V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНОГО ЭФИРА ЭТИЛСАЛИЦИЛАТА И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПАРФЮМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
С самого рождения нас окружают миллионы запахов, они являются неотъемлемой частью нашей картины мира. Аромат дома, цветов, влажной травы, осеннего леса, моря, солнца... Мы живём рядом с ними, не обращая на них внимания. Но стоит нам на несколько дней утратить родной, любимый запах, как мы начинаем по нему тосковать, у нас портится настроение, мы ищем что-то похожее. Ароматы влияют на наше расположение духа, способность мыслить, говорить. Они помогают людям в болезни. Наши предки при недугах искали помощи у природы. И она давала им эту помощь. Свои наблюдения, знания человек со временем накапливал, передавал наследникам. С началом столетия ароматерапия стала все больше вытесняться искусственно полученными медикаментами. «Назад к Природе, к натуральным средствам» — так можно сформулировать тенденцию нашего времени. Только сейчас мы как бы заново обретаем наше утраченное знание об использовании аромамасел в медицине, быту, парфюмерной промышленности.
Поэтому данная тема является актуальной и практически значимой. Аромамасла — ключ к красоте, великолепному здоровью и полной гармонии. Лучшие ароматы, созданные величайшими парфюмерами, вошли в историю.
Однако сделать духи можно и самому. При этом увлекательная работа по созданию собственных парфюмерных композиций позволяет параллельно изучить некоторые разделы химии, полезные не только с точки зрения академических знаний, но и с бытовой и практической точек зрения .
Цель работы: получение сложного эфира этилсалицилата и создание оригинальных парфюмерных композиций из комбинации готовых эфирных масел.
Задачи:
Обзор и анализ литературных источников по темам:
Парфюмерия, обоняние, дерматологическое тестирование.
Основы физической химии органических соединений.
Принципы создания органических смесей.
Основы анализа органических смесей.
Обучение распознаванию запахов, шлейфов запахов и тонов.
Работа по созданию и совершенствованию собственных парфюмерных композиций.
Работы по закреплению запаха.
Изучение свойств и стабильности созданных композиций.
Тестирование полученных духов.
Презентация полученных результатов.
Основные методы нашей работы:
1.Сбор и анализ информации.
2. Эксперимент.
3. Наблюдение.
4. Анализ и синтез.
5.Социологический опрос.
Гипотеза: ароматические масла благотворно влияют на человека. И если основой духов являются сложные эфиры, то, используя их, можно создать собственные оригинальные парфюмерные композиции.
Объект исследования: эфирные масла, сложный эфир этилсалицилат, композиции на его основе.
Субъект исследования: способы получения и свойства эфирных масел, получение сложного эфира, различный состав парфюмерных композиций и их свойства.
I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Физиология восприятия аромата
Почему такое большое значение у аромата? Почему он влияет на наши эмоции, создает настроение? Почему, надевая на себя аромат, мы чувствуем себя по-другому, выглядим по-другому? Чтобы понять, чем пахнет, мы начинаем принюхиваться, увеличиваем приток воздуха в верхнюю часть, носа, к двум углублениям, в которых располагаются органы обоняния. Они пронизаны нервными волокнами. Молекулы пахучих веществ раздражают нервные окончания, и те посылают сигналы в обонятельную луковицу, а затем в высший мозговой центр, где суммируются и перерабатываются в характеристики запаха. Аромат уже влияет на наше настроение, самочувствие. Мы ощущаем уют, комфорт от приятного аромата раньше, чем поймем, что это за запах. И только потом мозг сравнивает полученные сигналы с теми, что имеются в кладовой его памяти, и мы наконец-таки узнаем, чем пахнет — розой, луком или керосином. Аромамасла, легко проникая в кровь и лимфу через бронхолегочную систему, кожный покров, пищеварительный тракт, нормализуют липидный баланс, благотворно воздействуют на вегетативную и нервную системы, психоэмоциональное состояние, стабилизируют гормональный и биоэнергетический обмен, повышают антиоксидантную защиту, препятствуя образованию и накоплению в организме свободных радикалов. Множество минералов, витаминов и прочих полезных веществ в составе масел быстро и качественно усвоятся вашим организмом. Какими могут быть запахи? Приятный — неприятный, резкий — нежный, стойкий — нестойкий, горький, сладкий терпкий, цветочный, фруктовый, пряный, древесный, восточный, амбровый.
