香料的分子結(jié)構(gòu)與香氣的關(guān)系

香料化合物的分子結(jié)構(gòu)與香氣之間的關(guān)系，長(zhǎng)期以來(lái)是人們感興趣的研究課題。然而，由于存在以下3個(gè)方面的因素：

①香料香氣的表現(xiàn)與評(píng)價(jià)因人而異；

②隨著香料濃度的不同，香氣也會(huì)發(fā)生變化；

③混合物的香氣往往并不等于原香的復(fù)合，而是產(chǎn)生“相長(zhǎng)相消”的效果。

因此，這一重要的理論課題的研究至今仍無(wú)定論。

要在香料化合物分子結(jié)構(gòu)與香氣之間，確定一種能肯定地預(yù)測(cè)某種新化合物香氣特征的理論，現(xiàn)在也還沒(méi)有取得成功。但是，大體上有這樣的認(rèn)識(shí)，即香料化合物中碳原子的個(gè)數(shù)、不飽和性、官能團(tuán)、取代基及同分異構(gòu)等因素對(duì)香氣會(huì)產(chǎn)生影響。雖然這些因素對(duì)香氣的影響暫時(shí)還不能從理論的角度予以解釋?zhuān)珜?duì)合成有香的化合物，仍然具有一些指導(dǎo)作用。

碳原子個(gè)數(shù)對(duì)香氣的影響

香料化合物的相對(duì)分子質(zhì)量一般均在50～300，這只相當(dāng)于含有4～20個(gè)碳原子。在有機(jī)化合物中，若碳原子個(gè)數(shù)太少，那么沸點(diǎn)就會(huì)很低，揮發(fā)也就會(huì)較快，因此，這類(lèi)化合物不適宜作香料使用。相反，若碳原子個(gè)數(shù)太多，則會(huì)因蒸氣壓減小而難以揮發(fā)，因而香氣強(qiáng)度很弱，所以，此類(lèi)化合物亦不宜作為香料使用。

一般來(lái)說(shuō)，碳原子個(gè)數(shù)對(duì)香氣的影響，在醇、醛、酮和羧酸等中，都有很明顯的表現(xiàn)。

醇類(lèi)化合物按其羥基所連結(jié)的主鏈不同，可分為脂肪醇、芳香醇、萜類(lèi)醇，其香氣也各不相同。

脂肪醇的香氣隨著碳原子數(shù)的增加而變化。低碳醇如甲醇、乙醇、丙醇具有酒香香氣；C4和C5的醇類(lèi)具有雜醇油的香氣，當(dāng)碳原子數(shù)增加到C6～C7時(shí)，除具有青香、果香外，開(kāi)始帶有油脂氣味；C8的醇香氣最強(qiáng)；當(dāng)碳原子個(gè)數(shù)進(jìn)一步增加時(shí)，則出現(xiàn)花香香氣；C14以上的高級(jí)醇幾乎無(wú)香味。

芳香醇類(lèi)的香氣一般比脂肪醇類(lèi)要弱，以花香、皮香為主。

在萜類(lèi)醇中開(kāi)鏈的單萜烯醇及倍半萜烯醇其香氣以花香為主，單環(huán)或雙環(huán)單萜烯醇與環(huán)狀倍半萜烯醇其香氣均以木香為主。

在烴類(lèi)香料化合物中，一般脂肪族烴類(lèi)具有石油氣息，且其中只有C8和C9的化合物香強(qiáng)度最大。隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加香氣變?nèi)?，C16以上的脂肪族烴類(lèi)系無(wú)香物質(zhì)。通常鏈狀烴比環(huán)狀烴的香氣要強(qiáng)。

在脂肪族醛類(lèi)化合物中，低級(jí)醛具有強(qiáng)烈的刺激性氣味；C8～C12的醛具有花香果香和油脂氣味，常作香精的頭香劑；其中C10的醛香氣最強(qiáng)，C16的醛由于蒸氣壓減小，幾乎沒(méi)氣味。

脂肪醛中具有側(cè)鏈的醛類(lèi)，香氣要比它的直鏈異構(gòu)體強(qiáng)，且更悅?cè)恕＠?-甲基十一醛具有柑橘果香，而十二醛只有在極稀的情況下才有類(lèi)似紫羅蘭的花香；再如2，6，10-三甲基十一醛具有強(qiáng)烈香氣，而其直鏈異構(gòu)體十四醛卻只有極弱的油脂氣息。

