Nootkaton

Nootkaton ist ein bicyclisches Sesquiterpen und kommt als spezifisches Aroma in vielen Citrusarten vor. Natürliches Nootkaton ist ein hochpreisiger natürlicher Aromastoff und findet seine Hauptanwendung als Aromastoff in Erfrischungsgetränken und als Pharmazeutikum. Die Isolierung aus natürlichen Quellen ist sehr teuer, da der Gehalt dieses Stoffes bei nur ca. 0,01 % in Mandarinen- und Orangenöl und ca. 0,5 % in Grapefruitöl liegt.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Nootkaton
Andere Namen	(4R,4aS,6R)-6-Isopropenyl-4,4a-dimethyl-4,4a,5,6,7,8-hexahydro-2(3H)-naphthalinon (IUPAC) 4α,5-Dimethyl-1,2,3,4,4α,5,6,7-octahydro-7-keto-3-isopropenylnaphthalen (+)-Nootkaton NOOTKATONE (INCI)[1]
Summenformel	C15H22O
Kurzbeschreibung	farbloser Feststoff[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 4674-50-4 EG-Nummer 225-124-4 ECHA-InfoCard 100.022.840 PubChem 1268142 ChemSpider 1064812 Wikidata Q417896
Eigenschaften
Molare Masse	218,55 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,00 g·cm−3 [3]
Schmelzpunkt	32–33 °C[3] 36–37 °C ((+)-Nootkaton)[4]
Siedepunkt	125 °C (bei 67 Pa)[3]
Dampfdruck	ca. < 0,001 hPa bei 25 °C[2]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2] Achtung H- und P-Sätze H: 317 P: 261​‐​272​‐​280​‐​302+352​‐​333+313​‐​362+364[2]
Toxikologische Daten	> 5000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2] > 5000 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, Haut)[2]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Eigenschaften

Grapefruit, hier mit rotem Fruchtfleisch

Grapefruit mit gelbem Fruchtfleisch

Nootkaton ist ein kristalliner, farbloser Feststoff, oberhalb des Schmelzpunktes von 32 bis 33 °C eine viskose, gelbe Flüssigkeit. Das Molekül besitzt drei stereogene Zentren. Die beiden Enantiomere unterscheiden sich stark in ihrer Aromaintensität und Aromaeigenschaft:

• (+)-Nootkaton ist der Geruchsträger der Grapefruit; die Geruchsschwelle liegt bei 0,001 ppm^[4] und der Geschmack ist bitter^[5].
• (−)-Nootkaton besitzt einen holzartigen Geruch; die Geruchsschwelle beträgt 1 ppm.

Der Marktpreis für natürliches (+)-Nootkaton liegt bei 4.000 bis 6.500 €/kg.

Technische Herstellung von Nootkaton aus Valencen

Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von Nootkaton. Die meisten gehen vom bicyclischen Sesquiterpen (+)-Valencen aus, das die Hauptkomponente des etherischen Öls der Valencia-Orange und der Grapefruit ist (neben Limonen, Myrcen und Linalool und weiteren terpenoiden Nebenkomponenten). Valencen ist billig und in großen Mengen verfügbar.

Chemische Verfahren

• Photooxygenierung in Gegenwart von Kupfersalzen^[6]
• Metallkatalytische Transformation^[7]
• Oxidation mit tert-Butylperacetat oder tert-Butylchromat, Butylchromat und Valencen^[8][9]
• Synthese aus Cyclohexen- bzw. Cyclohexadien-Derivaten^[10]

Biotechnologische Verfahren

Im Gegensatz zu dem mit chemischen Verfahren hergestellten ist das biotechnologisch erzeugte Nootkaton als natürlich zu bezeichnen und darf so auch als natürlicher Aromastoff eingesetzt werden.

Zu diesen Verfahren zählen Ganzzellbiotransformation durch

• Pilze wie Chaetomium globosum, Pleurotus sapidus, Botryosphaeria rhodina, Phanerochaete chrysosporim, Botryosphaeria dothide, Trametes spec.^[11][12][7]
• Bakterien wie Enterobacter sp., Rodococcus KSM-5706^[13][12][14]
• Pflanzen wie Gynostemma pentaphyllum^[15]

Auch über andere biotechnologische Verfahren kann Nootkaton synthetisiert werden:

• Enzymatische Verfahren (isoliertes Enzym)
• Laccase z. B. aus Trametes versicolor^[16]
• Ligninperoxidase^[17]
• P450-Monooxygenasen^[18]

Verwendung

Neben der Hauptanwendung als Aromatisierungsmittel für Getränke^[4] kann es als Insektenrepellent^[4][19] und als Reifungsindikator^[4][20] eingesetzt werden.