法国作家让·焦诺（Jean Giono）在《论香》一文中曾这样总结：“神创造香味，人制造香水。赤裸、脆弱，二者都只能借助机巧才可存于世上。香水是香味与人的结合。”香水不断改善着人们的生活方式，使之更丰富多彩，并且使人们更多关注个人护理；从使用芬芳的消毒液和清洁剂，到使用精油、蜡烛、香薰以及许多其他形式的香水来体验家庭水疗。在《香水之书》一书中，法国Nez团队介绍了香水的发明、配方、创作和发展历史等各个方面。
18世纪安托万·拉瓦锡创立现代化学，作为一门理性科学，它以精准计量为基础；19世纪出现了化学物质的提纯技术以及对分子结构的解析。化学家由此可以从芳香原料中单独分离出气味化合物，将其一个个提纯，然后确定分子结构。一旦辨识出气味分子，就可进入第二个阶段：使用有机合成物进行生产制造，这种方式让人们可以通过其他简单和易于获取的化合物经化学反应重构气味分子。
安托万·拉瓦锡
伴随着欧洲工业化而来的是化学长足发展，一度稀缺而昂贵的芳香化合物首次得以大批量生产。同时，化学家也能按照意愿制造任何分子，通过前所未有的分子结构得到大量全新的气味化合物。对已知的化合物进行小小的改造，化学家就能为调香师提供气味特征稍有修改的产品或全新的气味。对调香师而言，这是革命性的变化，因为他们可以使用分离、纯净过的合成产品，质量稳定如一；换言之，调香师使用气味原料时，再也不必担心每一批作物收成之间的季节性差异。天然原料本身就已经是一种“复合花香”。调香师摆脱只能使用天然原料的束缚，便能超越花香模式，将一种抽象形式引入香水创作中。所以，使用合成原料被视为香水业步入现代阶段的标志。
气味的化学机制
有机合成是化学的一个领域，是用更基础的元素构建一个分子。在工业背景下，它是指化学家利用设计好的化学反应，通过组装较小的化合物来构造一种分子。化学家必须选择简单、廉价的化合物，与其他化合物配对，以制造所需的复杂分子，就像建筑工人通过组装砖块和预制混凝土砖来建造房屋一样。此外，还须对分子的某些部分稍加修改，使之符合特定的分子结构；化学家为此要进行一些调整。就这样一步步，分子被“编织”起来。
化学家在实验室内进行着一些小规模的合成试验，每次操作仅几克，工业化的生产则涉及几千克甚至几吨，能供应众多调香师。工业化学家需确保大量的合成依然有利润，因而受到严格限制。反应步骤的数量必须保持在最少；所用原料必须充足而廉价，这些原料要么来自易于获得的天然产品如松节油，要么来自天然气和石油提炼的产物；使用的试剂必须是低毒性的，并尽可能减少废物产生。如此力求做到不可能的事情，就能解释为什么随着化学和生物化学的不断发展，合成工艺也在不断改进，即使是制造多年前就已成功合成的分子，例如香兰素，情况依然如此。
从发现天然材料的嗅觉基本原理到创造新的分子，其间需要经历长期而昂贵的研究，要提纯通常价格昂贵的原料，并设计高效的合成手段，都需要花费数年时间。为此，香水原料供应商与大学实验室合作，充足的资金投入结合最新的科技知识，以补贴此类研究。18世纪50年代至两次世界大战之间，化学界发现了一大批新的分子，这是科学家们在德国、瑞士、英国和法国等的主要研究中心研习的成果。在这些国家，专注有机化学工程的大学和机构相继建立。
随着二战爆发，美国和日本开始在化学合成中扮演越来越重要的角色。化学家们是如何在实验室里对分子进行工程设计，以创造新气味和新组合的?第一种被分离、被合成以及最终被发明出来的化合物分别是什么?
