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).^[1] (+)-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 ),^[2] Amomum (Amomum compactum, Amomum xanthioides ),^[3] Boswellia sacra,^[3] Zitwerwurzel (Curcuma zedoaria),^[3] Ingwer (Zingiber officinale),^[3] Rosmarin, Lavendel und Olibanumöl. Hingegen findet man (–)-Borneol/(L)-Borneol (Ngai Camper) in Pinaceae,^[4] Citronellöl,^[4] 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.^[5]^[6]^[7]

Ingwer
Salbei
Rosmarin
Muskatnuss
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).^[8]

Bergminze
Kurkuma
Gemeine Schafgarbe
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:

Isomere von Borneol

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

CAS-Nummer

507-70-0 (Racemat)

124-76-5 (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^[9]

kristalliner, weißer Feststoff^[10]

kristalliner, weißer Feststoff^[11] mit angenehmem^[11] Geruch nach Vanille und Holz^[12]

Schmelzpunkt^[13]

208–209 °C

212–214 °C

212 °C Racemat

210–215 °C Racemat

Optischer Drehwert [α]_D

+ 37,7°^[14]

− 37,7°^[14]

+ 34,1°^[15]

− 33,6°^[15]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser^[9]

unlöslich in Wasser^[10]

unlöslich in Wasser^[11]

GHS-
Kennzeichnung

Achtung^[9]

Achtung^[10]

Achtung^[11]

H-Sätze

228

315‐319‐335

keine EUH-Sätze

P-Sätze

210‐280^[9]

210‐240‐241‐280‐370+378^[10]

261‐302+352‐305+351+338‐321^[11]

Toxikologische Daten

5800 mg·kg⁻¹ (LD₅₀, Ratte, oral)^[10]

1750 mg·kg⁻¹ (LD₅₀, Maus, oral)^[11]
5033 mg·kg⁻¹ (LD₅₀, Ratte, oral)^[11]

Herstellung

Borneol kann durch Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion von Campher erhalten werden.^[16] Bei der Reduktion von Campher mit Natriumborhydrid oder Lithiumaluminiumhydrid hingegen entsteht vorwiegend das Stereoisomer Isoborneol:^[17]

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.^[18]

Verwendung

Struktur von DAIB

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 BORNEOL (INCI)^[19] aufgeführt.

Derivate des Borneols, wie (2S)-(−)-exo-(Dimethylamino)isoborneol (DAIB) werden in der modernen asymmetrischen Synthese genutzt.^[20]

Struktur

Stäbchenmodell von (S)-Borneol
Stäbchenmodell von (S)-Isoborneol

Literatur

H. Surburg und J. Panten: Common Fragrance and Flavor Materials: preparation, properties, and uses. Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 3-527-31315-X.

Einzelnachweise

↑ BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ (+)-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 D-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ ^4,0 ^4,1 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.
↑ Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 206, ISBN 978-3-906390-29-1.
↑ (−)-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ L-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ ISOBORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.
↑ ^9,0 ^9,1 ^9,2 ^9,3 Datenblatt (+)-Borneol (PDF) bei Carl Roth, abgerufen am 29. April 2010.
↑ ^10,0 ^10,1 ^10,2 ^10,3 ^10,4 Datenblatt (–)-Borneol bei AlfaAesar, abgerufen am 29. April 2010 (PDF) (JavaScript erforderlich).
↑ ^11,0 ^11,1 ^11,2 ^11,3 ^11,4 ^11,5 ^11,6 Datenblatt (±)-Isoborneol bei AlfaAesar, abgerufen am 29. April 2010 (PDF) (JavaScript erforderlich).
↑ Datenblatt (±)-Isoborneol bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 29. April 2011 (PDF).
↑ Eintrag zu Borneole. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. April 2011.
↑ ^14,0 ^14,1 Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 60, ISBN 978-3-906390-29-1.
↑ ^15,0 ^15,1 Hamada, Hiroki, Bull. Chem. Soc. Jpn. 61 (1988) 869-878.
↑ Ashok Pandey: Industrial Biorefineries & White Biotechnology. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-444-63464-1, S. 132 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, Orford University Press, 2001, S. 862. ISBN 978-0-19-850346-0.
↑ Biosynthesis of the Off-flavor 2-Methylisoborneol by the Myxobacterium Nannocystis exedens in: Angew. Chem. 2007, 119, 8436–8439.
↑ Eintrag zu BORNEOL in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 1. Oktober 2021.
↑ James D. White, Duncan J. Wardrop, and Kurt F. Sundermann: (2S)-(−)-exo-(dimethylamino)isoborneol [(2S)-(−)-DAIB] Vorlage:Linktext-Check/Escaped In: Organic Syntheses. 79, 2002, S. 130, doi:10.15227/orgsyn.079.0130 (PDF).

[Dr._Dukes-1] BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[Dr._Dukes_+-2] (+)-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[Dr._Dukes_D-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 D-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[Ullmann-4] 4,0 ^4,1 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.

[Gossauer206-5] Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 206, ISBN 978-3-906390-29-1.

[Dr._Dukes_--6] (−)-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[Dr._Dukes_L-7] L-BORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[Dr._Dukes_I-8] ISOBORNEOL (engl., PDF) In: Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database, Hrsg. U.S. Department of Agriculture, abgerufen am 24. Juli 2021.

[roth-9] 9,0 ^9,1 ^9,2 ^9,3 Datenblatt (+)-Borneol (PDF) bei Carl Roth, abgerufen am 29. April 2010.

[Alfa(-)B-10] 10,0 ^10,1 ^10,2 ^10,3 ^10,4 Datenblatt (–)-Borneol bei AlfaAesar, abgerufen am 29. April 2010 (PDF) (JavaScript erforderlich).

[AlfaIso-11] 11,0 ^11,1 ^11,2 ^11,3 ^11,4 ^11,5 ^11,6 Datenblatt (±)-Isoborneol bei AlfaAesar, abgerufen am 29. April 2010 (PDF) (JavaScript erforderlich).

[SigmaIso-12] Datenblatt (±)-Isoborneol bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 29. April 2011 (PDF).

[Roempp-13] Eintrag zu Borneole. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. April 2011.

[Gossauer60-14] 14,0 ^14,1 Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 60, ISBN 978-3-906390-29-1.

[Hamada-15] 15,0 ^15,1 Hamada, Hiroki, Bull. Chem. Soc. Jpn. 61 (1988) 869-878.

[16] Ashok Pandey: Industrial Biorefineries & White Biotechnology. Elsevier, 2015, ISBN 978-0-444-63464-1, S. 132 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Clayden-17] Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, Orford University Press, 2001, S. 862. ISBN 978-0-19-850346-0.

[18] Biosynthesis of the Off-flavor 2-Methylisoborneol by the Myxobacterium Nannocystis exedens in: Angew. Chem. 2007, 119, 8436–8439.

[CosIng-19] Eintrag zu BORNEOL in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 1. Oktober 2021.

[OrgSynth-20] James D. White, Duncan J. Wardrop, and Kurt F. Sundermann: (2S)-(−)-exo-(dimethylamino)isoborneol [(2S)-(−)-DAIB] Vorlage:Linktext-Check/Escaped In: Organic Syntheses. 79, 2002, S. 130, doi:10.15227/orgsyn.079.0130 (PDF).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]