, имеющихся в спектрах, составляет около 5%. Основную погрешность в значение средней ошибки вносят малоинтенсивные пики ионов. В этой связи оправдано введение дискриминационного уровня в значения интенсивностей пиков ионов, который определен равным 5%. Средняя ошибка значения интенсивностей пиков ионов в МС, полученных па различных масс-сиектрометрах с единым способом ионизации при одинаковом режиме работы прибора и взятых из каталогов, составляет 15% отн.

После решения аналитических задач необходимо было выяснить надежность, с которой метод ХМС позволяет производить идентификацию изомерных соединений в ЭМ при выборе ограниченного числа (5—10) пиков ионов в МС. Для этого были рассмотрены МС монотериеновых углеводородов с молекулярной массой 13G а. е. м., которые считаются одним из наиболее трудных объектов при идентификации.

Сравнение МС показало возможность выбора набора пиков (до 10 пиков) характеристических ионов, позволяющих идентифицировать любой монотерпеновый углеводород с учетом найденных аналитических критериев. Например, а-пинен отличается от р-изомера отсутствием в МС пика иона с шД G9, тогда как интенсивность пика этого иона в МС р-шшена составляет 36% от макс.

Принципы структурной идентификации компонентного состава ЭМ

Одной из основных предпосылок, обеспечивающих успешное определение структуры соединении в реальных ЭМ на основе сравнения с литературными данными, является создание достаточно большой и надежной библиотеки масс-сиектро-метрических данных. Созданная на базе А\С, приведенных в каталогах и опубликованных в оригинальных источниках, библиотека содержит 620 МС.470 монотерпеноидов (включая дубликаты) и 450 МС 350 сесквитерпеноидов. Особо важным является качество данных в библиотеке. Библиотечные МС проверены на присутствие пиков с шД>М-_; несоответствие изотопного соотношения элементному составу и на наличие ионов, возникновение которых не может быть обусловлено заданной структурой соединения.

Последовательное сравнение МС каждого компонента ЭМ

с библиотечным трудоемко. Попытка использовать для ускорения операции поиска коэффициент корреляции не привела к удовлетворительным результатам. Например, при сравнении МС u-шшена со спектрами монотерпеновых углеводородов найдено семь соединений с коэффициентом корреляции более 0,90. В качестве критерия сравнения МС неизвестного соединения и библиотечных МС выбраны отношения интенсивно-стей характеристических ионов. К такому решению мы пришли по следующим соображениям: существенно уменьшается число сравниваемых пиков ионов, и указанный критерий наиболее независим от влияния экспериментальных факторов.

Эффективность выбранного пути проверена на основании сравнения различных углеводородов (в том числе териеновых) с молекулярной массой 136 а. е. м. В таблице приведены данные для углеводородов с максимальным пиком в МС нона m/z 93. Из данных таблицы следует, что сравнение но отношению интенсивностеи только трех пиков ионов с m/z 121, 92, 91 уменьшает количество сравниваемых МС до I—2 из 30. Максимальное число веществ-кандидатов для сравнения составляет четыре. На этом этапе выборки исключаются МС соединений, не относящихся к классу терпеноидов. Отношения пиков ионов, общих для рассматриваемого класса соединений (m/z 121, 92, 91), в основном используются для ограничения числа рассматриваемых МС. В дальнейшем для однозначной интерпретации возможно рассмотрение, полных МС всех веществ-кандидатов. В этом случае отношение интенсивностеи характеристических ионов дает более ощутимое отличие сравниваемых МС. Например, отношение интенсивностеи выбранных ионов, используемых ранее (J92/J121). устраняет неопределенность для триниклена, (3-туйена и циклофенхена (0,72; О.йО; 1,20 соответственно). Это соотношение классифицирует даже близкие по структуре цис- и транс-2-карены и (л-пинен и его изомер (соединение № 29), отличающиеся только положением метильной группы относительно двойной связи. Дополнительное введение значений интенсивности пиков ионов с m/z 136 (М+) и 80 приводит к однозначности в определении структуры рассматриваемых углеводородов. По данной процедуре не отсеиваются МС дубликатов. Аналогичные результаты получены и для других соединений за исключением нзотерпннолеиа, u-терпинена и алло-оцимена, для которых пришлось выбрать другие характеристические ионы (отношение интенсивностеи ЛезДиэ составляет 6,35:1,5:1 соответственно).

