Камфора

Камфора — это органическое соединение терпенового ряда, представляющее собой бесцветное или белое кристаллическое вещество с характерным сильным запахом. Относится к классу бициклических кетонов. Камфора обладает высокой летучестью при комнатной температуре (возгоняется) и хорошо растворяется в органических растворителях, но плохо — в воде. В природе встречается в виде двух оптических изомеров: правовращающей (D-камфора, или (+)-камфора) и левовращающей (L-камфора, или (−)-камфора). Наиболее распространена и имеет промышленное значение D-камфора, которая содержится в эфирном масле камфорного лавра (Cinnamomum camphora). Камфора известна с древности и используется в медицине, парфюмерии, промышленности и религиозных обрядах.

История

Первые упоминания о камфоре относятся к древним цивилизациям Юго-Восточной Азии, где её получали из древесины камфорного лавра, произрастающего на островах Тайвань, Хайнань, в Японии и Китае. В Китае камфора использовалась в традиционной медицине и для бальзамирования. В арабском мире камфора была известна как «кафур» и применялась в медицине и парфюмерии. В Европу камфора попала в Средние века через арабских торговцев. В XVI—XVII веках её начали ввозить в значительных количествах, и она стала важным лекарственным средством, используемым, в частности, для лечения чумы и лихорадок.

В XIX веке, с развитием органической химии, была установлена молекулярная структура камфоры. В 1903 году французский химик Гюстав Бланк осуществил первый полный синтез камфоры из α-пинена, что позволило наладить промышленное производство, не зависящее от природных источников. В XX веке камфора широко применялась как пластификатор в производстве целлулоида и других нитратцеллюлозных материалов, а также в качестве репеллента и антисептика.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Камфора представляет собой бесцветные кристаллы с характерным резким запахом. Температура плавления D-камфоры составляет 179,8 °C, температура кипения — 204 °C (при атмосферном давлении). Камфора легко возгоняется при комнатной температуре, что обуславливает её характерный запах. Плотность кристаллов — около 0,99 г/см³. Оптическая активность D-камфоры: удельное вращение [α]D = +44,1° (в этаноле). Плохо растворима в воде (около 0,1 г/100 мл при 20 °C), хорошо — в этаноле, диэтиловом эфире, хлороформе, ацетоне, жирных и эфирных маслах.

Химические свойства

Камфора — бициклический кетон с формулой C₁₀H₁₆O. Её молекула состоит из двух конденсированных циклогексановых колец, одно из которых содержит карбонильную группу (C=O). Камфора вступает в реакции, характерные для кетонов: окисление (например, до камфорной кислоты), восстановление (до борнеола или изоборнеола), нуклеофильное присоединение. При нагревании с сильными окислителями (например, азотной кислотой) камфора превращается в камфорную кислоту. При восстановлении (например, натрием в этаноле) образуется смесь борнеола и изоборнеола. Камфора также может быть дегидрирована до камфорного ангидрида.

Получение

Природные источники

Основным природным источником D-камфоры является камфорный лавр (Cinnamomum camphora), вечнозелёное дерево семейства Лавровые, произрастающее в Восточной Азии. Камфора содержится во всех частях дерева, особенно в древесине и корнях. Для получения камфоры древесину измельчают и подвергают паровой дистилляции. Выход камфоры составляет от 1 до 3 % от массы сухой древесины. В меньших количествах камфора содержится в эфирных маслах других растений, например, в базилике, розмарине, шалфее.

Синтетическое получение

Промышленный синтез камфоры обычно осуществляется из α-пинена, основного компонента скипидара, получаемого из живицы хвойных деревьев. Процесс включает несколько стадий:

1. Изомеризация α-пинена в камфен.
2. Этерификация камфена уксусной кислотой до изоборнилацетата.
3. Омыление изоборнилацетата до изоборнеола.
4. Окисление изоборнеола до камфоры.

