(-)-Menthol (2216-51-5) Physikalische und Chemische Eigenschaften
(-)-Menthol
Natürlich vorkommendes (-)-Menthol ist ein Monoterpenoid-Alkohol, der weit verbreitet in Aromastoffen, Duftstoffen und topischen Formulierungen verwendet wird. Er wird aufgrund seiner kühlenden sensorischen Eigenschaften und der enantiomerspezifischen Wirksamkeit in industriellen und pharmazeutischen Anwendungen beschafft.
| CAS-Nummer | 2216-51-5 |
| Familie | Monoterpenoid-Alkohole |
| Typische Form | Kristalliner Feststoff (Pellets oder Granulat) |
| Übliche Qualitäten | BP, EP, FCC, Food Grade, JP, Reagent Grade, USP |
(-)-Menthol ist ein monocyclischer Monoterpenalkohol (p-Menthan-3-ol), der zur Strukturklasse der Cyclohexanole gehört. Das Molekül ist konfigurationsbestimmt als (1R,2S,5R) (Levomenthol) mit drei definierten Stereozentren und einer einzigen Hydroxylfunktion an einem gesättigten Cyclohexanring, der Methyl- und Isopropylsubstituenten trägt. Elektronisch wird es vom aliphatischen Kohlenwasserstoffcharakter mit einer polaren Hydroxylgruppe dominiert; dies führt zu begrenzter Polarität (topologische polare Oberfläche TPSA \(\,20.2\)) und einer moderaten Fähigkeit zur Wasserstoffbindung (ein H-Bindungsspender, ein H-Bindungsakzeptor). Berechnete Deskriptoren zeigen einen kompakten, niedrigkomplexen, monofunktionellen Alkohol mit der Summenformel C10H20O und einem Molekulargewicht von \(\,156.26\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Da es sich um einen neutralen sekundären/tertiären Alkohol handelt (unter Umgebungsbedingungen nicht ionisierbar), zeigt Menthol eine geringe Wasserlöslichkeit und eine bemerkenswerte Lipophilie (berichtet sind log P / log Kow-Werte um 3,3–3,4). Es ist chemisch unter typischen Lagerbedingungen stabil, oxidiert jedoch unter starken Oxidationsbedingungen zu Ketonen (z. B. Menthon) und anderen oxidierten Metaboliten; es ist inkompatibel mit starken Oxidationsmitteln. Thermische Zersetzung erzeugt reizende Verbrennungsprodukte (Kohlenmonoxid/CO2 und ätzende Dämpfe). Physikalisch ist die optisch aktive Form ein weißer, wachsig-kristalliner Feststoff bei Raumtemperatur, der leicht über Raumtemperatur schmilzt und bei Wärme langsam sublimiert oder verdampft; es ist gut löslich in organischen Lösungsmitteln (Alkohole, Ether, Chloroform, Aceton, Benzol), jedoch nur geringfügig löslich in Wasser.
Gängige kommerzielle Qualitäten, die für diesen Stoff angegeben werden, umfassen: BP, EP, FCC, Food Grade, JP, Reagent Grade, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Berichtete Dichtewerte umfassen: 0,904 bei \(\,59\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992) — weniger dicht als Wasser; schwimmt darauf. Weitere gemessene Werte sind: 0,890 und 0,901 (20°); 0,891 (30°). Ein aggregierter Laborwert wird ebenfalls als DICHTE: 0,904 @ \(\,15\,^\circ\mathrm{C}/15\,^\circ\mathrm{C}\) angegeben. Diese Werte deuten auf eine typische Flüssig-/Festphasen-Dichte hin, die unter der von Wasser liegt.
Schmelzpunkt
Berichtete Schmelzpunkte: 100 \(\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992); Einzelwerte von 43 und 43 \(\,^\circ\mathrm{C}\); sowie ein Bereich von 41–43 \(\,^\circ\mathrm{C}\). Für Spezifikations- und Verarbeitungszwecke sollte der kristalline Schmelzbereich von etwa 41–43 \(\,^\circ\mathrm{C}\) verwendet werden.
