طرز کار سنتز شیمیایی
سنتز ارگانیک، حوزه‌ای از علم شیمی است که با ایجاد مولکول‌های خاص با استفاده از مولکول‌های ساده‌تر سر و کار دارد. درواقع وظیفۀ این حوزۀ علمی، ساختن مولکولی پیچیده با برهم‌چسبانی مولکول‌های کوچک‌تر و ساده‌تر در طی واکنش‌های شیمیایی است که شیمیدانها طراحی می‌کنند. شیمیدانها باید ترکیبات ساده و ارزان قیمت که قابلیت واکنش و ترکیب با دیگر ترکیبات را دارند، چنان انتخاب کنند که بتواند مولکول پیچیدۀ مدنظرشان را طراحی کنند. اینکار دقیقاً شبیه به کار بنایی است که با استفاده از واحدهای کوچک‌تر، ساختمانی را تولید می‌کند. همچنین لازم است که برخی از بخش‌های یک مولکول را چنان اصلاح کنیم تا منطبق و سازگار با ساختار مدنظر باشد.
نمونه‌ای از چنین سنتزی، سنتز بتایونون است. در حضور باریوم هیدروکسید، سیترال که در عصارۀ لیمویی یافت می‌شود، و استون، با هم واکنش نشان داده و سودویونون ایجاد می‌شود. سپس این ترکیب، طی واکنشی با سولفوریک اسید، ساختاری حلقه‌ای پیدا می‌کند. این ترکیب نهایی که بتا یونون خوانده می‌شود، دقیقاً مشابه ترکیبی است که در گل بنفشه یافت می‌شود.
آغاز سنتز
کشف مولکول‌های بویایی موجود در مواد طبیعی و خلق مولکول‌های جدید به روش شیمیایی، فرایندی طولانی مدت است که نیاز به پژوهش‌های علمیِ فراوانی و پرهزینه دارد. این کار شامل خالص‌سازی مواد اولیۀ گران قیمت و کشف روش‌های پربازده سنتز می‌شود؛ کاری که ممکن است چندین سال طول بکشد. برای همین، تهیه‌کنندگان مواد اولیۀ عطرها، با آزمایشگاه‌های دانشگاهی همکاری می‌کنند تا با حمایت مالی از آخرین روش‌ها و تکنولوژی‌های علمی، فرایند سنتز را عملی، و کوتاه مدت کنند.
تعداد شگفت‌انگیز مولکول‌های ایجاد شده در بازۀ ۱۸۵۰ تا ۱۹۲۵ میلادی، نشان همکاری گستردۀ دانشمندان و مراکز علمی-پژوهشی بزرگ در آلمان، سوئیس، انگلستان و فرانسه دارد. پس از جنگ جهانی دوم، نقش امریکا و ژاپن به شدت مهم شد. اما چطور شد که در ابتدا، شیمیدانها شروع به مهندسی مولکول‌ها و تولید روایح و ترکیبات جدید کردند؟ اولین ترکیباتی که ایزوله و سنتز، و درنهایت اختراع شدند کدام‌ها هستند؟
اولین مولکول مهندسی شده
پس از تعدادی موفقیت در زمینۀ پالایش مواد آروماتیک، قرن نوزدهم شاهد ایزوله کردن و تشخیص ماهیت و ساختار مولکولیِ تعداد زیادی از ترکیبات بود که در طبیعت یافت می‌شدند. این کار، اولین گام در بازتولید این مولکول‌ها با روش‌های شیمیایی و مواد خام غیر گرانقیمت بود. اندک اندک تولید وانیل از عصارۀ گل میخک میسر شد و رایحۀ بنفشه با استفاده از سیترال قابل تولید بود.