在芳香族醛中，官能團(tuán)在環(huán)上的位置不同，香氣也不一樣，通常在3，4-位上有取代基的，都具有很好的香草香氣。如：

但若醛基的鄰位具有羥基則呈現(xiàn)酚的氣息。

在環(huán)酮類(lèi)化合物中，環(huán)的大小（即碳原子個(gè)數(shù)）不僅影響香氣的強(qiáng)度，而且可以導(dǎo)致香氣性質(zhì)的改變。通常C5～C8的環(huán)酮具有類(lèi)似薄荷的香氣，而C9～C12的環(huán)酮?jiǎng)t具樟腦香氣，C13的環(huán)酮具有木香香氣，C14～Cl8的大環(huán)酮具有麝香香氣。

在脂肪族羧酸類(lèi)化合物中，C4和C5的羧酸具有腐敗的黃油香氣，且C5的羧酸香氣最強(qiáng)，C8和C10的羧酸有不愉快的汗臭氣味，C14的羧酸幾乎無(wú)味。

在酯類(lèi)化合物中，一般情況下酯的香氣介于醇和酸之間，但比原來(lái)的醇和酸香氣要好，其香氣與分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系。

通常由脂肪酸和脂肪醇所生成的酯具有果香。而由低級(jí)脂肪酸和萜烯醇所生成的酯則都具有花香與木香，例如乙酸芳樟酯和乙酸香葉酯等。

由芳香族羧酸和芳香族醇所生成的酯香氣較弱，但因其沸點(diǎn)一般較高，粘度大，且有的是固體，所以此類(lèi)酯具有很好的定香作用。

具有叁鍵結(jié)構(gòu)的化合物一般帶有臭氣，但炔類(lèi)的羧酸酯類(lèi)如辛炔酸甲酯、庚炔酸甲酯等則具有優(yōu)雅的紫羅蘭香氣。

內(nèi)酯類(lèi)化合物都具有特殊的果香，但當(dāng)內(nèi)酯的環(huán)狀大小不同時(shí)，香氣差別也很大，例如：γ—內(nèi)酯具有果香，而δ-內(nèi)酯則有奶香，大環(huán)內(nèi)酯具有珍貴的麝香氣味。通常環(huán)中的碳原子數(shù)為14～19時(shí)，其香氣最強(qiáng)，當(dāng)碳原子數(shù)多于或少于此數(shù)值范圍時(shí)則香氣變?nèi)?，且?huì)產(chǎn)生其它異味，當(dāng)環(huán)中碳原子被別的原子如O、N等取代后，仍具有麝香香氣。

不飽和性對(duì)香氣的影響

對(duì)于碳原子個(gè)數(shù)相同、結(jié)構(gòu)也很類(lèi)似的香料化合物，其香氣與分子中是否存在不飽和鍵及其位置有關(guān)。隨著不飽和性的增加，一般其香氣會(huì)增強(qiáng)。例如，乙烷是無(wú)味的，乙烯具有醚的氣味，而乙炔具有青香香氣。在醇類(lèi)香料中，若引入雙鍵或叁鍵，則香氣增強(qiáng)，當(dāng)不飽和鍵的位置接近—OH時(shí)，香氣顯著增強(qiáng)。例如：

官能團(tuán)對(duì)香氣的影響

在香料化合物分子中，一般都有1個(gè)官能團(tuán)，有的甚至具有2個(gè)或2個(gè)以上的官能團(tuán)。當(dāng)香料化合物分子中所含官能團(tuán)不同時(shí)，其香氣差別就會(huì)很大。例如，苯酚、苯甲醛和苯甲酸，雖然它們均含有苯環(huán)，但因官能團(tuán)不同，其香味相差很遠(yuǎn)。又如，乙醇、乙酸和乙醛，雖然其碳原子個(gè)數(shù)相同，但因官能團(tuán)不同，所以香氣差別也很大。

取代基對(duì)香氣的影響

在香料化合物中，取代基的類(lèi)型、數(shù)量及其在分子中的位置，對(duì)香氣均有影響。例如：

α-紫羅蘭酮和α-鳶尾酮，兩者基本結(jié)構(gòu)完全相同，僅α-鳶尾酮多一個(gè)甲基，但其香氣卻有很大的區(qū)別。

又如在吡嗪類(lèi)化合物中，隨著取代基的增加，香氣的特征和強(qiáng)度均會(huì)有所改變。

立體異構(gòu)體對(duì)香氣的影響

在香料分子中，化合物的立體結(jié)構(gòu)不同，對(duì)香氣也會(huì)產(chǎn)生影響。例如紫羅蘭酮和茉莉酮，它們均各有一對(duì)順?lè)串悩?gòu)體，香氣特征各不相同。

在香芹酮和薄荷醇香料中，均含有不對(duì)稱(chēng)碳原子，因此它們具有對(duì)映異構(gòu)體，各個(gè)異構(gòu)體之間香氣差別很大。如：