Siedepunkt
Berichtete Siedepunkte umfassen: 421 \(\,^\circ\mathrm{F}\) bei 760 mmHg (NTP, 1992). Weitere Werte werden als „212“ und „212 \(\,^\circ\mathrm{C}\)“ angegeben; die Werte variieren je nach Datenquelle und Messbedingungen. Für Hochtemperaturprozesse und Destillationsdesign sollte der höhere berichtete Siedepunkt nahe dem Bereich 210–216 \(\,^\circ\mathrm{C}\) (bei Atmosphärendruck) mit Vorsicht verwendet und experimentell für das spezifische Material/Qualität bestätigt werden.
Dampfdruck
Berichtete Dampfdruckwerte: etwa 1 mmHg bei 133 \(\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992) sowie gemessene/angegebene Werte von 0,06 mmHg. Diese niedrigen Dampfdruckwerte bei moderaten Temperaturen deuten auf geringe Flüchtigkeit unter Umgebungsbedingungen, aber signifikante Verdampfung bei erhöhten Temperaturen hin; bei Beurteilung einer Inhalationsexposition oder Verdampfung sollte der dampfdruckabhängige Wert entsprechend der Prozesstemperatur herangezogen werden.
Entzündungstemperatur
Eine Entzündungstemperatur von 196 \(\,^\circ\mathrm{F}\) (NTP, 1992) wird angegeben. Menthol ist brennbar; bei Handhabung und Lagerung sind Maßnahmen zur Vermeidung von Zündquellen erforderlich.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Quantitative Löslichkeitsangaben umfassen: „weniger als 1 mg/mL bei 70 \(\,^\circ\mathrm{F}\)“ (NTP, 1992), „0,49 mg/mL bei 25 \(\,^\circ\mathrm{C}\)“ und „Im Wasser, 456 mg/l @ 25 \(\,^\circ\mathrm{C}\)“. Diese Werte weisen auf sehr begrenzte Wasserlöslichkeit (im Bereich von 10^-3 bis 10^-4 \(\,\mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}\)) hin, während Menthol in typischen organischen Lösungsmitteln frei oder sehr gut löslich ist: Alkohole, Chloroform, Ether, Petroleumether, Aceton, Benzol, eisessig und in Lipidvehikeln wie flüssigem Vaselineöl. Phasenverhalten: fest bei Umgebungstemperatur (kristalline Pellets oder Flocken), Schmelzen bei ca. 41–43 \(\,^\circ\mathrm{C}\) mit Bildung klarer oder weißer, wachsig-kristalliner Strukturen. In gemischten Lösungsmittelsystemen (z. B. Ethanol-Wasser) kann Menthol stark in die organische Phase übergehen und bei Verdünnung mit Wasser als ölige Schicht abgeschieden werden.
Reaktivität und Stabilität
Menthol ist chemisch stabil unter normalen Lagerbedingungen, reagiert jedoch mit starken Oxidationsmitteln und bestimmten reaktiven Reagenzien. Gemeldete Inkompatibilitäten umfassen Butylchloralhydrat, Kampfer, Phenol, Chloralhydrat, Betanaphthol, Resorcinol, Thymol (in Trituraten), Kaliumpermanganat, Chromtrioxid und Pyrogallol; daher ist ein Kontakt mit starken Oxidationsmitteln und reaktiven Halogenierungs-/Chlorierungsreagenzien zu vermeiden. Beim Erhitzen zur Zersetzung entstehen beißender Rauch und reizende Dämpfe (Verbrennungsprodukte). Hydrolyse ist nicht relevant (keine hydrolysierbare funktionelle Gruppe), aber oxidative Biotransformation sowie chemische Oxidation (zu Menthon und anderen oxidierten Produkten) sind relevante Reaktionswege.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Für diese Eigenschaften liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
Molekulare Formel: C10H20O. Molekulargewicht: \(\,156.26\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\). Exakte/Monoisotopenmasse: 156.151415257.