تاریخچۀ کوتاهی از سنتز
۱۸۳۴: نیتروبنزن
اولین ترکیب عطرسازی که در طبیعت یافت نمی‌شود و منحصراً ساختۀ دست انسان است، نیتروبنزن محسوب می‌شود. این ترکیب رایحه‌ای مشابه بادام دارم و بسیار پایدار است. برای همین ترکیبی رایج در صابون‌های آن دوران بود. متأسفانه این ترکیب بسیار حساسیت‌زا از آب در آمد و پس از مدت کوتاهی از بازار خارج شد. این ناکامی، همچنین، استفاده از علم شیمی در عطرسازی را به امری مشکوک تبدیل کرد. اما در سال ۱۸۶۳، رایحۀ بادام تلخ با روش خاصی در قالب بنزالدهاید، مجدداً زنده شد. این ماده فاقد خصوصیت‌های حساسیت‌زای نیتروبنزن بود و دوباره صابون‌های بادامی رایج شدند.
۱۸۶۵: کومارین
اولین مادۀ سنتزی واقعی که در عطرسازی مورد استفاده واقع شد، کومارین بود. در ۱۸۵۶، این مولکول که رایحه‌ای مشابه علف خشک و تنباکو دارد، توسط فردریش ووهلر و ژوستوس فون لیبیگ ابداع شد. اما در آن زمان، تولید این ماده هنوز گران بود و عطرسازها کومارین طبیعی را ترجیح می‌دادند. فردینان تیمان از دانشگاه برلین، در سال ۱۸۷۷ فرایند را بهبود بخشید و تولید صنعتی کومارین، بالاخره ارزان‌تر از تهیۀ عصارۀ طبیعی آن شد. به سرعت صرفۀ اقتصادی ترکیبات صنعتی افزایش یافت. در بازۀ ۱۸۸۰ تا ۱۹۰۰، تولید صنعتی کومارین هشت برابر ارزان‌تر شد و راه را برای استفاده از مواد صنعتی دیگر و نیز ارزان‌تر و همه‌گیر شدن عطرها باز کرد.
۱۸۶۹: هلیوتروپین
هلیوتروپین تاریخچۀ منحصربه‌فردی دارد چراکه کشف آن، روند معکوسی را طی کرد: ابتدا در آزمایشگاه تولید شد و سپس در طبیعت یافت شد. ویلهلم رودولف فیتتیگ و دابلیو. اچ. میلک، در سال ۱۸۶۹، هلیوتروپین را در طی ساختارشکنی ویژگی‌های بویایی فلفل، تولید کرده و ساختار کامل آن را در سال ۱۸۷۱ افشا نمودند. رایحۀ این ماده، دور از رایحۀ فلفل و بسیار ظریف، پودری و بیشتر شبیه به بوی گل‌های هلیوتروپ است. در ۱۸۷۶، شیمیدانها متوجه شدند که درواقع این مولکول واقعاً در این گل وجود دارند. به زودی تولید انبوه هلیوتروپین ممکن شد و اولین عطر بر پایۀ آن در سال ۱۸۷۹ روانۀ بازار شد. تهیۀ هلیوتروپین صنعتی در سال ۱۹۰۰، صد برابر ارزان‌تر از تهیۀ شکل طبیعی آن بود. هلیوتروپین با عطر Apres l’ancse برند گرلن، در سال ۱۹۰۶ به ماده‌ای محبوب تبدیل شد.
۱۸۷۴: وانیل
قیمت سرسام‌آور وانیل طبیعی، محرک تحقیقات فراوانی برای کشف ساختار بویایی آن شد. پس از تلاش‌های فراوان شیمیدان‌های بسیاری، سرانجام فردینان تیمان و ویلهلم هارمان در سال ۱۸۷۴ موفق به تشخیص واقعی ترکیبات وانیل شدند. در همان سال، با استفاده از کانیفرین که در درخت صنوبر یافت می‌شود، وانیل مصنوعی را تولید کردند. شرکت Symrise در سال ۱۸۷۵ با هدف تخصصی تولید وانیل شیمیایی، در قلب یک جنگل صنوبر تأسیس شد. یک سال بعد، تولید وانیل صنعتی با استفاده از ترکیب دیگری به نام گوآیاکول به شدت ارزن‌تر شد. تهیۀ وانیل صنعتی در سال ۱۹۰۰، هفتاد و پنج برابر ارزان‌تر از تهیۀ عصارۀ طبیعی آن بود. وانیل برای اولین بار توسط گرلن در عطر Jicky و در سال ۱۸۸۹، به شکل حرفه‌ای وارد دنیای عطرسازی شد.
