柠檬烯 · aiwiki.page

柠檬烯是一种天然存在的环状烃，分子式为 $\mathrm{C_{10}H_{16}}$ 。它属于单萜，这是一类由植物产生的十碳化合物。柠檬烯是柑橘果皮精油的主要成分之一，可用作调味剂、香料成分和溶剂，尤其常用于清洁和除油产品。其两种互为镜像的分子形式在不同天然来源中所占的比例各不相同。(webbook.nist.gov)

结构与立体化学

柠檬烯分子含有一个带碳碳双键的六元碳环、一个甲基，以及一个含有另一双键的异丙烯基。其系统命名为 1-甲基-4-(丙-1-烯-2-基)环己-1-烯，摩尔质量约为 $136.23\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ 。两个双键并不共轭。(webbook.nist.gov)

柠檬烯有一个立体生成中心，因此存在两种对映异构体：

$(R)$ -(+)-柠檬烯，通常称为 d-柠檬烯，CAS 登记号为 5989-27-5。
$(S)$ -(−)-柠檬烯，通常称为 l-柠檬烯，CAS 登记号为 5989-54-8。(pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)

这两种形式体现了手性：它们的原子连接方式相同，但互为不能重合的镜像。 $R$ 和 $S$ 表示绝对构型，而 $+$ 和 $−$ 表示实验测得的旋光方向。两种形式等量混合所得的物质称为外消旋柠檬烯或双戊烯；CAS 登记号 138-86-3 通常用于这种物质，也用于未指明立体构型的柠檬烯。(inchem.org)

物理性质与化学行为

柠檬烯是一种无色、易挥发的液体，具有典型的柑橘气味。文献报道的 d-柠檬烯代表性物性包括：沸点约为 $178\,^\circ\mathrm{C}$ ，熔点约为 $-74\,^\circ\mathrm{C}$ ，以水为 1 时的相对密度约为 $0.84$ 。它在水中的溶解度极低，闭杯闪点约为 $48\,^\circ\mathrm{C}$ 。(inchem.org)

柠檬烯接触空气后容易氧化。这会改变储存物料的组成，生成包括氢过氧化物在内的含氧化合物。无论是考虑产品稳定性，还是评估皮肤致敏性，都需要区分新鲜柠檬烯及其氧化产物。(inchem.org)

天然分布与生物合成

柠檬烯存在于多种植物的精油中。柑橘果皮精油以 $(R)$ -(+)-形式为主，也是柠檬烯的主要商业来源。柠檬烯通常作为柑橘加工的副产品，通过油分离和蒸馏回收。柠檬烯也存在于其他植物的精油中，包括一些薄荷属植物的精油。(inchem.org)

植物以十碳前体香叶基二磷酸为原料，在柠檬烯合酶这一酶的作用下合成柠檬烯。反应过程中，前体先发生重排和环化，随后失去一个质子，形成柠檬烯。不同的酶控制反应的立体化学进程，生成不同的对映异构体；研究人员已对来自甜橙（Citrus sinensis）的一种 (+)-柠檬烯合酶进行了结构表征。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

在薄荷属植物中，柠檬烯也是合成结构修饰程度更高的单萜时所需的中间体。对胡椒薄荷的研究发现，柠檬烯合酶位于油腺分泌细胞的白色体中，表明柠檬烯的生成与制造和储存精油的专门结构密切相关。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

用途

柠檬烯的主要用途取决于其气味和溶剂性质。它被添加到食品调味剂、香水、化妆品、肥皂和家用清洁产品中。作为溶剂，它用于除油和清洁配方，并在某些应用中替代了部分含氯溶剂或石油基溶剂。(inchem.org)

柠檬烯也被用作杀虫和动物驱避产品的活性成分。美国环境保护署对这些农药用途进行了单独评估，区别于其作为调味剂或香料成分的用途。(www3.epa.gov)

健康与环境注意事项

高浓度 d-柠檬烯可刺激皮肤，对眼睛也有刺激性，但程度较轻。反复或长时间接触可能引起皮肤致敏，尤其是在柠檬烯已经氧化的情况下。因此，柠檬烯存在于食品和植物精油中，并不意味着高浓度柠檬烯或久置的配方产品没有危害。它还具有易燃性，并对水生生物具有很强的毒性。(inchem.org)

柠檬烯挥发后会参与大气化学反应。反应舱实验表明，它与臭氧反应会生成含氧产物，其中一部分进入颗粒相，促成二次有机气溶胶的形成。因此，评估其环境影响时，既要考虑排放的柠檬烯本身，也要考虑其氧化过程中形成的产物。(acp.copernicus.org)

参考来源

Limonene — NIST Chemistry WebBookwebbook.nist.gov
(+)-Limonene — PubChempubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Limonene, (-)- — PubChempubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Limonene — Concise International Chemical Assessment Document 5inchem.org
ICSC 0918 — D-Limoneneinchem.org
Functional and Structural Characterization of a (+)-Limonene Synthase from Citrus sinensispmc.ncbi.nlm.nih.gov
Direct Evidence of an Enzyme-Generated LPP Intermediate in (+)-Limonene Synthase Using a Fluorinated GPP Substrate Analogpubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Limonene Synthase, the Enzyme Responsible for Monoterpene Biosynthesis in Peppermint, Is Localized to Leucoplasts of Oil Gland Secretory Cellspmc.ncbi.nlm.nih.gov
Tolerance Reassessment and Risk Management Decision for Limonenewww3.epa.gov
Multiphase composition changes and reactive oxygen species formation during limonene oxidation in the new Cambridge Atmospheric Simulation Chamber (CASC)acp.copernicus.org
Large differences of highly oxygenated organic molecules (HOMs) and low-volatile species in secondary organic aerosols (SOAs) formed from ozonolysis of β-pinene and limoneneacp.copernicus.org