Ароматерапия — одно из самых популярных направлений нетрадиционной медицины. Современная ароматерапия — это, прежде всего, профилактический и оздоровительный способ поддержания хорошей психоэмоциональной и физической формы, терапия, позволяющая снять ежедневные стрессы и не допустить развития недугов. В ароматерапии используются эфирные масла, ароматические масла, экстракты растений. Собственно, из этих первоначальных составляющих и образуются благотворно действующие ароматы. Как и в любой методике оздоровления организма, в ароматерапии существует несколько основных правил, соблюдение которых позволит избежать неприятных последствий и превратит ароматерапию в одно из любимых занятий.
1.2 Эфирные масла. Строение, свойства
Эфирные масла, или благовония — класс летучих органических соединений, получаемых из эфиромасличных растений и обладающих характерным запахом и жгучим вкусом.
Сырьем для благовоний служат части растений (свежие или вяленые): корни, кора, стебли, древесина, листья, смола, соцветия, лепестки, семена. Из одного растения возможно получение совершенно разных по составу, аромату и действию эфирных масел. К примеру, из апельсина: нероле (цветы), горький апельсин (кожура плодов). Из плодов овощей, мякоти фруктов и ягод эфирных масел не получают, а отдушки с запахом клубники, манго, арбуза всегда синтетические продукты. Сложные эфиры придают характерный запах аромамаслам: этиловый эфир изовалериановой кислоты — малиновый, бутилацетат — грушевый, метиловый эфир масляной кислоты — яблочный, этиловый эфир масляной кислоты — ананасовый, изоамиловый эфир изовалериановой кислоты — банановый, бензилбензоат — цветочный, бензилацетат — жасминовый. Альдегиды преобладают в маслах лимонной травы, мелиссы, цитронеллы и эвкалипта лимонного. К эфирным маслам с высоким содержанием кетона принадлежат масла розмарина, шалфея, эвкалипта шаровидного и иссопа. Сернистые соединения в небольших количествах встречаются в маслах чесночного масла, изородановый аллил составляет главную часть различных сортов горчичного масла. Эфирные масла — прозрачные, бесцветные или слегка окрашенные (желтые, коричневые, зеленые, красноватые) жидкости, имеющие выраженный характерный аромат. Для них характерны следующие физико-химические свойства: температура кипения – 160-2400С; температура кристаллизации - от +17 до –300С, плотность - 0,8-1,5 г/см.
Масла обладают жгучим вкусом, практически нерастворимы в воде, однако после взбалтывания вода приобретает запах эфирного масла. Хорошо растворяются в органических растворителях: в диэтиловом и других эфирах, в этиловом спирте, бензоле, ацетоне, а также в растительных и животных жирах и натуральных продуктах (мед, молоко, сливки). Эфирные масла хорошо растворяют различные смолы, воски, парафины, жиры, резину, вот почему при работе с ними нельзя применять такие вещества. Также их нельзя хранить в пластиковой таре, а только в стекле с 50%-м затемнением. Эфирные масла в течение 0,5–3 часов полностью испаряются, не оставляя жирных пятен на бумаге, хотя легкое окрашивание возможно, если эфирное масло имеет цвет. К высоколетучим маслам относятся эфирные масла чайного дерева, кипариса, мяты перечной, лимона. Средние показатели летучести имеют эфирные масла сосны, мирры, ромашки, розмарина. Низколетучими маслами считаются сандаловое, ладанное, кедровое, пачули. Эфирные масла горючи.
1.3 Получение эфирных масел
Так как эфирные масла хорошо растворимы в спиртах, жирах и других органических соединениях, эти свойства часто используют при их получении. Существует несколько способов получения эфирных масел. Различные способы получения эфирных масел основаны на том, в каких частях растения находятся специальные клетки, содержащие эссенцию (вещество, вырабатываемое самим растением). Они могут находиться в листьях, коре, корнях, цветах, кожуре и других частях растения.