Известно, что идентификация стереоизомеров только по масс-спектрометрическим данным затруднительна. В связи с этим необходимо было проверить методику при сравнении ряда МС цис- и транс-изомеров, что было проведено на при-

Таблица

Сравнение масс-спектров монотерпеновых углеводородов по отношению интенсивностей пиков ионов

Соединение

7-нзопропилнденбицик-

ло-(4,1,0)-гептан 0 20

Спнро-(4,5)-децен-1 0,25

Р-фелландрен .... 0,31

р-терпинен .... 0,31

4-(10)-карен .... 0,35

Сабннен............0,36

4-кареп..........0,43

7,7-диметил-З-метилен-

бицикло-(3,1,1) гептан 0,45

Тра11С-м-менга-4,8-диен 0,50

Р-пннек............0.53

Борнилен..........0,54

Камфен............0,55

П-мента-1 (7)8-диен 0,60

и-фенхен............0,60

Цис-м-менга-4,8-диен . 0,65

Мирней ............0,67

((• феллаидрен .... 0.74

3-карен..........0,84

а-туйен..........0,87

у-терпинек..........0,88

Трапс-2-кареи . . . 0,97

Р-оцимен-Х .... 1,00

р-оцимен-у. .... 1,00

Цис-2-карен .... .1,01

Трициклен..........1,04

а-пинен..........* 1Д1

Р-туйен...........1>17

Циклофенхен .... 1,35 3,7,7-триметилбицикло-

(3,1,1)-2-гептен . . 1.42

М-мента-1 (6)8-днен . 3,80

1,79 0,63 0,32 0,41 1,14 0,24 1,66

0,35 2,35 0,71 4,62 2,93 0,95 1,62 0,92 0,46 0,10 0,67 0,11 1,09 0,50 0,58 0,72 0,69 1,45 0,43 1,52 1,13

0,33 0,88

О

X, Я £

3 (->. Лэ

Е Пз 8

5- —а • ->

0,75

'1.94

1,46 0,72 2,58 0,50 1,20

4,30

0,17 0,09

0,79 0,31

0,99

0,18 0,33 0,08

0,17 0,03 0,14 0,15 0,19 0,08 0,30

1

мере р-, м-, о-ментанов. Оказалось, что влияние стерических факторов существенно только для о-ментанов (сказывается явление «орто-эффекта»). Отношение интенсивностей пиков ионов 197/Л40 (33,6 и 10,7) позволяет отличить о-ментаны от их р- (3,7 и 3,5) и м-аналогов (3,8 оба изомера) и достаточно для определения их цис- и транс-изомерии. Отнесение остальных двух пар изомеров по литературным данным невозможно.

Таким образом, неоднозначность идентификации по МС

возникает лишь" при определении структуры стереоизомеров. Это затруднение, однако, устраняется привлечением хромато-графических характеристик, которые могут существенно различаться для соединений, имеющих близкие МС. Различия в значениях индексов Ковача, выбранных, в качестве хромато-графической характеристики, для большинства ,стереоизомер-ных пар моно- и сесквитерпеноидов составляет 15—50 ед.

Разработана методика расчета индексов-Ковача-без введения стандартов в анализируемое ЭМ. Расчет осуществлялся по калибровочной кривой'(рис. 1)..Каждая хроматографи-ческая колонка калибруется смесью углеводородов от н-Сю до Н-С24. Это дает 15 калибровочных точек и полностью перекрывает диапазон выхода большинства компонентов ЭМ. Относительно небольшая длина колонки (20 м) не" позволяет придать калибровочной кривой линейный характер во всем интервале измерений. При определении индексов- Ковача 'по'методу линейной трансформации шкалы времен' выхода вносится ошибка, составляющая 7 ед. Улучшение точности, определения: индексов Ковача осуществлено приближением условий эксперимента и калибровки при изменении скорости газа-носителя до совпадения индексов известных соединений в ЭМ с данными калибровочной кривой с точностью.2—3 ед. При этом активные сорбционные места насыщаются .и воспроизводимость качественных и количественных данных улучшается. Воспроизводимость индексов Ковача по предлагаемой методике составляет 4 ед. Одна единица индексов Ковача соответствует примерно времени одного сканирования в масс-спектрометри-ческих исследованиях. -'- , .. .

