Аркадий Курамшин - Жизнь замечательных веществ

Чем же объясняется различное действие энантиомеров? Человек – существо хиральное, то есть асимметричное. Асимметрично и его тело, и молекулы биологически активных веществ, из которых оно состоит. Молекулы хиральных лекарств, взаимодействуя с определенными хиральными центрами организма, например ферментами, могут действовать по-разному в зависимости от того, каким именно энантиомером является лекарство. «Правильное» лекарство подходит к своему рецептору, как ключ к замку, и запускает желаемую биохимическую реакцию. Действие же «неправильного» антипода можно уподобить попытке пожать правой рукой левую руку своего гостя.

Из восьми приведенных на картинке оптических изомеров ментола в природных условиях – в растениях мяты – генерируется только один оптический изомер (собственно сам ментол), конфигурация которого по номенклатуре обозначается как (1R,2S,5R), в то время как все остальные семь соединений можно получить в лаборатории (иной раз не желая того – очистка препарата от «ненужных» зеркальных изомеров не всегда проста и иногда является чуть ли не единственным фактором, определяющим стоимость синтетического препарата, которому посчастливилось быть оптически активным). Ментол и семь его «зеркальных двойников» имеют достаточно близкие температуры плавления и кипения, растворимость в простейших органических растворителях, однако различаются запахом. Наши обонятельные рецепторы представляют собой белки, которые образованы хиральными аминокислотными остатками, из-за чего они по-разному взаимодействуют с различными оптическими изомерами, предоставляя мозгу различное сообщение о запахе.

Если запах природного изомера ментола из мяты описывается определениями «свежий, мятный, сладковатый, холодный, освежающий», то другие оптические изомеры хотя и обладают похожим запахом, но при этом содержащим меньше мятных нот, горьким, травянистым или даже фенольным (фенольный запах легче всего себе представить, восстановив в памяти запах свежих железнодорожных шпал).

Хотя большая часть ментола в настоящее время до сих пор получается путём переработки мяты, синтетическая версия также находит своё применение, при этом существуют способы получения исключительно одного из оптических изомеров. Так, японская корпорация «Такасаго» ежегодно синтезирует три тысячи тонн ментола из углеводорода мирцена, а единственный интересующий продукт образуется благодаря хиральному родийсодержащему катализатору, разработанному Риедзи Нойори, лауреату Нобелевской премии по химии за 2001 год, получившему её совместно с Уильямом Ноулзом и Барри Шарплессом с формулировкой «за исследования, используемые в фармацевтической промышленности – создание хиральных катализаторов окислительно-восстановительных реакций».

Основное применение ментола – пищевая промышленность, где он применяется для изготовления жвачки и конфет. Свойства ментола также оказались полезными для изготовления зубных паст и жидкостей для полоскания рта, он входит в состав бальзамов и противоотечных средств, а также препаратов для снятия мышечных болей.

Почему ментол заставляет нас чувствовать холод? Ответ на этот вопрос был найден лишь в последнее десятилетие. В нашем организме ментол связывается со специфическим нейроном, рецептором TRPM8. Это связывание приводит к открытию кальциевого ионного канала, а возникающий при этом электрический импульс и является сообщением для мозга.

Так уж получилось, что этот же рецептор также откликается и на пониженные (менее 15 °C) температуры, которые также посылают сигнал мозгу. Мозг не может различить истинную причину генерации сигнала, поэтому ментол и создает «прохладу». Кстати, другой рецептор – TRPV1 – откликается и на капсаицин, компонент перца чили, и на температуры выше 43 °C, поэтому перец мы называем жгучим. Рецепторы, являющиеся для нас приблизительными термометрами, важны для нашего восприятия тепла и холода, что позволяет нам избегать как переохлаждения, так и перегрева.

Если кому-нибудь интересно заняться «домашней» химией, наблюдая изменение окраски растворов, нелишне будет упомянуть, что обнаружить ментол можно при помощи цветной реакции: водные растворы его с 1 % раствором ванилина и концентрированной серной кислотой дают устойчивую фиолетово-синюю окраску.

И, напоследок о курении ментоловых сигарет (а точнее о влиянии ментоловых сигарет на потенцию) – в большинстве ментоловых сигарет для придания вкуса ментолом пропитывается табачная бумага. Мягкий вкус ментоловых сигарет делает процесс курения более приятным, но в таком случае дыхательные пути подвергаются анестезии, что позволяет затягиваться сильнее, доставляя сигаретный дым в нижние зоны легких. Ментол влияет на метаболизм никотина, и его концентрация в крови повышается, происходит более значительное отрицательное влияние никотина на сосуды, ну а эректильная функция в первую очередь зависит от состояния сосудов и процессов кровотока. Так что если плохо всем сосудам, то и сосудам полового члена тоже.

Однако ментол не только вреден, но и полезен. В 2004 году Брайан Рауденбуш сообщил о результатах экспериментов, проводившихся со спортсменами на беговой дорожке. Было обнаружено, что вдыхание паров ментола увеличивало степень насыщения мышц кислородом, увеличивая эффективность аэробной нагрузки, а также улучшало настроение подопытных – они чувствовали себя лучше и уставали медленнее, чем контрольная группа. Позднее сходные результаты были получены при изучении влияния ментола на спортсменов, испытывающих другие виды физической нагрузки.

Туйон (монотерпин, 1-изопропил-4-метилбицикло[3.1.0]гексан-3-он, C 10H 16O) – бесцветное вещество с характерным запахом, напоминающим ментол.

Туйон может существовать в виде двух оптических изомеров – (+)-5-туйона или α-туйона и (−)-5-туйона или β-туйона. Туйон нерастворим в воде, однако хорошо растворяется в этаноле и диэтиловом эфире. Туйон входит в состав эфирных масел некоторых растений, таких как туя (отсюда название туйона), кипарис, можжевельник, пижма, шалфей и горькая полынь, обычно соотношение альфа– и бета-изомеров туйона в природных источниках составляет 1:2. Туйон токсичен, его доза, приводящая к 100 %-ной смертности, составляет 60 мг/кг (для грызунов). Почти столетие туйон подозревали во всех тяжких и не очень грехах, в том числе и ряде смертей. Чаще всего туйон ассоциируется с французским спиртным напитком – абсентом.