Benutzer:Van Flamm/Spielwiese 3
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Die Terpene sind eine stark heterogene und sehr große Gruppe von chemischen Verbindungen, die sich formal von Isopren beziehungsweise Isopentyleneinheiten ableiten lassen. Charakteristisch für Terpene ist, dass ihre Kohlenstoffanzahl sich immer durch 5 teilen lässt (C5-Regel). Es sind über 8.000 Terpene und über 30.000 der nahe verwandten Terpenoide bekannt. Die meisten Terpene sind Naturstoffe, hauptsächlich pflanzlicher und seltener tierischer Herkunft. In der Natur kommen überwiegend Kohlenwasserstoff-, Alkohol-, Glycosid-, Aldehyd-, Keton- und Carbonsäure-Terpene vor, aber auch Vertreter weiterer Stoffgruppen sind unter den Terpenen zu finden. Sie weisen jedoch alle eine gemeinsame Biosynthese auf. Die Terpene sind Hauptbestandteil der in Pflanzen produzierten ätherischen Öle. Aufgrund der Größe und Vielfältigkeit der Terpene gibt es mehrere Klassifikationen.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Geschichte
Die Terpene wurden von August Kekulé nach dem Baumharz Terpentin benannt, das neben Harzsäuren auch Kohlenwasserstoffe enthält. Ursprünglich wurden nur diese als Terpene bezeichnet, der Begriff wurde dann später erweitert und genauer spezifiziert. Wichtigste Forscher auf dem Gebiet der Terpene waren neben anderen vorallem Otto Wallach, der während seiner Arbeit bei August Kekulé forschte, und Leopold Ruzicka.
Früher wurden Terpene nach ihrer Herkunft benannt, was dazu führte, dass gleiche Verbindungen unterschiedliche Namen erhielten. Otto Wallach zeigte 1884, dass viele dieser Verbindungen tatsächlich identisch waren. 1892 konnte Wallach dann die ersten 9 Terpene eindeutig beschreiben. Von 1884 bis 1914 schrieb er dann an dem Buch Terpene and Camphor, das 180 Seiten umfasste. Er erkannte, dass die Terpene auf Isopreneinheiten aufbauen. Adolf von Baeyer forschte auf dem Gebiet der Strukturaufklärung der Terpene. Trotz der Forschungsarbeit waren lange Zeit nur sehr wenige, niedere Terpene eindeutig identifiziert. So konnte erst 1910 die erste korrekte Formel eines Sesquiterpens, des Santalens, durch Friedrich Wilhelm Semmler ermittelt werden.
Die Biogenetische Isoprenregel wurde 1887 von Otto Wallach aufgestellt. 1922 formulierte Leopold Ruzicka dieses Kriterium unter dem Namen Biogenetische Isoprenregel. Feodor Lynen und Konrad Bloch beschrieben 1964 die Biosynthese der Terpene, woraufhin Feodor Lynen 1965 das Buch Der Weg der "aktivierten Essigsäure" zu den Terpenen und Fettsäuren veröffentlichte. Erst vor einigen Jahren, ungefähr um 1998, konnten Forscherteams den MEP-Weg als zweiten Biosyntheseweg der Terpene identifizieren.
[Bearbeiten] Biosynthese
Der Herstellung der Terpene in Organismen (Biosynthese), nur der Mevalonatweg, wurde erstmalig von Feodor Lynen und Konrad Bloch verstanden und beschrieben. Bis zu dem Isopentenylpyrophosphat (IPP) gibt es zwei Biosynthesewege. Man unterscheidet den Mevalonatweg, der in Pflanzen in dem Cytosol abläuft, und den MEP-Weg (von Methylerythritolphosphat, auch DXP-Weg, von Desoxyxylulosephosphat), der in Pflanzen in den Plastiden stattfindet. Es sind sowohl Organismen bekannt die nur einen der Biosynthesewege nutzen können, aber höhere Pflanzen nutzen meist beide Wege.