,- Хроматографические характеристики используются в качестве фильтра .для ограничения,-числа рассматриваемых МС. Принимая во внимание обязательное включение истинного соединения в число рассматриваемых и результаты межлабораторных исследований воспроизводимости . индексов (средняя относительная ошибка—13 ед.) диапазон индексов выбран-равным 20 ед. Выбранный интервал ограничивает число сравниваемых МС до G—8,(определено по всем классам соединений в ЭМ с учетом плотности расположения хромато-графнческих пиков) и позволяет в реальное время провести идентификацию соединений по масс-спектрометрическим данным. • • •

Аппаратура и методика эксперимента. ХМС исследование проведено на масс-спектрометре «МЛТ-ЗНА». Условия съемки: энергия ионизирующих электр'онов 70эВ, температура ионизационной камеры и штанги ГЖХ-ввода — 200'С. В качестве базовой выбрана хроматографнческая колонка с неподвижной фазой Карбопакс-20М, начальная .температура колонки 60°С, программирование температуры За/мин, ско-

рость газа-носителя устанавливается при контрольных экспериментах. Определение индексов Ковача осуществляется в стандартных условиях.

Терненоиды являются соединениями весьма чувствительными к условиям анализа. Проведено изучение влияния экспериментальных условий на качество МС. Не найдено различий, превышающих 15% ошибку. В качестве стандартных соединений контроля экспериментальных условий выбраны стереоизомеры нераль и гераниаль.

Количественный анализ хроматографических пиков осуществлялся с применением пламенно-ионизационного детектора и/ или полного ионного тока. Относительные концентрации каждого компонента определялись из расчета площадей хро-матографических пиков. .

АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ НА ИЗВЕСТНЫХ ЭФИРНЫХ МАСЛАХ

Главные компоненты розового эфирного масла*. Компонентный состав розового ЭМ изучен достаточно подробно. Апробация методики сводилась к установлению известных ингредиентов, содержащихся в исследуемом масле в количестве >0,Г%.

Идентификация компонентов осуществлялась только по критерию соотношения пиковых интенсивностей характеристических ионов. В результате этого были идентифицированы 13 компонентов, составляющих 96,4% от общего количества (в %): линалоол (2,3); кариофиллен (0,1), нераль (0,54), «-терпииеол (0,93), гераниаль (0,95), геранилацетат (0,3), цитронеллол (1,9), нерол (2,2), гераниол (6,0), фенилэтило-вый спирт (80,0), метилэвгенол (0,23), эвгенол (0,2), р-дамас-кенон (0,25), предположительно фарнезол (0,6). В данном случае правильность идентификации была подтверждена сравнением со стандартами. Найдено, что опубликованные МС совпадают в пределах ошибки сравнения, что подтверждает правильность выбора аналитических критериев.

Компоненты эфирного масла герани розовой. Выбор данного ЭМ в качестве основного объекта апробации предлагаемого способа идентификации компонентов обусловлен тем, что этот вид герани (Pelargonium Rosemrr Wild.) менее изучен по сравнению с другими видами, однако предполагалось использовать данные анализа других видов герани.

* Все изученные ЭМ выделены нз растений-эфироносоп методом перегонки с паром. Образцы ЭМ: розового, герани розовой, мяты перечной, ло-фанта анисопого, непсты н сорго лимонных, шалфея гареджского и базилика эвгенольного получены с Сухумской опытной станции эфиромаслич-них культур. Образцы ЭМ кориандра, лаванды и сесквнтсрпеновых углеводородов базилика эвгенольного получены во ВНИИСНДВ.

