Polyphenole und Polyketide WS 16. PB III - Seminar Dr. Weaam Ebrahim

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1 Polyphenole und Polyketide WS 16 PB III - Seminar Dr. Weaam Ebrahim

2 Inhalt Übersicht Was sind Polyphenole? Biosynthese Phenolcarbonsäuren, Flavonoide, Gerbstoffe, Anthranoide - Drogen - Versuche 2 Fußzeile

3 Übersicht Polyphenole: Allgemeines Phenolcarbonsäuren & Derivate (Bärentraubenblätter, Javanische Gelbwurz, Ammi visnaga-früchte) Lignane Flavonoide (Birkenblätter, Weißdornblätter, Passionsblumenkraut) Kava-Kava Cannabinoide Gerbstoffe (Eichenrinde, Teeblätter, Bärentraubenblätter, Chinarinde) Anthranoide (Faulbaumrinde, Sennesblätter, Rhabarberwurzel) 3

4 Polyphenole: Allgemeines Was sind Polyphenole? aromatische Verbindung mit einer oder mehr Hydroxygruppen am Aromaten. Es zählen auch: Ester Ether Glykoside 4

5 Polyphenole: Allgemeines Was sind Polyphenole? Vorkommen in jedem Pflanzenextrakt Lignin Flavonoide Gerbstoffe Anthranoide 5

6 Polyphenole: Allgemeines Was sind Polyphenole? physikalisch-chemische Eigenschaften sehr unterschiedlich aufgrund unterschiedlicher chemischer Konstitutionen Eugenol Arbutin Chrysanthemin 6

7 Polyphenole: Allgemeines Was sind Polyphenole? am Substitutionsmuster des arom. Ringes ist biogenetische Herkunft erkennbar (aus Aminosäuren oder direkt aus Shikimisäureweg; Resorcin- bzw. Phloroglucin-Substitutionsmuster aus Polyketidweg; aus Isoprenen Thymol, Xanthorrizol sehr selten.) Lignin: Bestandteil der Zellwand, die die Verholzung bewirkt. Neben Cellulose und Chitin Verantwortlich für die Festigkeit 7

8 Shikimisäureweg 3-Desoxyarabinoseheptulosonat-7-phosphat- Synthase 3-Dehydrochinat- Synthase 3-Dehydrochinat- Dehydratase 8

9 Shikimisäureweg 5-Enolpyrovylshikimat- 3-phosphat-Synthase Shikimatkinase Shikimatdehydratase 9

10 Shikimisäureweg Chorismat- Synthase Chorismat- Mutase 10

11 Shikimisäureweg Prephenatdehydrogenase Transaminase Prephenataminotransferase Arogenatdehydrogenase 11

12 Shikimisäureweg Prephenataminotransferase Arogenatdehydratase Prephenatdehydrogenase Transaminase 12

13 Shikimisäureweg 13

14 Acetat-Malonat-Weg Triketid Orsellinsäure 14

15 Phenolcarbonsäure und Derivate Benzoesäure und Zimtsäure 4-OH p-hydroxybenzoesäure 4-OH p-cumarsäure 2-OH Salicylsäure 2-OH o-cumarsäure 3,4-Di-OH Protocatechusäure 3,4-Di-OH Kaffeesäure 3,4,5-Tri-OH Gallussäure 3-OCH 3, 4- OH 3-OCH 3, 4-OH Vanillinsäure 3,5-Di- OCH 3, 4-OH Ferularsäure Sinapinsäure 15

16 Emmerson-Reaktion Phenolcarbonsäuren - Bestimmung Bärentraubenblätter - Uvae ursi folium (Ericaceae) getr. Blätter von Arctostaphylos uva-ursi antibakterielle Wirkung Phenolgykoside (6-15 % insb. Arbutin) Emerson-Reaktion 4-Aminophenazon 16

17 Phenolcarbonsäuren - Bestimmung Komplexierung mit Oxal- und Borsäure Javanische Gelbwurz - Curcumae xanthorrhizae rhizoma (Zingiberaceae) in Scheiben geschn. und getr. Wurzelstock von Curcuma xanthorrhiza gallentreibend Curcuminoide (1-2 % Dicinnamoylmethanderivate) 17