在提炼芳香物质取得某些初步成功后，19世纪人们将许多化合物从天然原料中分离出来，并确定了化学特性。这是通过化学手段利用平价原材料重构这些分子所迈出的第一步。使用丁香提取物制造香兰素成为可能，从柠檬草精华中提取的柠檬醛也可以复制出香堇菜的香味。
有机合成
合成简史
1834年：硝基苯（Nitrobenzene）——刺激的杏仁
自1834年起，化学家们成功制造的硝基苯，是香水业内所使用的首个非天然存在的人工合成物。硝基苯常用名称是“苦杏仁油”，它有一种杏仁般的气味，而且非常稳定，意味着它是制作香皂的理想成分。遗憾的是，随后它被发现具有很强的刺激性并于几年后下市，导致“人工精华”在香水业内的使用饱受质疑和诟病。直到1863年，苦杏仁的香味物质才问世。爱德华·格里莫和夏尔·洛特研发出一种工业化生产苯甲醛的方法，该物质与苦杏仁中的香味物质相同，这意味着肥皂可以在无害的情况下释放芬芳。
1868年：香豆素（Coumarin）——从干草到馥奇
随着香豆素的出现，合成原料在高级香水中才真正首次亮相。1856年，弗里德里希·沃勒和尤斯图斯·冯利比希在顿加豆中发现了这种带有干草和烟草香味的分子。1868年，威廉·亨利·珀金首次合成了它。当时香豆素仍然非常昂贵，调香师们使用的是从香蛇鞭菊中提纯的香豆素。1877年，珀金与柏林大学的费迪南德·蒂曼合作，改进了工艺，使工业化生产香豆素有利可图。这给了保罗·帕尔凯机会，于1882年使用合成香豆素为霍比格恩特调制了“皇家馥奇”。生产工艺的持续改进，使得合成产品的价格越来越便宜，因此也让调香师大量使用合成香豆素成为可能。举例来说，在1880年至1900年间，合成香豆素的价格便宜了8倍，在低成本产品中使用这种合成物成为可能。
1869年：天芥菜精（Heliotropin）——柔和的胡椒
天芥菜精，也叫作胡椒醛，有着一段独特的历史，因为它的发现过程恰好是一般情形的颠倒。大体来说，天芥菜精在自然界发现之前，就已经于实验室内被制造出来。在拆分胡椒的气味成分时，威廉·鲁道夫·菲蒂希与W.H.米耶尔克首次于1869年造出了胡椒醛，其完整的分子结构于1871年由威廉·鲁道夫·菲蒂希和伊拉·雷姆森公布。这种合成物的香味其实和胡椒大相径庭，却与天芥菜细腻、粉感的花香更加接近。1876年，费迪南德·蒂曼和威廉·哈尔曼发现天芥菜中也的确有这种分子。很快，大规模化学合成天芥菜精变得切实可行，天芥菜精在1879年由席梅尔公司（Schimmel&Co.）推出。就像香豆素一样，天芥菜精的价格也一落千丈：在1879年到1889年之间，价格便宜了8倍，到1900年已比1879年刚推出时便宜了100倍。1906年天芥菜精出现在雅克·娇兰调制的“阵雨之后”里，名声大噪；2003年让-克劳德·艾列纳为馥马尔调制的“冬之水”中也能找到它。
1874年：香兰素（Vanillin）——林中豆荚
香草豆荚是一种极其昂贵的天然原料，促使人们进行了许多研究去找寻它所含有的气味化合物。费迪南德·蒂曼和威廉·哈尔曼终于在1874年成功确定了香兰素的真正成分，此前其同事数次研究失败。同年，他们成功地以松柏苷为原料合成了香兰素，而松柏苷存在于云杉树脂中。1875年，哈尔曼与赖默尔公司的香兰素制造厂在霍尔茨明登市创立，生产合成香兰素，公司坐落于云杉林中，此地盛产合成香兰素所需的云杉树脂。次年，路德维希·赖默尔申请了一项专利，该专利采用不同的工艺，以价格低廉的化合物愈创木酚为原料合成，从而大幅降低了人工香兰素的价格。在1876年至1886年期间，价格便宜了10倍，到1900年，价格便宜了75倍。1889年，艾梅·娇兰首次把香兰素引入高级香水中，香兰素是他创作的“姬琪”香水东方调底蕴的组成部分。
1893年：香堇酮和甲基香堇酮（Ionones and MethylIonones）——酸液中的香堇菜
经过对香堇菜精华的艰苦研究，化学家费迪南德·蒂曼和保罗·克鲁格（哈尔曼与赖默尔公司）意外地发现了一种可以制造香堇酮的方法。通过缩合柠檬醛与丙酮，二人获得了与天然香堇酮结构相同的产物，然而却没有香味。一名助理用酸液清洗玻璃器皿时，却嗅到了香堇菜的气息；因为有酸的存在，这种产物转变成了香堇酮。1893年，工业量产香堇酮的专利获批，第一款混用合成香堇酮与天然香堇菜精华的香水——香榭格蕾的“紫罗兰”香水上市。人们还发现了拥有额外碳原子的香堇酮衍生物——甲基香堇酮，它同样有着美妙芬芳。这两种分子的技术性特征使之成了基础的调香元素，并且被各个公司冠以不同的名称推向市场，例如Iralia（许伊与纳夫，现为芬美意）、Raldeine以及Isoraldeine（奇华顿）。