индексы Ковача

200о|

Комплекс физико-химических методоп позволил получить структурно-групповую оценку состава ЭМ (элементный анализ, ИК- и Уф-спектроскопия). Синглетные пики в МС высокого разрешения, полученного при прямом вводе ЭМ в источник ионов, позволяют получить в одном эксперименте брутто-формулы Mf всех анализируемых компонентов масла. Детальная информация о составе ЭМ получена на основании результатов ХМС.

Применение набивных колонок в широком диапазоне полярности силиконовых неподвижных фаз (от OV-1 до OV-225) показало недостаточную эффективность разделения компонентов ЭМ. Более полное разделение достигнуто на капиллярной колонке с неподвижной фазой SE-30. Для выявления пиков следовых компонентов, возможно закрытых интенсивными хроматографическими пиками, дальнейший анализ гераниевого масла был продолжен на капиллярной колонке с неподвижной фазой Карбовакс-20М.

Хроматограммы ЭМ приведены на рис. 2А в координатах индексы Ковача — относительное содержание.

В исследованном ЭМ структурно отнесены 42 соединения, составляющие 92,2% общего их содержания: «-пинен* (0,9), В-пинен (0,2), мирцен (0,1), «-фелландрен (0,1), лимонен (0,5), у-терпинен (0,2), п-цимол, «-терпинолен (0,2), цис-розе-ноксид (0,3), транс-розеноксид (0,1), октанол-3, ментон (10,8), а-бурбонен, «-кубебен (0,8), нзоментон (0,2), питропеллаль (0,2), копаен, В-бурбонен (0,9), гурьюнен? (1,6), линалоол (7,3), В-кариофиллен (3,1), В-фарнезен (0,3), лонгифолен (0,1), ментол, гумулен (0,4), цитронеллилформиат (12,3), р-бисаболенл(1,4), нераль (0,1), ц-селинен (0,5), цитронелли-лацетат, а-терпинеол (0,2), геранилформиат (7,0), гераниаль (0,1), у-кадинен (0,3), 6-кадинен (1,3), геранилацетат, цитро-неллол (24,4), нерол (0,7), каламенен (0,7), гераниол (14,5), фенилэтиловый спирт, окись кариофиллена (0,4).

В состав изученного образца гераниевого масла входят терпены— 2,3% (из них идентифицировано 96%), кетоны, спирты, альдегиды терпенового ряда — 58,9% (100%), эфиры— 19,7% (98%) и сесквитерпеноиды — .14,3%' (86%). Характерно для данного ЭМ наличие большого количества сескпитер-пеновых углеводородов, монотёрпеновых эфиров.

Приведенные результаты не противоречат литературным, полученным при анализе ЭМ вида Pelargonium и др. видов гераниевых масел.

Таким образом, методом ХМС по предлагаемой методике

* Компоненты приведены в порядке последовательности выхода отвечающим им хроматографических пиков (рис. 2). Здесь и далее выделены компоненты впервые идентифицированные в ЭМ в настоящем исследовании. Для минорных компонентов относительное содержание не указано.

возможна идентификация'главных компонентов ЭМ при использовании одной капиллярной колонки и минорных компонентов при использовании двух капиллярных колонок различной полярности. Для контроля гомогенности хроматографиче-ских пиков применена масс-хроматография характеристиче-'ских ионов. . •

Состав эфирного масла мяты г перечной;.. Мята перечная (Mentha piperita) представляла интерес в связи с дальнейшим совершенствованием* методики анализа ЭМ. В ее составе можно было ожидать наличие очень близких по структуре соединений— изомеров ментола, что значительно усложняет решение аналитической задачи.

В результате анализа мяты перечной (хроматограмма рис. 2Б) были определены, следующие компоненты: и-пинен (0,5), камфен, р-пинен (1,0), мирцен, фелландрен, лимонен (0,3), 1,8-цинеол (8,2), у"теРШ1нен (О.П.- р-оцнмен, п-цимол (0,6), гексен-З-ол-1, октанол-3, ментон (17,4), ментофуран (0,1), изоментон (6,1); неоментон,, р-бурбонен (0,5), неомен-тилацетат (0,8), ментилацетат (17,5), неоментол (3,7), цис-сабиненгидрат (0,3), р-кариофиллен (0,4), транс-сабиненгид-рат (0,6), пулегон, изоментилацетат(1,1), ментол (39,3), изо-ментол (0,3), пиперитон (0,3)v Идентифицировано 28 соединений, составляющие 99,1% масла; Изоамилизовалерат и кар-веол' идентифицированы1 предположительно.