18 Oxoniumsalz Phenolcarbonsäuren - Bestimmung Ammi visnaga-früchte Ammeos visnagae fructus (Apiaceae) getr. reife Früchte von Ammi visnaga spasmolytisch Furanochromone (2-4 %; Khellin mind. 0,7 %) Pyranocumarine (0,2-0,5 %) Furanochormon: 1,4 benzopyron Pyranocumarine: 1,2 benzopyron 18

19 Flavonoide 19

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22 Diversität 22

23 Flavonoide Flavonole Flavonoide Beispiele Quelle Quercetin, Rutin, Kaempferol, Myricetin, Isorhamnetin Zwiebeln, Endivien Flavone Luteolin, Apigenin Sellerie, Paprika Flavanole Flavanone Catechin, Gallocatechin, Theaflavin, Thearubigin Hesperetin, Naringenin, Eriodictyol Flavanonole Taxifolin Ginkgo Isoflavonoide Anthocyanidine (Anthocyane) Genistein, Daidzein, Licoricidin Cyanidin, Delphinidin, Malvidin, Pelargonidin Rotwein, Äpfel, Grüner Tee Grapefruit, Orange Sojabohnen Heidelbeere, dunkele Trauben, Kirschen 23

24 Flavonoide Wirkung Flavonoide Protektiv gegen Venenerkrankungen Protektiv gegen Erkrankungen des Leberparenchyms Spasmolytische Wirkung Erhöhte Toleranz von Sauerstoffmangel Diuretische Wirkung Isoflavonoide schwach östrogen antimikrobielle Wirkung Zusätzlich antioxidativ antiallergisch antiphlogistisch antiviral antiproliferativ/ antikarzinogen 24

25 Flavonoide Bioverfügbarkeit Aufnahme über den Magen nur als Aglykon Magensäure zu schwach, um Glykoside zu hydrolysieren Gastrointestinale Absorption ist unbekannt Glykoside zu hydrophil für passive Diffusion 25

26 Flavonoide Polyketid Shikimisäureweg 26

27 Flavonoide - Biosynthese 27

28 Flavonoide - Strukturmerkmale 28

29 Flavonoide Farbreaktionen Wilson-Tauböck-Test Chelatbildung mit Aluminiumsalzen Shinoda-Test 2,4-Dinitrophenylhydrazin 29

30 Wilson-Tauböck-Test Flavonole Flavonoide 30

31 Flavonoide - Bestimmung Chelatbildung mit Aluminium-Komplex Flavone, Flavonole 31

32 Flavonoide - Bestimmung Chelatbildung mit Aluminium-Komplex Flavone, Flavonole 32

33 Flavonoide - Bestimmung 33

34 Shinoda-Test Flavonoide - Bestimmung 34

35 Flavonoide - Bestimmung 2,4-Dinitrophenylhydrazin -Nachweis für Flavanone) 35

36 Flavonoide - Bestimmung Birkenblätter - Betulae folium - Getr. Blätter von Betula pendula oder B. pubescens (Betulaceae) - Förderung der Harnbildung - Flavonolglykoside (mind. 1,5 %, Hyperosid, Quercetin u.a., Gehalt bestimmt als Hyperosid) 36

37 Flavonoide - Bestimmung Weißdornblätter mit Blüten Crataegi folium cum flore (Rosaceae) getr. Blätter und Blüten von Crataegus monogyna, C. laevigata, C. azarolus, C. nigra, C. pentagyna kardiotone, kardio-und vasoprotektive Eigenschaft Glykosylflavone 37

38 Flavonoide - Bestimmung Passionsblumenkraut Passiflorae herba (Passifloraceae) - Getrocknetes Kraut (Blüte und Frucht) von Passiflora incarnata - gegen nervöse Spannungs- und Unruhezustände, Einschlafstörungen sedative und anxiolytische Effekte - Glykosylflavone (mind. 1,5 % als Vitexin) 38

39 Flavonoide - Bestimmung Mariendistelfrüchte - Silybi mariani fructus = Cardui mariae fructus reife Früchte von Silybum marianum (Asteraceae) gegenverdauungsbeschwerden bei toxischen Leberschäden, unterstützend bei chronisch-entzündlichen Lebererkankungen, Leberzirrhose Silymarin = Flavanonolderivate (3 %, Silybin, Silydianin, Silycristin) berechnet als Silybin 39