Эфирные масла производятся из свежего, частично обезвоженного или высушенного сырья; для получения цветочных масел, таких как розовое масло или масло из цветов апельсина. Сырье должно быть свежим или законсервированным (при помощи глицерина или соли). Майоран и различные виды мяты (болотной, перечной или колосовой) перегоняют свежими. Сухое сырье часто требует мацерации (разъединения клеток растительных тканей путем растворения или разрушения межклеточного вещества при замачивании в растворителе) перед перегонкой и должно быть измельчено. Наибольшее применение нашли следующие способы получения эфирных масел:
Механический способ - выжимание масел прессованием кожуры и цедры цитрусовых плодов и фруктов (апельсиновое, мандариновое, лимонное масла).
Дистилляция - отгонка эфирных масел с водяным паром (например розовое, гераниевое, мятное или кориандровое масла).
Извлечение эфирных масел летучими и нелетучими растворителями (в частности масел розы, жасмина, иланг-иланга и т. д.).
Способ получения эфирных масел летучими растворителями называется экстракцией. После отгонки растворителя из экстрактового масла получают смесь эфирного масла, восков, смол и жиров. Из нее обработкой спиртом и дальнейшей отгонкой спирта получают абсолютное масло.
Получение масел с помощью нелетучих растворителей называется мацерацией (настаиванием). Этот способ применяется для извлечения масел из цветов растений, содержащих незначительное количество масел (фиалка, жасмин, ландыш, резеда и др.). Извлечение эфирных масел методом анфлеража и динамической сорбции. Этот способ основан на способности эфирных масел, выделяемых растениями, переходить в газовое состояние, а затем абсорбироваться жирами или твердыми сорбентами (селикагелем или активированным углем) с последующей экстракцией сорбентов серным эфиром.
1.4 Структура парфюмерной композиции
Каждая композиция состоит из трех постепенно раскрывающихся нот аромата. Начальную ноту парфюмеры называют головной. Средняя нота называется нотой сердца или центральной нотой. Конечная нота – это базовая или основная нота, еще ее именуют фондом. Все три ноты раскрываются в различное время, этот процесс называется периодом жизни парфюмерной ноты.
Первоначальный запах духов держится недолго, не дольше 20 минут — верхние ноты аромата испаряются первыми. Их задача – создать настроение, поэтому они звучат легко и наполнены оттенками свежести и зелени. Именно вершину мы слышим первой, ее ноты нас интригуют, подготавливают к основному запаху.
Яркие и легкие начальные ноты постепенно переходят в сердечные. Именно сердце запаха определяет характер аромата и его узнаваемость. При создании парфюмерной композиции, вначале сочиняется сердечная нота сердца, на которую потом нанизываются остальные компоненты.
Сердце аромата может быть любым – фруктовым, цветочным, амбровым, ориентальным, древесным, мускусным. Порой используются синтетические материалы, которые создают запахи, не существующие в природе.
Сердечные аккорды со временем угасают и переходят в бархатистое звучание шлейфовых оттенков. Они ощущаются дольше всего, от них зависит сила и стойкость аромата, его тембр и насыщенность. Шлейф уже не изменится, он исчезнет вместе с ароматом. Базовая нота содержит вещества, которые долго остаются на коже и имеют самый низкий уровень испарения. Шерстяная одежда может сохранять запах духов месяцами. Очень хорошо конечные нотки аромата держатся на волосах, поэтому надо с осторожностью наносить на голову «тяжелые» пряные запахи. Как правило, в качестве материалов для шлейфа используют маслянисто-сладкие запахи – сандал, восточные пряности, ваниль, пачули, кедр. Часто используются мускус и амбра. Шлейф духов «округляет» звучание парфюмерной композиции и придает ей чувственность.
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Социологическое исследование
Для выявления наиболее востребованных ароматических масел среди учащихся и педагогов был проведен опрос по данной теме. В опросе участвовали девушки, юноши и учителя. Испытуемым были предложены следующие аромамасла: лаванды, апельсина, корицы, розы, кедра, мяты, бергамота, гвоздики, эвкалипта, миндаля, лимона, жожоба, жасмина, герани. Результаты опроса мы отразили в диаграмме (Приложение 4).
Наиболее востребованные масла среди девушек — роза и цитрусовые — апельсин и лимон. Юноши предпочитают запах масла корицы и кедра. Выбор учителей — эфирное масло бергамота и лимона. Сопоставив все данные, мы отметили, что наиболее востребованными являются ароматические масла розы, лимона, апельсина и бергамота.