Экспериментальные MG • имели хорошую -воспроизводимость и не противоречили,литературным источникам. Однако для изомеров меитона,'ментола и их эфиров различия были минимальны, хотя и превышали' экспериментальные ошибки. Хроматографические данные устранили неопределенность идентификации. ' . *"

АНАЛИЗ НОВЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ *

Лофант анисовый. Состав ЭМлофанта анисового (Lop-hanthus anisatus Benth.,- Agastache foeniculum Kunt.) практически не изучен. В нем был определен'только метилхавикол. Лофант анисовый имееттонкий гармоничный запах,- парфю-мерио-косметическая оценка — 3,8-балла.-

.* По предлагаемой методике в данном.ЭМ идентифицировано (рис. 2В) 23 соединения -(98,lj% от.общего количества):. сабинен, мирцен (0,3), лимонен (5,7), цис-оцимен (0,1),.окта-нон-3 (0,2), этилгексанон (0,9); октенол-3 (0,3), изоментотг, р-бурбонен и его изомер (0,1), линалоол, цис- (0,5) и транс-кариофиллены (1,2), метилхавикол (43,7), Y-элемен (0,6), v и й-кадинены, цитронеллол. (0,5), нерол (0,1), гераниол (0,2), метнлэвгенол (43,7), эвгенол и изоэвгенол. Гермакр'ен-Д ин-10

содержание {%)

20. А. Герань розовая

. I.

20 10

- III i .. т, »** II А i: • •

Б, Мята п г i. 1: 1 •" еречная . i .1 . . п - * и

• В, Лофан т аниссвнй N.. i !':'i

20-

1000 100 200 300 400 500 600 700 600 900' 2000

индексы Ковача -

Рис.2 . Хроматогрвымы. эфирных масел

I

терпретирован предположительно, поскольку соотношения ин-тенсивностей отличается от приведенных в литературе, что, вероятно, обусловлено наличием-примеси близкого строения. Четыре соединения отнесены к классу терпеновых и сескви-терпеновых соединений. ЭМ лофанта анисового характеризуется большим содержанием метиловых эфиров хавикола и эвгенола (87,4%). В состав его также входят моно-и сескви-терпеноиды.

Непета лимонная. ЭМ непеты лимонной (Nepeta cataria var. citriodora Balb.) имеет высокую техническую ценность для парфюмерной промышленности, парфюмерная оценка — 4,2 балла. Это ЭМ может быть использовано в медицинской промышленности.

Анализ ХМС данных (рис. 2Г) позволил идентифицировать 23 соединения с общим содержанием 96,7%: муравьиная кислота (0,7), октадиен-2,4-аль, а-пинен, р-пинен (0,7), сабинен (0,3), лимонен (0,3), цис- и транс-оцимены (0,5), метилгепте-нон (0,5), октенол-3, цитронеллаль (0,6), линалоол, кариофил-лен (2,6), гумулен (0,3), нераль (7,2), метиловый эфир гераниола (0,3), гераниаль (9,2), цитронеллол (16,0), нерол (27,7), гераниол (27,7), изомеры окиси кариофиллена (1,3), непета-лактон (0,8). Шесть соединений отнесены к спиртам и альдегидам терпенового ряда.

Сопоставление результатов анализа с результатами исследований других видов непеты показало, что наиболее близким по составу является Nepeta citriodora. Ранее в этих маслах были обнаружены только главные компоненты.

Сорго лимонное. В составе ЭМ сорго лимонного (Cymbopo-gon citratus D. С. )или лемонграссового масла найдены (рис. 2Д): мнрцен (1,5), метилгептенон (0,2), линалоол (1,2), лина-лилацетат (0,1), гераннлацетат (0,1), цитронеллол (1,5), нерол (0,8), гераниол (1,8). Ряд компонентов отнесен к классу альдегидов терпенового ряда. Доминирующими компонентами ЭМ являются нераль и гераниаль с общим содержанием 72,2%. Масло может быть рекомендовано для промышленного получения цитраля. Для данного ЭМ характерно присутствие мирцена.