۱۸۸۰: ایسوبوتیل هینولین
این مولکول که کلاً در طبیعت وجود ندارد، رایحۀ چرمی و نت‌های خاکی و تنباکویی دارد. این مادۀ در سال ۱۸۸۰ توسط ژنکو هانس اسکراپ تولید شد. روح و تأثیر این مولکول زمانی کشف شد که که ژرمن سلیر، ۲.۵ درصد از شکل خالص این مولکول را به فرمول عطر افسانه‌ای Bandit محصول برند Robert Piguet اضافه کرد.
۱۸۸۸: مشک صنعتیِ باوِر
پس از جست‌وجویی طولانی مدت (از قرن هجدهم) به دنبال مشک مصنوعی، در سال ۱۸۸۸، آلبرت باور برای تهیۀ مولکولی که تأثیر مشک تینکتور را القا می‌کرد، ثبت اختراع کرد؛ ماده‌ای که به مراتب ارزان‌تر از مشک واقعی بود و برای همین به زودی توسط عطرسازها به کار رفت. این اولین مولکول کاملاً شیمیایی بود که هیچ وجهۀ طبیعی نداشت و در عطرسازی به کار می‌رفت. به مرور زمان، پنج مدل مشک دیگر بر پایۀ نیتروژن طراحی شدند. امروزه فقط مدل مشک کتون که در ۱۸۹۳ طراحی شد، دارای مجوز استاندارد است و در برابر نور حساس نیست.
۱۹۰۳: آلدهایدها
در شیمی، آلدهاید ترکیب شیمیایی خاصی است که ساختاری متشکل از کربن، اکسیژن و هیدروژن دارد. وانیل و سیتال، جزو آلدهایدها هستند. اما در عطرسازی، به اشتباه، آلدهاید فقط به گروه خاصی از آلدهایدها اطلاق می‌شود: آلدهایدهای آلیفاتیک که آلدهایدهایی هستند متشکل از زنجیرۀ خطی از اتم‌های کربن. نام‌گذاری آلدهایدها براساس تعداد کربن‌هایشان انجام می‌گیرد. آنهایی که بین یک تا ده کربن دارند، در طبیعت یافت می‌شوند و رایحۀ میوه‌ای دارند. دو کربنی، رایحۀ سیب سبز و هشت کربنی رایحۀ سیتروسی دارد. در ۱۹۰۳، روشی برای تولید آلدهایدهای آلیفاتیک ابداع شد ولی موکول‌های حاصل از این روش غیرمعمول و ناپایدار بودند، جز آلدهاید با دوازده کربن که رایحۀ فلزی و سیتروسی دارد. در سال ۱۹۱۸ امکان تولید آلدهایدهای باکیفیت در مقیاس صنعتی فراهم شد. آکورد حاصل از ترکیب آلدهایدهای با ده، یازده و دوازده کربن، که رایحۀ مومی، پرتقالی، با وجهه‌های فلزی داشت، با شمارۀ پنج شانل معروف شد و به شکل گسترده در عطرسازی و اسانس‌های معطر استفاده شد. از عوامل موثر در رواج این آکورد، قیمت بسیار پایین آن است.
۱۹۵۰: آمبروکس
در سال ۱۹۳۴ لئوپولد روزیچکا شروع به تحقیق در مورد مولکول‌های بویایی موجود در عنبر کرد. در ۱۹۵۰ همکار او، شیمیدان ماکس استول، کشف کرد که می‌توان مادۀ اسکلارئول را به ماده‌ای بدل کرد که بوی تند عنبر مانند دارد. وی نام این ماده را آمبروکس نهاد. در سال ۱۹۷۷، دانشمندان متوجه شدند که درواقع مادۀ آمبروکس، به حالت طبیعی، در عنبر وجود دارد. تحقیقات نشان می‌دهند که حدود چهار درصد از عطرهایی که در طی سه دهۀ اخیر عرضه شده‌اند، حاوی امبروکس هستند.