40 Flavonoide Knollenblätterpilzvergiftung Intoxikation mit Amatoxinen (Letalität Erw.: %, Kinder: 50 %) Hemmung der RNA-Polymerase II (v.a. im stoffwechselintensiven Lebergewebe aktiv) 3-phasiger Verlauf h GI-Phase: schwere Emesis, Koliken, Diarrhö bis zur Exsikkose h scheinbare Erholung: symptomarm 3. ab 48 h hepatorenale Phase: Ikterus, Krämpfe, Blutungen bis zum Coma hepatica Mechanismen der hepatoprotektiven Wirkung von Silybin 1. Stabilisierung der Leberzellmembranen 2. Radikalfänger-Antioxidans-Funktion 3. Beschleunigung der Leberzellregeneration durch Stimulation der Proteinbiosynthese 40

41 Flavonoide - Bestimmung Gehaltbestimmung nach DAB Pulverisierte Droge Zusatz von 1 ml Methenamin-Lösung mehrmals mit Aceton/Salzsäure extrahieren (Rückfluss) Filtrieren Verdünnen mit Aceton und Wasser mit EtOAc ausschütteln und waschen mit Natriumsulfat trocknen und verdünnen Aluminiumchlorid zusetzen mit methanolischer Essigsäure verdünnen nach 30 min photometrisch bei 425 nm vermessen *Kompensationslösung: methanolische Essigsäure 41

42 Gerbstoffe Wasserlösliche Polyphenole kondensierte Proanthocyanidine: nicht hydrolysierbar Gallotannine/ Ellagitannine: hydrolisierbare Gerbstoffe verestert mit Zucker (z.b. D-Glucose) Lamiaceen-Gerbstoffe Algen-Gerbstoffe Catechingerbstoffe, 42

43 Gerbstoffe hydrolisierbare Gerbstoffe Gallussäure Ellagsäure 43

44 Gerbstoffe Catechingerbstoffe (kondensierte Proanthocyanidine PA): oligomere PA polymere PA (+)-Catechin R = OH (+)-Gallocatechin R = OH 44

45 Gerbstoffe Catechingerbstoffe Proanthocyanidol C1 45

46 Gerbstoffe Farbreaktionen der hydrolysierbaren Gerbstoffe (Tannine) Eisen(III)-Salz in alkoholischer Lösung blaue Färbung Bariumhydroxidlösung grüne Färbung Ellagitannine in salpetriger Säure karminrot, später braun grün bis blau Proteine: Niederschlag 46

47 Gerbstoffe Anwendung: unspezifische Durchfälle Entzündungen des Mund- und Rachenraumes Entzündungen des Genital- und Analbereichs 47

48 Gerbstoffe Drogen Eichenrinde Quercus cortex Quercus robur + Q. petraea (Fagaceae) - u.a. Entzündungen Zahnfleisch/Mundschleimhaut, entzündl. Hauterkrankungen, akuter Durchfall - Oligomere Proanthocyanidine, Ellagitannine Teeblätter Theae nigrae folium - Camellia sinensis (Theaceae), Schwarzer Tee: fermentierte Teeblätter - u.a. als Antidiarrhoikum - Gerbstoffe (Galloylcatechine, Catechine), Coffein, Theobromin, Theophyllin u.a. 48

49 Gerbstoffe Drogen Bärentraubenblätter Uvae ursi folium - Arctostaphylos uva-ursi (Ericaceae) - entzündl. Erkrankungen der ableitenden Harnwege % Gerbstoffe, Arbutin, Flavonolglykoside u.a. Chinarinde Chinae cortex Cinchona pubescens, C. calysaya, C. ledgeriana (Rubiaceae) Appetitlosigkeit, Verdauungsbeschwerden, Völlegefühl, Blähungen Gerbstoffe (Catechine + Gallotannine, 4-8%) Alkaloide (5-15%, Cinchonidin, Cinchonin, Chinin, Chinidin) Bitterstoffe 49