1903年：醛（Aldehydes）——皂感分子
在化学中，醛是一种化合物，包含特定的碳、氧和氢原子团，这个原子团写作CHO；例如香兰素和柠檬醛都是醛类物质。但在香水业内，“醛”一词被错误地用于指代一类非常特殊的分子——脂肪醛，脂肪醛包含着由不同长度的碳原子组成的线性链。醛类依据所含碳原子数量命名，C-1、C-2，以此类推，直至C-12。含有从1到10个碳原子的醛是天然存在的，并且具有果香：C-2醛闻起来像青苹果，C-8醛闻起来像柑橘。1903年，奥古斯特·达尔藏发现了一种可以生成脂肪醛的工艺，但该流程中的产物不规则且不稳定，唯一的例外是C-12MNA（又称2-甲基十一醛），这种醛具有金属感和柑橘样香气，1913年罗贝尔·别奈梅为霍比格恩特调制的“皇族之花”中就使用了这种醛。直到1918年，卡尔·W.罗森蒙德开发出一种新工艺，高品质的醛才得以量产。从那时起，在恩尼斯·鲍的带领下，毗邻里昂的吉沃当-拉维罗特（Givaudan-Lavirotte）工厂开始向调香师们供应C-10、C-11和C-12醛，这三种醛闻起来像是有着金属特质的石蜡和橙，为香奈儿1921年的“五号”香水带来了鲜明香调。因其低廉的价格，这种醛香谐调风靡一时，从香皂到Elnett发胶，在各种美妆和洗浴产品都广泛应用。
1950年：龙涎醚（Ambrox）——鲸鱼不受伤
1934年，利奥波德·鲁日奇卡开始研究龙涎香中的气味化合物。1950年，他的同僚、芬美意的化学家马克思·斯托尔发现，可以将快乐鼠尾草中的香紫苏醇（sclareol）转化为一种具有强烈龙涎香芬芳的分子，并将其命名为龙涎醚。直到1977年，分析才显示龙涎醚天然存在于龙涎香中。过去30年间问世的香水中，估计有40%含有龙涎醚。而大剂量运用这种分子的大赢家，则是2007年安妮可·梅纳尔多为迪奥调制的“银影清木”香水，其中含将近13%的龙涎醚。
1960年：希蒂莺（Hedione）——花香醉人
20世纪50年代针对茉莉香味展开的所有研究，都不足以重构茉莉的芬芳。芬美意因此展开了全新的研究，探寻缺失的成分。1958年，年轻的化学家爱德华·德莫勒采用当时最新的分析技术揭示出一种化合物，虽然仅少量存在，却有着非常强大的芬芳效果，这就是茉莉酸甲酯（methyl jasmonate）。这种分子极难复制，但另外一种更简单的化合物即二氢茉莉酮酸甲酯（methyl dihydrojasmonate）于1960年取得专利，并以“Jasmin74”（茉莉74）香基的形式出售。埃德蒙·劳德尼茨卡于是要求芬美意为他供应让该香基如此鲜活的这种新产品。这种原料的纯剂被命名为希蒂莺，首次使用于1966年的“清新之水”中，含量为3%。因为希蒂莺是4种同分异构体的混合物，其分子的组成一致，但是空间排列结构稍有不同，化学家尝试制造其中最芬芳的同分异构体——methyl（+）-cis-dihydrojasmonate（顺式右旋二氢茉莉酮酸甲酯）。后来又推出了更多的版本，其中顺式右旋二氢茉莉酮酸甲酯的纯度越来越高，使用最广泛的是HedioneHC（高顺式二氢茉莉酮酸甲酯），于1994年问世。这种最让调香师着迷的同分异构体，芬美意针对其生产流程于1995年申请了专利，并以“Paradisone”之名上市。
1966年：西瓜酮（Calone）——海洋分子
在研究安定等苯二氮?类抗焦虑药的衍生物时，三位来自辉瑞的化学家——约翰·J.比尔布姆、唐纳德·P.卡梅伦以及小查尔斯·R.斯蒂芬斯发现了一种苯二氮?类化合物，具有强烈的“新鲜绿叶、绿意和瓜果样”气味。1966年，辉瑞为这种“西瓜般的酮”申请了专利，并交由其专门负责气味分子的子公司卡米利，阿尔伯特和拉卢（Camili,Albert&Laloue）公司进行生产。子公司的首席执行官伯纳德·迈耶-瓦尔诺（Bernard Meyer-Warnod）以公司创始人名字的首字母C、A、L加上化学中代表酮的后缀“one”，将这种分子命名为“Calone”（卡隆）并做市场推广。虽然花了些时间，但调香师们逐步接纳了这种水生调。第一款女性海洋香水是1990年伊夫·唐吉为雅男仕调制的“新西部女士”，随后则是1991年让-马里·圣安东尼为卡尔文·克莱因调制的“逃逸女士”，这款香水使用了新洋茉莉醛（Helional）与西瓜酮进行搭配。1991年克里斯蒂安·马蒂厄调制的高田贤三“毛竹”香水开启了西瓜酮的男香潮流，跟随其后的是1992年雅克·卡瓦利耶为三宅一生调制的“一生之水”。