Der Mevalonatwegbeginnt mit der aktivierten Essigsäure (Acetyl-CoA). Aus dieser wird durch die biologische Claisen-Kondensation aktivierter Acetessigester (Acetoacetyl-CoA) dargestellt, der durch die biologische Aldol-Reaktion zu β-Hydroxy-β-methyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA)umgewandelt wird. Die Enzyme HMG-CoA-Synthase und Acetyl-CoA-Acetyltransferase bewirken diese Reaktion. Dieses wird dann durch die HMG-CoA-Reduktase zur aktivierten Mevalonsäure (Mevalonyl-CoA) reduziert wird.
links:
Mevalonatweg: Von der Mevalonsäure geht die Biosynthese über Mevalonsäurediphosphat und Isopentenylpyrophosphat (IPP) oder dessen Isomer γ,γ-Dimethylallylpyrophosphat (DMAPP) bis zum Geranylpyrophosphat (GPP) weiter, welches das Grundgerüst der Monoterpene ist.
X:
MEP-Weg: Am Anfang werden ein Pyruvatanion und ein Glyceraldehyd-3-phosphatanion (GAP) zu einem 1-Deoxy-D-Xylulose-5-phosphatanion decarboxyliert. Katalysierendes Enzym bei der Reaktion ist 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat.
IPP und DMAPP kondensieren zu GPP.
rechts:
GPP kann in Farnesylpyrophosphat (F-PP) umgewandelt werden, das das Grundgerüst der Sesquiterpene ist. Aus Farnesylphosphat entsteht nun entweder das Squalen, das Grundgerüst der Triterpene, oder das Geranylgeranylpyrophosphat (GG-PP), das Grundgerüst der Diterpene. Das GG-PP kann wiederum zum 16-trans-Phytoen reagieren, dass das Grundgerüst der Tetraterpene ist. Jedes Terpen wird so über die Biosynthese dargestellt, indem die Schlüsselenzyme in der Terpenbiosynthese, die Terpensynthasen, diese Grundgerüste in die jeweiligen Terpene umwandeln.
[Bearbeiten] Eigenschaften
Die meisten Terpene sind schlecht wasserlöslich. Über andere physikalische oder chemische Eigenschaften lassen sich keine allgemein gültigen Aussagen treffen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften sind auch kein Kriterium von Naturstoffen für die Zugehörigkeit zu den Terpenen.
[Bearbeiten] Gewinnung und Synthese
Terpene, vor allem Mono-, Sesqui- und Diterpene, können aus Pflanzen(teilen) oder ätherischen Ölen durch physikalische Methoden wie zum Beispiel Wasserdampfdestillation, Extraktion oder Chromatographie gewonnen werden. Dabei liefern die jugendlichen Pflanzen typischerweise die Terpen-Kohlenwasserstoffe und die älteren Pflanzen die zunehmend sauerstoffhaltigen Derivate, wie Alkohole, Aldehyde und Ketone. Es gibt aber auch chemische Methoden zur großtechnischen Herstellung von Terpenen, die meist sehr spezifisch sind. Allgemein lassen sich aber C5-Einheiten herstellen, wenn Aceton mit Ethin ethinyliert wird. Allerdings sind bis heute noch nicht alle Terpene synthetisierbar, bei einigen Terpenen wie zum Beispiel dem Menthol hat sich die Synthese gegenüber der natürlichen Gewinnung nicht durchsetzen können. Pharmakologische wichtige Terpene werden heutzutage aber fast ausschließlich synthetisiert.
[Bearbeiten] Klassifizierung
Die Terpene zählt man in der Systematik der organischen Chemie zu den Lipiden (sekundäre Naturstoffe). Des Weiteren sind die Terpene eine Untergruppe der Terpenoide. Die Terpenoide sind Terpene, bei denen in späteren Schritten der Biosynthese Kohlenstoffatome ausgeschleußt werden. Ihre Kohlenstoffanzahl ist folglich nicht mehr durch 5 teilbar. Die Zugehörigkeit zu den Terpenen begündet sich in einer gemeinsamen Biosynthese und der C5-Regel, nicht in gemeinsamen Eigenschaften. Der gemeinsame Baustein aller Terpene ist das Isopren.
Generell wird zwischen acyclischen, mono-, bicyclischen beziehungsweise tricyclischen Terpenen unterschieden, also Molekülen ohne beziehungsweise mit einem, zwei, oder drei Ringen. Feiner unterscheidet man die Terpene auch durch das Kohlenstoffgerüst, auf dem sie aufbauen. Außerdem werden sie über ihre sekundäre Stoffgruppenzugehörigkeit klassifiziert.