۱۹۶۰: هِدیون
علی‌رغم تمام مطالعاتی که در دهۀ پنجاه روی یاس صورت گرفت، کشف مواد بویایی آن امکان ناپذیر به نظر می‌رسید. در سال ۱۹۵۸، شیمیدان جوان ادوارد دیمول از روش‌های تحلیلی نوین علم شیمی بهره برد و توانست ماده‌ای را در این گل مرموز تشخیص دهد که گرچه مقدار بسیار کمی از آن در گل حضور دارد، اما در تأثیر بویایی آن نقش مهمی ایفا می‌کند. تولید شیمیایی این ماده که متیل یاسمونیت نام گرفت، دشوار بود. اما در ۱۹۶۰، ترکیب مشابهی ایجاد شد که متیل دیهایدرویاسمونیت نام دارد. عطرسازان متوجه شدند که این ماده به پایۀ عطر حالت واقع‌گرایانه، و خلوص زیادی اعطا می‌کند و نام تجاری هدیون را بر آن گذاشتند. از این مولکول اولین بار در عطر Eau Souvage استفاده شد.
۱۹۶۳: اتیل مالتول
مالتول مولکولی‌ست که به شکل طبیعی در مالت یافت می‌شود. گروهی از شیمیدانها در گروه فایزر که نسبت به خواص بویایی مالت آگاه بودند، با ایجاد تغییر اندکی در ساختار مالتول، ترکیبات جدیدی ایجاد کردند. در میان این ترکیبات، اتیل مالتول جذاب‌ترین بود چراکه دارای مزه‌ای کاراملی هم بود و درواقع، شش برابر قدرت بیشتری هم نسبت به مالتول داشت.
۱۹۶۶: کالُن
زمانیکه دانشمندان مشغول در فایزر به دنبال انواع مختلف داروهای ضداضطرابِ بنزودیازپینی مانند والیوم بودند، ترکیبی با بوی قویِ شبیه به برگ‌های تازه، سبز و مِلون مانند کشف کردند. این ماده کالن نام گرفت. عطرسازان کم کم به این نت‌های مرطوب علاقه‌مند شدند، گرچه در ابتدا چندان علاقه نشان نمی‌دادند.
۱۹۷۰: داماسکونس
مولکول‌های بویایی موجود در رز هم مانند گل یاس، پیش از دهه پنجاه قابل کشف نبودند. ادوارد دیمول تحقیقات دهۀ پنجاه را ادامه داد و از روش خالص‌سازی اولترامدرن برای جداسازی یک ترکیب که در عصارۀ گل رز بلغاری کشف شده بود استفاده کرد. این ماده گرچه پنج صدم درصد از عصاره را شکل می‌داد، قدرت بویایی شگفت‌انگیزی داشت. وی آن را داماسکونس نام‌گذاری کرد. چند مدل از این مولکول طراحی شد. ولی مدل آلفا و بتا که رایحۀ میوه‌ای-سیبی دارند، مدل‌های اصلی محسوب می‌شوند.
۱۹۷۳: ایزو ای سوپر
کشف ایزوسایکلومین ای حدود بیست سال زمان برد و در کل، تحقیق روی این موضوع بیش از نیم قرن زمان برد. در طی این تحقیقات، در سال ۱۹۵۶ گونتر اهلوف متوجه شد که یکی از مولکول‌هایی که آماده کرده است، جنبه‌های چوبی و عنبری دارد. دوازده سال بعد، همین دانشمند فرمول مولکول را منتشر کرد. در سال ۱۹۷۳، دو محقق از شرکت IFF، این مولکول را تحت عنوان ایزو ای سوپر ثبت کردند. این مادۀ شدیداً پیچیده، درواقع متشکل از ده مولکول متفاوت است. پس از ده سال ادامۀ مطالعات، دانشمندان متوجه راز آن شدند: تنها یک مولکول در آن، آنهم به مقدار کم، وجود داشت که به ترکیب، بوی اصلی را اعطا می‌کرد. متاسفانه با امکانات کنونی علم شیمی، امکان تولید آن با هزینۀ معقول وجود ندارد. اما از ایزو ای سوپر، در چند عطر همچون Terre d’Hermes محصول ژان کلود النا استفاده شده است.
