Кіріспе

Гумулен, сондай-ақ α-гумулен немесе α-кариофилен деп те аталады, табиғи түрде кездесетін моноциклді сесквитерпен (C15H24) болып табылады, құрамында 11 мүшелі сақина бар және үш изопрен бірлігінен тұрады, олардың ішінде үш C=C қос байланысы бар, олардың екеуі үш рет алмастырылған және біреуі екі рет алмастырылған. Ол алғаш рет Humulus lupulus (қонақ) эфир майларында табылды, осыдан оның аты шыққан. Гумулен – β-кариофиленнің изомері, және олар екеуі көбінесе көптеген хош иісті өсімдіктерде қоспа ретінде кездеседі.

Пайда болуы

Хумулен – өзінің атын алған, құлпынай гүлшоғынан алынған эфир майының құрамдас бөліктерінің бірі. Хумуленнің концентрациясы өсімдіктің әртүрлі сорттарына байланысты өзгереді, бірақ эфир майының 40%-ына дейін жете алады. Хумулен және оның сыра қайнату процесіндегі реакция туындылары көптеген сыраларға «хопты» хош иісін сыйлайды. Қымбат сорттарында хумулен деңгейі жоғары, ал басқа ащы сорттарында төмен деңгейде кездеседі. Дереккөздің сенімділігі жоқ: 2011 жылғы маусым. Сыра қайнату процесінде хумуленнің бірнеше эпоксидтері түзіледі. Газ хроматографиясы-массалық спектрометрия талдауы және тәжірибелі сенсорлық комиссияны қамтитын ғылыми зерттеуде, хумулен эпоксиді II гидролизінің өнімдері сырада «хопты» хош иіс тудыратыны анықталды. α-хумулен барлық континенттерде көптеген хош иісті өсімдіктерде кездеседі, көбінесе оның изомері β-кариофиленмен бірге. α-хумуленді атмосфераға шығаратын өсімдіктер – қарағайлар, апельсин баулары, батпақтық ағаштар, темекі және күнбағыс егістіктері. α-хумулен Salvia officinalis (дәрілік шалфей), Lindera strychnifolia Uyaku немесе жапондық зире, женьшен түрлерінің эфир майларында, мысалы, Mentha spicata-да 29,9%-ға дейін, имбирь тұқымдасы (Zingiberaceae), Litsea mushaensis – қытай лаврының жапырақ майының 10%-ы, Cordia verbenacea – тропикалық Оңтүстік Американың жағалауындағы бұтаның (erva baleeira) жапырақ сығындысының 4%-ы құрамында болады, бірақ 25% транс-кариофиленмен бірге, Persicaria odorata немесе вьетнамдық кинзаның дәміне және Cannabis-тің ерекше хош иісіне әсер ететін химиялық қосылыстардың бірі болып табылады.

Дайындау және синтездеу

Гумулен – фарнезил дифосфатынан (ФДФ) туындайтын көптеген сесквитерпеноидтардың бірі. ФДФ-дан гумуленнің қалыптасуын сесквитерпен синтезі ферменттері катализдейді. Бұл биосинтезді лабораторияда фарнезолдан аллильді станан дайындау арқылы, Кори синтезі деп аталатын әдіспен имитациялауға болады. Гумуленді синтездеудің лабораторияда әртүрлі тәсілдері бар, олар макроциклдегі С-С байланысының әртүрлі жабылуын қамтиды. Макмюрри синтезі титан катализделген карбонил байланыс реакциясын қолданады; Такахаси синтезі қорғалған цианогидрин анионымен аллиль галогенидінің ішкі молекулалық алкилденуін қолданады; Сугином синтезі геранил фрагментін пайдаланады; ал де Грот синтезі эвкалипт майының шикі дистиллятынан гумуленді синтездейді. Гумуленді төрт компонентті құрастыру және палладий катализделген циклдеудің комбинациясын қолдана отырып да синтездеуге болады, бұл әдіс төменде сипатталған. Бұл синтез С-С байланысын құру және циклдеу кезеңдерінің қарапайымдылығымен ерекшеленеді, және бұл тәсіл байланысты политерпеноидтарды синтездеуде пайдалы болады деп есептеледі. Гумуленнің региоселективтілігін түсіну үшін, екі үш есе алмастырылған С=С қос байланысының бірі айтарлықтай белсенді екендігін ескере отырып, оның конформациялық кеңістігі есептеулер арқылы зерттелді және төрт түрлі конформация анықталды.

Зерттеу

Зертханалық зерттеулерде гумуленнің қабынуға қарсы потенциалды әсері зерттелді. 2015 жылы Бразилиядағы зерттеушілер α-гумуленді коммифора лептофлоеос жапырақ майының жәндіктерді қорғау қасиеттеріне белсенді үлес қосушы ретінде анықтады, атап айтқанда, "сары қызылша масасы" Aedes aegypti-ге қарсы.

Атмосфералық химия

α Гумулен – биогендік ұшпалы органикалық қосылыс, көптеген өсімдіктерден шығарылады (таралуына қараңыз) және атмосферада екінші органикалық аэрозольдің қалыптасуына салыстырмалы түрде жоғары потенциалы бар. Ол күн сәулесіндегі озонмен жылдам реакцияға түседі (фотототығу) және оттегіленген өнімдерді құрайды. α Гумуленнің реакция жылдамдық коэффициенті көптеген монотерпендермен салыстырғанда өте жоғары (1,17 × 10−14 см3 молекула−1 с−1). Онда үш екі байланыс болғандықтан, бірінші, екінші және үшінші буын өнімдері пайда болуы мүмкін, олардың әрқайсысы екінші органикалық аэрозольді қалыптастыру үшін конденсацияланады. Типикалық тропосфералық озон концентрациясы 30 ппб болғанда, α гумуленнің өмір сүру мерзімі шамамен 2 минутты құрайды, ал бірінші және екінші буын өнімдерінің орташа өмір сүру мерзімі сәйкесінше 1 сағат және 12,5 сағатты құрайды.