Man unterscheidet zudem, ob die Isopreneinheiten Kopf-Schwanz, Kopf-Kopf oder Schwanz-Schwanz verbunden sind. Dies wird Biogenetische Isoprenregel genannt. Die Seite der Isopreneinheit, an der die Methylgruppe hängt, wird Kopf genannt, die Seite, an der die Propylgruppe hängt, Schwanz.
Die Terpene kann man in Isopreneinheiten unterteilen (jeweils immer 5 Kohlenstoffatome), die die gleiche Anzahl von Kohlenstoffatomen haben. Terpene mit 5 Kohlenstoffatomen nennt man Hemiterpene (C5), mit 10 Monoterpene (C10), mit 15 Sesquiterpene (C15), mit 20 Diterpene (C20), mit 25 Sesterterpene (C25), mit 30 Triterpene (C30) und mit 40 Tetraterpene (C40). Terpene mit mehr als 8 Isopreneinheiten, also mit mehr als 40 Kohlenstoffatomen, nennt man Polyterpene (größer als C40).
[Bearbeiten] Hemiterpene
Bei den Hemiterpenen ist nur eine Isopreneinheit vorhanden. Es sind nur ungefähr 25 Hemiterpene bekannt, die in der Natur äußerst selten vorkommen. Die wichtigsten Hemiterpene sind das Prenol, sowie die Carbonsäuren Tiglinsäure, Angelicasäure, Senciosäure und Isovaleriansäure. Sie finden sich besonders in veresterter Form häufig in Pflanzen. Auch Isopren selbst ist ein Hemiterpen, es wird von vielen Pflanzen, vor allem von Bäumen und Phytoplankton gebildet, der Grund hierfür ist aber noch nicht geklärt.
[Bearbeiten] Monoterpene
Es sind über 900 Monoterpene bekannt. Sie leiten sich vom 2,6-Dimethyloctan ab und sind Kopf-Schwanz verknüpft. Tricyclische Monoterpene sind äußerst selten. Ein Beispiel ist das Tricyclen, das als Racemat mit Camphen vorkommt, oder das Aphrodisiakum Cantharidin. Monoterpene sind zusammen mit Sesquiterpenen Hauptbestandteil von ätherischen Ölen, die von Pflanzen in großen Mengen produziert werden. So lässt sich zum Beispiel aus einem Quadratmeter mit Nadelstreu bedecktem Waldboden bis zu ein Liter an Monoterpenen gewinnen. Sie sind mit ein Hauptgrund, warum sich Waldbrände schnell ausbreiten können. Man kann in den Bestandteilen von über 2.000 Pflanzen aus 60 verschiedenen Familien Monoterpene finden.
[Bearbeiten] Acyclische Monoterpene
Wichtige acyclische Kohlenwasserstoff-Monoterpene sind Myrcen, Ocimen und Cosmen. Myrcen ist Bestandteil ätherischer Öle. Ocimen kommt in der Blüte des Lavendels vor.
Linalool findet sich im Rosen- und bis zu 50 Prozent im Lavendelöl. Koriander und Palmarosaöl enthalten Geraniol und Nerol. Citronellol kann aus Citronellöl gewonnen werden, Myrcenol aus Thymianöl. Auch Lavandulo findet sich im Lavendelöl. Ipsdienol ist Duftstoff in den Blüten von Orchideeenarten. All diese Verbindungen sind wichtige acyclische Monoterpen-Alkohole.
Als Furanoide acyclische Monoterpene sind zum Beispiel Perillen und Rosenfuran zu nennen. Rosenfuran ist der Duftstoff des Rosenöls. Perillen kommt in ätherischen Ölen vor und ist ein Abwehrpheromon.
Rosenoxid und Neroloxid sind Duftstoffe des bulgarischen Rosenöls. Neral und Geranial bilden das Racemat Citral, das zu Parfüm verarbeitet wird. Citronellal wird als Insektenabwehrmittel verwendet. Eine wichtige Carbonsäure ist die Geraniumsäure.
[Bearbeiten] Monocyclische Monoterpene
Die meisten monocyclischen Monoterpene, die sich vom p-Menthan ableiten lassen, weisen ein Cyclohexangerüst auf. Es gibt jedoch auch mehrere Verbindungen mit Cyclopropan- und Cyclobutangerüst (Chrysanthemumsäure Cinerin I und Crysanthemol) oder mit Cyclopentangerüst, wie zum Beispiel Grandisol und Junionon. Der Stoff mit dem kleinsten bekannten Geruchsschwellenwert, das Thioterpineol, lässt sich hier einordnen.