Монотерпеноиды шалфея гареджского. Шалфей гареджский (Salvia garedzhii)—ксерофитное, эндемичное растение Кавказа. Состав этого вида шалфея ранее не изучался. Анализ ЭМ требуется для внедрения данной культуры в сельскохозяйственное производство.

По результатам анализа ЭМ шалфея состоит из моно- и сесквитерпеновых соединений. Для последних наблюдаются качественные изменения в зависимости от условий произрастания эфироноса. В составе монотерпеновой фракции (рис. ЗА) обнаружено: 1,8-цинеол (2,0), октанол-3 (2,3), ментон

(0,3), изоментон (1,7); камфора (25,7), р-бурбонен (1,0), ли-налоол (4,0), линалилацетат (1,0), терпинен-4-ол (2,0),гуму-лен (0,7), изо(?)борнилпропионат (6,9), борнеол (1,7), ц-тер-пинеол (3,0), изо(?)борнилбутират (10,0), изо(?)борнилвале-рат (17,8), и-куркумен (1,3), цитронеллол (5.9J, нерол (0,7), гераниол (2,3) — 19 соединений с содержанием 92% монотер-пеновой фракции. Предположительно идентифицирован тер-пшшлацетат.

ЭМ шалфея гареджского характеризуется малым содержанием углеводородов. Существенное отличие исследуемого масла от ЭМ других видов шалфея заключается в значительном содержании моиотерпеновых эфиров.

Кориандровое масло. Производство кориандрового масла, получаемого из плодов кориандра (Coriandrum sativum) — одно из самых многотоннажных в СССР, который является основным его производителем в мире. В отечественном кориандровом масле определены главные компоненты, однако его состав изучен неполностью. Особое внимание при исследовании было обращено на идентификацию минорных компонентов.

В результате в кориандровом масле идентифицированы (рис. ЗБ): а-туйен, «-пинен-(8,9), камфен (0,4), р-пинен и сабинен (0,6), 3-карен, мирцен (1,2), а-фелландрен, и-терпи-нен, лимонен (2,9), 1,8-цинеол, цис- и транс-оцимены и у-тер-пинен (5,6 для двух последних), п-цимол (1,5), терпинолен (0,5), октаналь, .нонаналь,. цис-(0,1) и транс-линалоолоксид (0,1), камфора (1,9), деканаль (0,1); линалоол (69,7), карио-филлен, терпинен-4-ол (0,2), ундеканаль, транс-2-деценаль (0,2), борнилацетат, борнеол (0,2), а-терпинеол (0,25), гера-ниаль, нерилацетат, гераннлацетат (3,1), цитронеллол, нерол, гераниол (1,7) —всего 36 соединений с содержанием 99,25%. Карвеол идентифицирован предположительно, т. к. мс, приведенные в каталогах, содержат.примесн.

Анализ полученных результатов показывает, что в отечественном кориандровом масле присутствуют не идентифицированные в нем ранее минорные компоненты, которые были обнаружены в кориандровом масле зарубежными исследователями. Впервые нами-сообщается наличие 1,8-цинеола (обнаружен по данным масс-хроматографии). Дополнительно выявлено 6 новых соединений.

Лавандовое масло. Среди ЭМ, применяемых в парфюмерно-косметической промышленности, одно из ведущих мест занимает лавандовое масло, получаемое из соцветий лаванды (Lavandula vera). Основное внимание было обращено на. определение минорных компонентов.

Информация о составе масла получена на основании дан-12

20" ю-

-I-

А.' Шалфей згареджский .