Этот метод позволяет получать рацемическую смесь (D- и L-изомеров) или, при использовании оптически активных катализаторов, преимущественно D-камфору. Другие синтетические пути включают синтез из мирцена или из камфорной кислоты.

Применение

Медицина

Камфора используется в медицине преимущественно наружно как местнораздражающее, отвлекающее и антисептическое средство. Входит в состав мазей, бальзамов и растворов, применяемых при болях в мышцах, суставах, артритах, ревматизме, а также при простудных заболеваниях (как ингаляционное средство). Внутрь камфора ранее применялась как стимулятор дыхания и сердечной деятельности, однако в настоящее время её внутреннее применение ограничено из-за токсичности. Камфора также входит в состав некоторых стоматологических препаратов (например, камфоро-феноловая смесь) для лечения пульпита и кариеса.

Парфюмерия и косметика

Благодаря сильному, стойкому и характерному запаху, камфора используется в парфюмерии как компонент ароматов (особенно в мужских композициях, а также в ароматах для сауны и бани). В косметике камфора добавляется в кремы, лосьоны и бальзамы для лица и тела, оказывая тонизирующее и антисептическое действие. Входит в состав средств от акне, так как обладает противовоспалительными свойствами.

Промышленность

В прошлом камфора была важнейшим пластификатором в производстве целлулоида (нитрата целлюлозы). В настоящее время её использование в этой области сократилось, но она по-прежнему применяется в производстве некоторых пластмасс, лаков, клеев и взрывчатых веществ. Камфора также используется как репеллент (средство от насекомых), особенно в виде камфорных шариков для защиты шерстяных и меховых изделий от моли. В химической промышленности камфора является исходным веществом для синтеза других органических соединений, например, камфорной кислоты, которая используется в качестве катализатора и в производстве красителей.

Религиозные и культурные обряды

Камфора (в виде камфорных палочек или таблеток) широко используется в буддийских и индуистских ритуалах. Её сжигают как благовоние, а также в качестве подношения в храмах. В Индии камфора (капур) используется в церемонии аарти, где её сжигают на специальном подносе. В Китае камфора также используется в традиционных похоронных обрядах.

Токсикология и безопасность

Камфора является токсичным веществом при приёме внутрь в больших дозах. Смертельная доза для взрослого человека составляет около 50—100 мг/кг массы тела, для детей — значительно меньше. Симптомы отравления камфорой включают тошноту, рвоту, головокружение, возбуждение, судороги, угнетение дыхания и кому. При попадании на кожу камфора может вызывать раздражение, особенно у людей с чувствительной кожей. При вдыхании паров камфоры в высоких концентрациях возможно раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. В связи с токсичностью, камфора запрещена к применению в качестве пищевой добавки во многих странах, включая Россию. В России камфора разрешена к применению только в качестве лекарственного средства для наружного применения и в составе некоторых парфюмерно-косметических продуктов.

Интересные факты

• Камфора является одним из немногих природных соединений, которое может образовывать кристаллы с высокой оптической активностью.
• В XIX веке камфора использовалась как средство для контрацепции (в виде вагинальных шариков), однако её эффективность и безопасность были сомнительны.
• Камфора входит в состав знаменитого бальзама «Золотая звезда» (вьетнамский бальзам), который популярен в России и странах СНГ.
• В природе камфора синтезируется растениями как защитное средство от насекомых и патогенов.
• Камфора была одним из первых органических соединений, для которых была установлена точная молекулярная структура (в 1893 году).

Источники

• Химическая энциклопедия. Т. 2. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — С. 296—297.
• Фармакология: учебник / под ред. Р. Н. Аляутдина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. — С. 234—235.
• Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV издание. — М.: Минздрав России, 2018. — Т. 3. — С. 1245—1247.
• Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1963. — Т. 2. — С. 456—458.
• Budavari S. (ed.) The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. — 12th ed. — Whitehouse Station, NJ: Merck & Co., 1996. — P. 284—285.