50 Gehaltsbestimmung Gerbstoffe Zwei verschiedene Lösungen 1. Bestimmung aller reduzierenden Phenole 2. Bestimmung aller reduzierenden Phenole nach Ausfällung mit Casein Wolfram (VI)/ Molybdän(VI) wird zu Wolframblau (IV) und Molybdänblau (IV) reduziert * Gehälter voneinander abgezogen ergeben alle Gerbstoffe, die mit Casein ausgefällt wurden! 50 * Folin-Ciocalteus-Phenolreagenz = Mischung aus Wolframat und Molybdat

51 Anthranoide 1,8 hydroxylierte Anthracenderivate 1,8 Dihydroxyanthron 51

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53 Anthranoide Polyketidsynthese Erinnerung! 53

54 Anthranoide Biosynthese 54

55 Anthranoide 55

56 Wichtigsten Aglyka Anthranoide

57 Anthranoide Die wichtigsten natürlich vorkommenden Typen von Anthranoide - Frangulae cortex - Rhamni cathartici fructus - Rhei radix - Sennae fructus - Sennae folium - Rhei radix - Aloe - Rhamni purshiani cortex 57

58 Anthranoide Anthrachinon- und Dianthronglykoside sind Prodrugs wirksame Form: Anthrone Wirkung: Hemmung der Wasser und Elektrolytresorption durch Blockade der Na + /K + -ATP-ase gesteigerte Wassersektretion und Elektrolyteinstrom Volumenzunahme Anregung der Peristaltik Hemmen stationärer Kontraktion des Colons (direkter Angriff an glatter Darmmuskulatur) 58

59 Anthranoide Defäkationsreflex Obstipation Laxantien Achtung!! Nur kurzfristige Behandlung Anwendung von Sennesblättern und Sennesfrüchten zur kurzfristigen Behandlung gelegentlich auftretender Obstipation (Verstopfung) als medizinisch allgemein anerkannt ( well-established medicinal use ) akzeptiert. 59

60 Anthranoide Aloe Saft aus geschnittenen Blättern, Aloeextrakt (Aloes extractum siccum normatum) aus Curaçao-Aloe (Aloe barbadensis), Kap-Aloe (Aloe capensis) (Asphodelaceae) oder Mischung (Xanthorrhoeaceae) stark wirksames Dickdarmlaxans Hydroxyanthracenderivate (mind. 19 % Kap-Aloe) Aloine A und B 60

61 Anthranoide Faulbaumrinde Frangulae cortex Frangula alnus (Rhamnaceae) Obstipation (Tee/ Extrakte) Anthrachinon-Glykoside (mind. 6 %), u. a. Glucofrangulina A + B, Frangulin A + B Frische Rinde unverträglich 1 Jahr Lagerung/ Erhitzen Oxidation der Anthrone 61

62 Anthranoide Rhabarberwurzel Rhei radix Rheum palmatum / Rheum officinale (Polygonaceae) Eingestellter Rhabarbertrockenextrakt Rhei extractum siccum normatum Ph. Eur. Obstipation (Tee/ Extrakte) Anthrachinonglykoside, Dianthronglykoside, Gerbstoffe, u. a. 62

63 Anthranoide Sennesblätter Sennae folium Senna C (Fabaceae) oder C. angustifolia o. Mischung Obstipation (Tee/ Extrakte) Dianthronglykoside (Sennoside A-D), Antrhachinonglykoside u. a. Sennesfrüchte Alexandriner-Sennesfrüchte, Sennae fructus acutifoliae, von S. Salzsäure Tinnevelly-Sennesfrüchte, Sennae fructus angustifoliae, von C. angustifolia Mind. 3,4 (Alexandriner) bzw. 2,2 % (Tinnevelly) Hydroxyanthracenglykoside, berechnet als Sennosid B, bezogen auf die getrocknete Droge 63

64 Prinzip der Anthranoid-Gehaltsbestimmung 1. Hydrolyse der Glykosidbindung (HCl, DT) 2. Oxidative Spaltung von Glykosylverbindungen 3. Oxidation zu Anthrachinonen (FeCl 3, DT) 4. Ausschütteln der freien Aglyka in org. Lösungsmittel 5. Modifizierte Bornträger-Reaktion mit Mg(AcO 2 ) 64

65 High Performance Liquid Chromatography Acetonitril/ Methanol z. B. RP-18- Material Wasser + Säure UV-Vis-DAD 65

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