LogP und Polarität
Berechnete und experimentelle Lipophilie-Deskriptoren umfassen XLogP3-AA = 3 (berechnet), experimentelle/log Kow-Werte von 3,3 und 3,4 sowie einen gemeldeten log P = 3,40. Die topologische polare Oberfläche (TPSA) beträgt 20,2; Anzahl der H-Bindungsspender = 1, Anzahl der H-Bindungsakzeptoren = 1. Diese Deskriptoren stimmen mit einem mäßig lipophilen neutralen Alkohol überein, der bevorzugt in organische Phasen und biologische Membranen übergeht.
Strukturelle Merkmale
IUPAC-Name (berechnet): (1R,2S,5R)-5-Methyl-2-propan-2-ylcyclohexan-1-ol. SMILES: C[C@@H]1CCC@HC(C)C. InChI: InChI=1S/C10H20O/c1-7(2)9-5-4-8(3)6-10(9)11/h7-11H,4-6H2,1-3H3/t8-,9+,10-/m1/s1. Das Molekül enthält einen gesättigten Cyclohexanring, der an drei Positionen substituiert ist, einschließlich einer Hydroxylgruppe; die stereochemische Konfiguration des natürlichen Enantiomers ist (1R,2S,5R). Die Anzahl der drehbaren Bindungen ist gering (1), was das starre cyclische Grundgerüst widerspiegelt, das eine definierte chirale Topologie sowie einen charakteristischen Geruch und pharmakologisches Interaktionsprofil verleiht.
Identifikatoren und Synonyme
Register-Nummern und Codes
CAS: 2216-51-5
Weitere maschinelle Identifikatoren in der chemischen Anmerkung umfassen: - InChIKey: NOOLISFMXDJSKH-KXUCPTDWSA-N - SMILES: C[C@@H]1CCC@HC(C)C - UNII: YS08XHA860 (wie in den Identifikationsmetadaten angegeben) - FEMA-Nummer: 2665 - KEGG: C00400 / D00064
(Nur die in der verfügbaren Annotation angegebenen Identifikatoren sind oben aufgeführt.)
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Vom Einreicher angegebene Synonyme und gebräuchliche Namen umfassen: l-Menthol; (-)-Menthol; Levomenthol; l-(-)-Menthol; Levomentholum; U.S.P. Menthol; (-)-Menthylalkohol; (1R)-(-)-Menthol; (1R,2S,5R)-5-Methyl-2-(propan-2-yl)cyclohexan-1-ol; (1R,2S,5R)-Menthol; p-Menthan-3-ol; Hexahydrothymol; Menthomenthol; Pfefferminzcampher; sowie zahlreiche Handels- und Standardbezeichnungen (USP, EP, JP, FCC, Reagent Grade). Das Molekül wird üblicherweise als Levomenthol oder L-Menthol für das natürlich vorkommende (1R,2S,5R)-Enantiomer bezeichnet.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Typische Verwendungszwecke und Branchen
(-)-Menthol wird vielfach als Aromastoff und Duftstoff in Zahnpasten, Mundspülungen, Süßwaren, Kaugummi, Pastillen und Getränken eingesetzt; als Geruchsstoff in Parfümen und Konsumgütern; sowie als aktives Gegenreizmittel/Antipruritikum und mildes topisches Anästhetikum in pharmazeutischen Zubereitungen (Cremes, Salben, Inhalatoren, Hustenpastillen). Es findet Anwendung in Produkten zur Körperpflege und Kosmetik, in einigen Haushaltsreinigern und bestimmten industriellen Formulierungen (Lacke, Klebstoffe, Metallpflegeprodukte, Desinfektionsmittel), bei denen ein kühlender Geruch oder milde sensorische Wirkung gewünscht ist. Typische Branchen umfassen die Herstellung von Aromen und Duftstoffen, Lebensmittel- und Getränkeproduktion, Körperpflege und Kosmetik, Pharmazie sowie einige Spezialchemie-Anwendungen.