2.2 Методика и результаты исследования
2.2.1 Получение сложных эфиров
Опыт 1. Гидролиз ацетилсалициловой кислоты.
Цель: провести гидролиз ацетилсалициловой кислоты для получения салициловой кислоты.
Для эксперимента мы использовали следующие реактивы: аспирин, соляная кислота (20%), этиловый спирт (96%), борная кислота, сульфат магния (безводный), гидроксид натрия.
Мы поместили 20 таблеток ацетилсалициловой кислоты и 100 мл соляной кислоты в круглодонную колбу объёмом 250 мл. Установили колбу на спиртовку и нагревали 30 мин, периодически встряхивая для перемешивания содержимого. Окончание процесса зафиксировали по появлению запаха уксуса и загустению смеси. Мы продолжали нагревать ещё 15 мин, а затем сняли колбу со спиртовки. После охлаждения добавили 100 мл холодной воды и отфильтровали смесь. Оставшиеся на фильтре кристаллы салициловой кислоты, похожие на снежинки, промыли несколькими порциями холодной воды и высушили. Уравнение химической реакции:
Весь синтез занял у нас около 4 часов. (Приложение 1)
Опыт 2. Синтез этилсалицилата из салициловой кислоты и этанола (Приложение 2).
Цель: получить сложный эфир из салициловой кислоты и этанола.
Полученную салициловую кислоту взвесили (образовалось около 7 г) и поместили в коническую колбу на 250 мл, добавили 12 мл этилового спирта (96 %), 0,5 г борной кислоты и 3 кусочка пемзы для равномерного кипения. Закрыли колбу широкой пробиркой, заполненной снегом (холодильник). В месте соединения, чтобы включить выход газа, пробирку закрепили скотчем. В ходе реакции приходилось заменять пробирки-холодильники из-за таяния снега. Колбу закрепили в штативе и нагревали при постоянном кипении смеси. Время протекания реакции — около 4 часов. Спиртовки в ходе реакции этерификации периодически меняли, т. к. нельзя было прекращать нагревание. Уравнение химической реакции:
Опыт 3. Очистка и выделение эфира (Приложение 3).
Цель: очистка эфира от примесей и получение чистого эфира.
Реакционную смесь охладили, перелили в пробирку, добавили 10 мл раствора гидроксида натрия (для нейтрализации катализатора) и дали отстояться. Образовавшийся эфир собрался на дне пробирки. С помощью делительной воронки, мы отделили эфир, высушили безводным сульфатом магния.
Вывод: в результате вышеописанного химического эксперимента из таблеток аспирина (отечественного производства) нам удалось синтезировать сложный эфир этилсалицилата, обладающий приятным ароматом груши.
2.2.2 Составление собственных парфюмерных композиций.
Несмотря на сложность данного химического эксперимента, нам удалось получить сложный эфир и приобрести навык работы с лабораторным оборудованием. Духи мы решили комбинировать из эфирных масел, которые продаются в аптеках и магазинах (Приложение 4).
Опыт 4. Создание своей формулы.
Цель: смешение ароматических веществ (эфирных масел) в различных сочетаниях с варьированием концентрации компонентов.
Для создания собственного аромата нам потребовались: этиловый спирт, эфирные масла (мандариновое, лимонное, вербены, лаванды, жасмина, мяты, миндальное), бумажные тест-полоски для проведения проб, плотно закрывающиеся флаконы, 12 пипеток.
В качестве основы для композиции мы брали спирт. У спиртовой композиции есть преимущество — ее можно впоследствии наносить на волосы и одежду, не опасаясь масляных пятен. Составление композиции начинается с добавления базовых нот, затем средних и верхних. Три этих ноты парфюма раскрываются в разное время, и этот период профессионалы называют временем жизни ноты. Ароматические масла смешиваются в таком соотношении: одна часть головной ноты, две части ноты сердца и три части базовой ноты. Мы смешивали выбранные эфирные масла, соблюдая правило: сначала берется масло головной ноты, к нему прибавляется масло центральной ноты, затем присоединяется масло базовой ноты. Соотношения ароматов в духах соответствуют пропорции 1:2:3, то есть берётся одна часть ароматов головы духов, две — сердца и три — базы.
