香料化合物的分子結(jié)構(gòu)與香氣之間的關(guān)系，長期以來是人們感興趣的研究課題。然而，由于存在以下3個方面的因素：

①香料香氣的表現(xiàn)與評價因人而異；

②隨著香料濃度的不同，香氣也會發(fā)生變化；

③混合物的香氣往往并不等于原香的復(fù)合，而是產(chǎn)生“相長相消”的效果。

因此，這一重要的理論課題的研究至今仍無定論。

要在香料化合物分子結(jié)構(gòu)與香氣之間，確定一種能肯定地預(yù)測某種新化合物香氣特征的理論，現(xiàn)在也還沒有取得成功。但是，大體上有這樣的認識，即香料化合物中碳原子的個數(shù)、不飽和性、官能團、取代基及同分異構(gòu)等因素對香氣會產(chǎn)生影響。雖然這些因素對香氣的影響暫時還不能從理論的角度予以解釋，但對合成有香的化合物，仍然具有一些指導(dǎo)作用。

碳原子個數(shù)對香氣的影響

香料化合物的相對分子質(zhì)量一般均在50～300，這只相當于含有4～20個碳原子。在有機化合物中，若碳原子個數(shù)太少，那么沸點就會很低，揮發(fā)也就會較快，因此，這類化合物不適宜作香料使用。相反，若碳原子個數(shù)太多，則會因蒸氣壓減小而難以揮發(fā)，因而香氣強度很弱，所以，此類化合物亦不宜作為香料使用。

一般來說，碳原子個數(shù)對香氣的影響，在醇、醛、酮和羧酸等中，都有很明顯的表現(xiàn)。

醇類化合物按其羥基所連結(jié)的主鏈不同，可分為脂肪醇、芳香醇、萜類醇，其香氣也各不相同。

脂肪醇的香氣隨著碳原子數(shù)的增加而變化。低碳醇如甲醇、乙醇、丙醇具有酒香香氣；C4和C5的醇類具有雜醇油的香氣，當碳原子數(shù)增加到C6～C7時，除具有青香、果香外，開始帶有油脂氣味；C8的醇香氣最強；當碳原子個數(shù)進一步增加時，則出現(xiàn)花香香氣；C14以上的高級醇幾乎無香味。

芳香醇類的香氣一般比脂肪醇類要弱，以花香、皮香為主。

在萜類醇中開鏈的單萜烯醇及倍半萜烯醇其香氣以花香為主，單環(huán)或雙環(huán)單萜烯醇與環(huán)狀倍半萜烯醇其香氣均以木香為主。

在烴類香料化合物中，一般脂肪族烴類具有石油氣息，且其中只有C8和C9的化合物香強度最大。隨著相對分子質(zhì)量的增加香氣變?nèi)酰珻16以上的脂肪族烴類系無香物質(zhì)。通常鏈狀烴比環(huán)狀烴的香氣要強。

在脂肪族醛類化合物中，低級醛具有強烈的刺激性氣味；C8～C12的醛具有花香果香和油脂氣味，常作香精的頭香劑；其中C10的醛香氣最強，C16的醛由于蒸氣壓減小，幾乎沒氣味。

脂肪醛中具有側(cè)鏈的醛類，香氣要比它的直鏈異構(gòu)體強，且更悅?cè)恕＠?-甲基十一醛具有柑橘果香，而十二醛只有在極稀的情況下才有類似紫羅蘭的花香；再如2，6，10-三甲基十一醛具有強烈香氣，而其直鏈異構(gòu)體十四醛卻只有極弱的油脂氣息。

在芳香族醛中，官能團在環(huán)上的位置不同，香氣也不一樣，通常在3，4-位上有取代基的，都具有很好的香草香氣。如：

但若醛基的鄰位具有羥基則呈現(xiàn)酚的氣息。

在環(huán)酮類化合物中，環(huán)的大小（即碳原子個數(shù)）不僅影響香氣的強度，而且可以導(dǎo)致香氣性質(zhì)的改變。通常C5～C8的環(huán)酮具有類似薄荷的香氣，而C9～C12的環(huán)酮則具樟腦香氣，C13的環(huán)酮具有木香香氣，C14～Cl8的大環(huán)酮具有麝香香氣。

在脂肪族羧酸類化合物中，C4和C5的羧酸具有腐敗的黃油香氣，且C5的羧酸香氣最強，C8和C10的羧酸有不愉快的汗臭氣味，C14的羧酸幾乎無味。

在酯類化合物中，一般情況下酯的香氣介于醇和酸之間，但比原來的醇和酸香氣要好，其香氣與分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系。

通常由脂肪酸和脂肪醇所生成的酯具有果香。而由低級脂肪酸和萜烯醇所生成的酯則都具有花香與木香，例如乙酸芳樟酯和乙酸香葉酯等。

由芳香族羧酸和芳香族醇所生成的酯香氣較弱，但因其沸點一般較高，粘度大，且有的是固體，所以此類酯具有很好的定香作用。

具有叁鍵結(jié)構(gòu)的化合物一般帶有臭氣，但炔類的羧酸酯類如辛炔酸甲酯、庚炔酸甲酯等則具有優(yōu)雅的紫羅蘭香氣。

內(nèi)酯類化合物都具有特殊的果香，但當內(nèi)酯的環(huán)狀大小不同時，香氣差別也很大，例如：γ—內(nèi)酯具有果香，而δ-內(nèi)酯則有奶香，大環(huán)內(nèi)酯具有珍貴的麝香氣味。通常環(huán)中的碳原子數(shù)為14～19時，其香氣最強，當碳原子數(shù)多于或少于此數(shù)值范圍時則香氣變?nèi)酰視a(chǎn)生其它異味，當環(huán)中碳原子被別的原子如O、N等取代后，仍具有麝香香氣。

不飽和性對香氣的影響

對于碳原子個數(shù)相同、結(jié)構(gòu)也很類似的香料化合物，其香氣與分子中是否存在不飽和鍵及其位置有關(guān)。隨著不飽和性的增加，一般其香氣會增強。例如，乙烷是無味的，乙烯具有醚的氣味，而乙炔具有青香香氣。在醇類香料中，若引入雙鍵或叁鍵，則香氣增強，當不飽和鍵的位置接近—OH時，香氣顯著增強。例如：

官能團對香氣的影響

在香料化合物分子中，一般都有1個官能團，有的甚至具有2個或2個以上的官能團。當香料化合物分子中所含官能團不同時，其香氣差別就會很大。例如，苯酚、苯甲醛和苯甲酸，雖然它們均含有苯環(huán)，但因官能團不同，其香味相差很遠。又如，乙醇、乙酸和乙醛，雖然其碳原子個數(shù)相同，但因官能團不同，所以香氣差別也很大。

取代基對香氣的影響

在香料化合物中，取代基的類型、數(shù)量及其在分子中的位置，對香氣均有影響。例如：

α-紫羅蘭酮和α-鳶尾酮，兩者基本結(jié)構(gòu)完全相同，僅α-鳶尾酮多一個甲基，但其香氣卻有很大的區(qū)別。

又如在吡嗪類化合物中，隨著取代基的增加，香氣的特征和強度均會有所改變。

立體異構(gòu)體對香氣的影響

在香料分子中，化合物的立體結(jié)構(gòu)不同，對香氣也會產(chǎn)生影響。例如紫羅蘭酮和茉莉酮，它們均各有一對順反異構(gòu)體，香氣特征各不相同。

在香芹酮和薄荷醇香料中，均含有不對稱碳原子，因此它們具有對映異構(gòu)體，各個異構(gòu)體之間香氣差別很大。如：