1973年：龙涎酮（IsoESuper）——深藏林中
异环柑青醛E（IsocyclemoneE）的发现历时将近20年，而该课题的所有研究总计超过半个世纪。1956年，在对有着花香味道的环柑青醛（cyclemone）进行研究时，德威龙公司的京特·奥洛夫注意到，他此前制备的一种分子具有木质气味并伴有龙涎香特征。12年后，这位科学家在芬美意任职时，发表了一份研究报告，其中给出了这种分子的化学构成，但并未注册专利。1973年，IFF的两位研究员约翰·B.哈尔和詹姆斯·米尔顿·桑德斯，以“Iso E Super”之名为这种分子注册专利。这种高度复杂的物质其实是10余种不同分子的组合。为了揭开它的秘密，又耗费了10年时间。其中有一种分子只需少量，便能让整体的混合物拥有主导性的木质气味，因其强烈的木质特征，这种分子被命名为“Arborone”。但是，现代合成化学无法以合理价格生产纯净的Arborone供香水业使用。龙涎酮的首次使用是伯纳德·钱特于1975年调制的“候司顿女士”（候司顿）。让-克劳德·艾列纳调制的香水“爱马仕大地”（爱马仕，2006年）中，龙涎酮含量近50%，而娜塔莉·洛尔松调制的莱俪“珍珠美人”（2006年）中，龙涎酮含量高达80%。
香基
从20世纪初起，为了帮助调香师完成工作并且推广自产的新分子，原料制造商开始有了提供迷你配方的想法，这种迷你配方大致是现成的谐调，其中使用了有时难以单独使用的新化合物，这就是我们所知的香基。许伊与纳夫（现为芬美意）、德·莱尔（现为德之馨）、奇华顿、鲁尔-贝特朗（现为奇华顿）、香氛合成公司（Synarome，现为Nactis）等公司提供的产品，能以相当低的价格复制出天然产品的味道，而这些天然产品（如茉莉、东京麝香、银白金合欢）当时只有精油或者净油形态。但这些产品也重构了无法萃取的芬芳，如丁香花、忍冬花、香豌豆、小苍兰的花香。这些迷你配方混合了合成与天然成分，是一些鲜为人知的化学家兼调香师玛丽-特蕾莎·德·莱尔、马里于斯·勒布尔、樊尚·鲁贝、亨利·罗贝尔的杰作；调香师们可以借此迅速地调制出原创的花束香。此外，原料制造商还用这些香基来推广他们的合成产品：甲基香堇酮上市靠的是“Bouvardia”香基，“Ambre83”展示了龙涎香谐调中的合成香兰素；“Dianthine”呈现了丁香酚和异丁香酚；“Mousse de Saxe”让IBQ也变得温顺。有时候，一款香水的流行似乎会激发一种香基的创作，罗莎的“罗莎女士”正是这样一个例子，其调香师埃德蒙·劳德尼茨卡在这款果香西普香水成功后，从其经典谐调中撷取出了“Prunol”（熊果酸）香基。
虽然化学家已经有能力随时随心所欲地合成分子，但是我们对嗅觉受体运作的机制依然知之甚少，因此预测某种分子的气味十分困难。结构迥异的化合物也许会有相似的气味，与之相对地，差异甚微的分子，气味也可能相去甚远。一种气味化合物不仅有气味方面的特征，还有另外两个要素决定了调香师如何使用这种化合物：挥发性，即分子挥发的速率，决定了香水喷洒后，我们在多长时间能感知到香味。柑橘中的柠檬烯在几分钟内就会完全挥发，而香兰素或者佳乐麝香在24小时后依然能闻到；强度，通过感知阈值来衡量，指的是某个产品在1升（0.26加仑）空气中呈现出该气味的最小剂量。目前的纪录保持者是酒内脂，它闻起来像椰子且天然存在于许多水果中：只需要10飞克（1飞克即1/10^15克）就能让1升空气变香。这意味着只需要1克酒内脂，就可以让整个巴黎从地面到1千米高度内的空气变香。
本文节选自《香水之书》（[法]让娜·多雷 主编，法国Nez团队 编著，贾季超 译，湖南文艺出版社·博集天卷，2023年6月版）。
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