Rolle in Synthese oder Formulierungen
Menthol dient als Endwirkstoff (sensorischer Wirkstoff) und als Ausgangsstoff für Derivate (z. B. Menthylester zur Modifikation von Geruchsprofilen). Die industrielle Herstellung erfolgt durch Isolierung aus Pfefferminz-/Maiskminz-Ätherischen Ölen oder durch Syntheserouten (Hydrierung von Thymol oder verwandten Vorstufen). In Formulierungen fungiert es als Lösungsmittel in organischen Trägersubstanzen, als Penetrationsförderer in transdermalen Zubereitungen (synergetische Effekte mit Ethanol) sowie als Gegenreizmittel in topischen Produkten. Übliche kommerzielle Qualitäten für Formulierungen sind: BP, EP, FCC, Food Grade, JP, Reagent Grade, USP – die Auswahl richtet sich nach regulatorischen Anforderungen und Reinheitskriterien der jeweiligen Anwendung.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Zentrale toxikologische Befunde und akute Toxizitätswerte umfassen: - ORAL (LD50): Akut: \(2900\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) [Ratte], \(3100\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) [Maus] (verschiedene Angaben). - Weitere LD50-Werte: LD50 Ratte oral \(3300\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 Ratte i.p. \(700\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 Maus i.p. \(6600\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 Maus oral \(3400\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
Die Gefahrstoffklassifizierung aus diversen Meldungen beschreibt Menthol hauptsächlich als Haut- und Augenreizstoff (GHS-Codes H315, H319/H320 in vielen Mitteilungen) und weist auf mögliche narkotische Effekte bei hohen Expositionen (H336) sowie aquatische Toxizität (H402) in einigen Einstufungen hin. Klinisch werden Haut- und Schleimhautreizungen, mögliche Kontaktallergien bei empfindlichen Personen sowie bei schweren Vergiftungen neurologische Symptome (Benommenheit, Ataxie, Krampfanfälle) und Atemdepression beobachtet. Menthol aktiviert kältesensible TRPM8-Rezeptoren und kann bei typischen Produktkonzentrationen ein ausgeprägtes Kühlgefühl erzeugen.
Erste-Hilfe-Anweisungen (allgemein): Bei Augenkontakt mit reichlich Wasser mindestens 20–30 Minuten spülen und ärztliche Behandlung suchen; bei Hautkontakt kontaminierte Kleidung entfernen und mit Seife und Wasser waschen; bei Einatmen an frische Luft gehen und bei Atembeschwerden ärztliche Hilfe in Anspruch nehmen; bei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen und medizinische Hilfe suchen. Bei allen Expositionen medizinisches Fachpersonal konsultieren und produktspezifische Sicherheitsunterlagen beachten.
Lagerung und Handhabung
Menthol ist brennbar und sollte fern von Zündquellen sowie starken Oxidationsmitteln gelagert werden. Empfohlene Schutzmaßnahmen bei der Handhabung: lokale Abluftventilation verwenden, wenn Stäube oder Dämpfe entstehen können; Inhalation sowie Kontakt mit Augen und Haut vermeiden; geeignete Handschuhe, Augenschutz und Schutzkleidung tragen. Beim Abwiegen und Umgang mit reinem Material Atemschutz gegen organische Dämpfe und Staub/Nebel verwenden, wenn entsprechende Konzentrationen in der Luft auftreten können. Kleine feste Verschüttungen lassen sich mit ethanolgetränktem Bindemittel aufnehmen und entfernen; Wasserzugabe in konzentrierte alkoholische Lösungen vermeiden, da Menthol ausfallen kann. Lagerung bei Umgebungstemperatur in dicht verschlossenen Behältern, geschützt vor Oxidationsmitteln und übermäßiger Hitze. Für detaillierte Angaben zu Gefahren, Transport und Vorschriften sind produktspezifische Sicherheitsdatenblätter (SDS) sowie lokale Rechtsvorschriften zu konsultieren.