(нонотерпеноиды)

-W- -у

1 U 1 III

20 Б. Кориандр 104

} i • i ¡¡11

20

В. Лаванда

ioi

t i l .11 .H

It •.,!,.1111,1

20

10 14

Г. Базилик авгенольаый

(сесквитерпеновые углеводороды)

111, ,11. •(

м U

4-

IC00 100 .200 30Q. 400 500 600 700 800 900 2000

индексы Ковача Рис.З. Хршатограшы эфирных масел

I

ных ХМС (рис. ЗВ). Идентифицированы следующие соединения: сс-туйен, а-иинен (0,5), камфен (0,3), р-пинен", сабинен,

3-карен (0,1), мирней (0,5), u-фелландреи, u-терпинен, лимонен (0,5), 1,8-цинеол (2,2), цис-р-(1,4), и транс-р-оцимен (0,7), октанон-3, п-цимол (0,5), цис-(0,2) и транс-линалоолоксиды (0,1), октенол-3, аллооцимен (0,3), камфора (0,6), линалоол (29,4), линалилацетат (39,7), р-кариофиллен (3,0), терпииен-

4-ол (3,4), р-фарнезен (0,2), лавандулилацетат (0,5), терпини-лацетат (0,4), гумулен (0,1), лавандулол, борнеол (1,5), а-терпинеол (1,9), карвон, гераниаль, нерилацетат (0,7), куми-новий альдегид, геранилацетат (1,3), нерол (0,3), гераниол (0,5), изомеры окиси кариофиллена (2,4), кадинол. Идентифицировано 41 соединение с общим содержанием 93,2%. Предположительно отнесено к классу терпенового ряда 10 соединений с содержанием 4,8%. Соединения, обнаруженные в настоящем исследовании, присутствуют в лавандовых лавандиновых маслах различного происхождения. В отечественном лавандовом масле в дополнение к ранее сообщенным компонентам выявлено еще 14 соединений.

Масло базилика эвгенольного и состав его сесквитерпено-вой фракции. ЭМ базилика эвгенольного (Ocimum gratissi-mum L.) применяют для выделения эвгенола и получения изоэвгенола.

Исследование ЭМ показало, что в нем присутствуют моно-терненовые углеводороды (и-пинен (0,1) и оцимен), камфора (0,7), борнилапетат, 1,8-цинеол (3,3) и спирты—линалоол (0,2), терпинен-4-ол (0,1), ос-териинеол (0,4), цитронеллол (7,4), нерол (0,1), гераниол (2,3). Наиболее характерными являются фенольные соединения, основной вклад в которые вносит эвгенол (44,3). Также обнаружены метилхавпкол (3,0), метилэвгенол (0,6), метилциннамат (0,1). Сесквитерненоиды представлены окисью кариофиллена (0,5) и двумя неизвестными спиртами,

Кроме вышеуказанных соединений, в ЭМ обнаружено еще 16 сесквитерпеновых углеводородов. Ранее в этом масле были описаны а,- и р-санталены, кадинен и следы а- и р-кариофил-ленов. МС ее- и р-санталенов имеют характерный пик иона m/z 94. Однако они в ЭМ не обнаружены. Сескви-терпеновые углеводороды являются сырьем для получения базалона, внедряемого в промышленное производство. Поэтому фракция сесквитерпеновых углеводородов была выделена. и проведено детальное изучение ее состава (рис. ЗГ). В результате анализа идентифицировано 13 соединений: и-кубебен (0,7), и-копаен (7,2), р-бурбонен (3,6), цнс- и транс-кариофилдены (39,7), р-элемен (3,9), гумулен (4,4), гермакрен-Д (29,9), «-мууролен (0,5), у-мууролен (3,0), ука-динен (0,5), 6-кадинен (3,0), каламенен (0,2). Три соедине-

ни'я идентифицированы- пр*едп6ложитёльно: р-иланген (2,7), аромадендрен (0,5) и, алло-аромадендрен (0,2). Ключевым сесквитерпеновым углеводородом является гермакрен-Д.

Выводы

1. Рассмотрены особенности построения системы идентификации органических (в основном терпеновых и сесквитерпе-' новых) соединений в эфирных маслах. Определены характеристические пики "ионов для каждого класса териеноидов (углеводороды, кетоны, спирты, альдегиды, эфиры).-

2. Создана библиотека масс-спектров, включающая 470 мо-нотерпеноидов, 350 сесквитерпеноидов и 100 соединений других классов, встречающихся в эфирных маслах.