Композиция № 1. 6 капель мандарина, 3 капли лимона , 5 капель лаванды, 7 капель миндаля, 20 мл этилового спирта.
Композиция № 2. 5 капель эфирного масла мандарина, 3 капли эфирного масла жасмина, 2 капли масла вербены, 2 капли эфирного масла миндаля,20 мл этилового спирта.
Композиция № 3. 2 капли эфирного масла вербены , 2 капли эфирного масла лаванды, 3 капли эфирного масла мяты, 3 капли эфирного масла апельсина, 20 мл этилового спирта.
Три составленные композиции мы поместили в плотно закрывающиеся флаконы и оставили на созревание.
Заключение
В ходе проделанной работы нами были решены поставленные цели, и выполнены задачи. Предполагаемая нами гипотеза подтвердилась.
Нами изучена литература о видах, составе, свойствах и способах получения эфирных масел. Аромамасла широко используют в ароматерапии, которая является уникальным звеном, связывающим наше здоровье с богатством окружающего нас мира. В ходе работы нами были проведены эксперименты, в результате которых был получен сложный эфир этилсалицилат с запахом груши и созданы собственные парфюмерные композиции.
Проведенные исследования и эксперименты позволяют сделать следующие выводы:
1. Приготовить чудесный аромат из эфирных масел не так уж и сложно и возможно в лабораторных условиях.
Начинать, конечно, надо с теоретических знаний, которые мы получили из различных учебников и сайтов в интернете.
2. Нами созданы три композиции собственных ароматов.
Мы можем поделиться рецептом самого приятного из полученных нами ароматов. Рецепт: 6 капель мандарина,3 капли лимона, 5 капель лаванды, 7 капель миндаля, 20 мл этилового спирта.
Оригинальными хочется быть многим. С помощью чистых, красивых запахов каждый в силах преобразить внешность, подчеркнуть собственную индивидуальность, облагородить атмосферу дома.
В ходе работы мы расширили свои знания по данной теме и можем создавать парфюмерные композиции не только для себя, но и для своих друзей.
Материалы нашей работы имеют практическую направленность и могут быть использованы на уроках химии, экологии, технологии, на факультативных занятиях, для бесед с учащимися и взрослыми.
Дальнейшими направлениями по теме работы могут быть: создание новых композиций, подбор растворителей и закрепителей запаха.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бражников В. П. История запахов. — М.: Наука, 1998.
2. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М.: Современная
школа, 2005.
3. Кузнецова Н. Е. Органическая химия. 10 класс. — М.: Вентана-Граф, 2007.
4. Фельдман Ф. Г., Рудзитис Г. Е. Химия: Учебник для 10 класса средней школы. — М.:
Просвещение, 1995.
Интернет-ресурсы
5. «Википедия» — свободная энциклопедия: https://www.yandex.
ru/search/?text=википедия&lr=213&clid=9582
6. Сикорская С. В., Бельченко Е. Н.Парфюмерия без секретов. —М., 1991.
7. http://wakening.ru/forum/viewtopic.php?f=35&t=144
8. http://vedminy-vesti.ru/kaksamostoyatelno-sdelat-duxi/
9. https://ladyup.online/parfyumeriya/faq/klassifikatsiya-aromatov.html
10. http://groomedlady.ru/uxodza-telom/708-kak-v-domashnixusloviyax-sozdat-duxi.html
11. http://ladyelena.ru/duxi-vdomashnix-usloviyax-receptyprigotovleniya/
12. http://verochka.name/zolotyepravila-aromaterapii.html
13. http://www.vokrugsveta.ru
14. http://www.beautynet.ru/aroma therapy/4191.html
Приложение 1
Процесс гидролиза ацетилсалициловой кислоты
Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3
Рисунок 4 Рисунок 5
Приложение 2
Процесс синтеза этилсалицилата из салициловой кислоты и этанола
Рисунок 6 Рисунок 7
Рисунок 8
Приложение 3
Процесс очистки и выделения эфира
Рисунок 9 Рисунок 10
Рисунок 11
Приложение 4
Процесс составления собственных парфюмерных композиций.
Рисунок 12
Результаты социологического исследования