3. Разработана методика идентификации компонентов ЭМ с применением хромато-масс-спектрометрии. Методика исключает обязательное применение стандартов в качестве веществ-свидетелей. В ее основе лежат библиотечные масс-спектромет-рические и хроматографические данные. Показано, что однозначная идентификация возможна лишь при совместном использовании масс-спектрометрических и хроматографических критериев. Методика позволяет идентифицировать вещества, составляющие 90—99% ЭМ. Быстрота анализа—7 дней из расчета 30—40 компонентов в образце, предел идентификации равен 0,01—0,11% от общего содержания.

4. Проведена апробация созданной методики на известных ЭМ-розовом, мяты перечной и*герани розовой. При апробации установлен оптимальный ход проведения эксперимента. Показана возможность идентификации стереоизомеров.

5. Предложена методика определения индексов Ковача без введения стандартов в анализируемое ЭМ. Показана целесообразность применения двух капиллярных колонок различной полярности для обнаружения и - структурного отнесения минорных компонентов. Оптимальным является применение капиллярных колонок с фазой Карбовакс-20М и OV-101.

6. Впервые проведен анализ четырех перспективных ЭМ: лофанта анисового, непеты и сорго лимонных, шалфея га-реджского.

7. Идентифицированы новые минорные компоненты в отечественных промышленных ЭМ кориандра (15 компонентов) и лаванды (14 компонентов). Показано несоответствие состава фракции сесквнтерпеновых углеводородов ЭМ базилика эв-генольного литературным данным. В нем впервые идентифицировано 13 сесквнтерпеновых углеводородов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Замуреенко В. Л., Клюев Н. Л., Дмитриев Л. Б., Гранд-берг И. И. Хромато-масс-спектрометрический метод идентификации компонентов эфирных масел (на примере Pelargonium roseum). — Изв. ТСХЛ, 1979, вып. 1, 156—162 с. .

2. Замуреенко В. Л., Клюев Н. Л., Дмитриев Л. Б., Гранд-берг И. И. Изучение состава эфирного масла мяты перечной (Mentha piperita) с использованием хромато-масс-спектро-метрии. — Изв. ТСХЛ, 1980, вып. 1, 169—172 с.

3. Замуреенко В. Л., Клюев Н. Л., Мумладзе М. Г., Дмитриев Л. Б., Грандберг И, И. Идентификация компонентов эфирного масла непеты лимонной (Nepeta cataria var. Citrio-dora Balb.). — Изв. ТСХЛ, 1980, вып. 5, 167—169 с.

4. Замуреенко В. Л., Клюев И. Л., Мумладзе М. Г., Дмитриев Л. Б., Грандберг И. И. Исследование состава эфирного масла лофанта анисового Lophanthus anisatus (Agastache foeniculum). — Изв. ТСХЛ, 1980, вып. 6, 164—166 с.

♦ 5. Замуреенко В .Л., Клюев Н. Л., Грандберг И. И., Дмитриев Л. Б., Эсванджия Г. Л. Состав эфирного масла сорго лимонного (Cymbopogon citratus D. С). — Изв. ТСХЛ, 1981, вып. 2, 167—169 с.

6. Замуреенко В. Л., Токарева В. Я., Клюев Н. Л., Карпова Т. И., Грандберг И. И. Идентификация сесквитерпеновых углеводородов эфирного масла эвгенольного базилика (Oci-mum erratissimum L.). — Изв. ТСХЛ, 1981, вып. 4, 153—155 с.

7. Замуреенко В. Л., Клюев Н. Л., Дмитриев Л. Б., Гранд-берг И. И. Разработка хромато-масс-спектрометрического метода анализа эфирных масел. В кн.: IV Всесоюзн. конф. по аналит. химии органических соединений: Тез. докл. М., Наука, 1980, 42—43 с.

8. Клюев Н. А., Дмитриев Л. Б., Замуреенко В. Л., Грандберг И. И., Эсванджия Г. Л. Использование хромато-масс-спектрометрии для исследования состава эфирных масел.— В кн.: III симпозиум «Актуальные вопросы изучения и использования эфиромасличных растений'и эфирных масел»: Тез. докл., Симферополь, 1980, 231—232 с.

Л 100757 13/1—82 г. Объем 1 п. л. Заказ 102.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44