Rund 200 Monoterpene mit einem Cyclopentangerüst gibt es. Sie werden in die Iridoide und Secoiridoide unterteilt. Entdeckt wurden die Verbindungen zum ersten Mal in einer Ameisenart (Iridomyrmex) und sind somit einige der wenigen Terpene nichtpflanzlicher Herkunft. Sie zeichnen sich durch ein Grundgerüst aus, das einen Sechser- und einen Fünferring enthält (Cyclopentanpyrangerüst). Durch Ausschleusung von Kohlenstoffmolekülen aus dem Grundgerüst entstehen Terpenoide, die nicht mehr zu den Terpenen gehören. Iridoide sind zum Beispiel Inhaltsstoffe von Keuschlamm-Früchten, die bei Menstruationssbeschwerden eingesetzt werden und in der bei Rheuma verwendeten Teufelskralle.
Die monocyclischen Monoterpene mit Cyclohexangerüst werden meist wiederum nach ihrer sekundären Stoffgruppenzugehörigkeit unterteilt. Die wichtigsten Kohlenwasserstoffe sind hier Menthan, Limonen, Phellandren, Terpinolen, Terpinen und Cymol. Menthan ist im Vergleich zu den anderen Monoterpen-Kohlenwasserstoffen in der Natur eher selten. Limonen tritt sehr häufig in den verschiedensten Pflanzen auf, Terpinolen und Terpinen sind Duftstoffe und Bestandteil ätherischer Öle, Terpinolen ist auch Alarmpheromon der Termiten. Phellandren findet sich im Kümmel, Fenchel und Eukalyptusöl. Cymol findet sich im Einfachen Bohnenkraut.
Menthol ist Hauptbestandteil des Pfefferminzöls, es ist ein Analgetikum und hat weitere medizinische Anwendungen. Auch Pulegol findet sich in Pfefferminzölen. Piperitol kommt in Eukalyptus- und Pfefferminzarten vor. Terpineol ist ein Duftstoff. Carveol findet sich in Zitrusölen. Thymol findet sich in den ätherischen Ölen des Thymians und Oreganos. Dihydrocarveol kommt im Kümmel, Pfeffer, Sellerie und Minze vor.
Menthon und Pulegon, sowie deren Isomere, tretten wie das Menthol in Pfefferminzölen auf. Phellandral findet sich im Wasserfenchelöl. Carvon und Carvenon finden sich im Kümmel und Dill, Piperiton in Eukalyptusölen.
1,4-Cineol und 1,8-Cineol sind Epoxide. 1,8-Cineol wirkt bakterizid und findet sich hauptäschlich in Eukalyptus und Lorbeer und zusammen mit dem 1,4-Cineol in Wacholder. Ascaridiol, ein Peroxid, findet sich in Gänsefuß-Arten
[Bearbeiten] Bicyclische
Die bicyclen Caran, Thujan, Pinan, Camphan und Fenchan, aber weiter gefasst auch Isobornylan und Isocamphan, sind die wichtigsten Stammverbindungen der bicyclischen Monoterpene.
3-Caren ist Hauptkomponente des Terpentins, des Öls des Schwarzen Pfeffers und kommt außerdem in Citrus-Bäumen, Tannen und Wacholder-Arten vor. Thujen kommt im Koriander und Dill und außerdem neben Sabinen in Ölen vor. Thujon ist psychoaktiv, es wirkt jedoch nicht halluzinogen, sondern ähnelt in seiner Wirkung eher dem THC, es kommt in Wermut vor, der zum Beispiel zu Absinth verarbeitet wird. Thujanol kommt im Lebensbaum-, Wacholder- und Artemisia-Arten vor. Carbonsäuren mit Caran- beziehungsweise Carengrundgerüst, wie zum Beispiel die Chaminsäure, kommen zum Beispiel in Scheinzypressen vor.
Pinen ist neben dem 3-Caren zweithäufigste Komponenten des Terpenitns, auch Verbenol ist Bestandteil des Terpentins, es ist, zusammen mit Verbenon das in den Ölen des Rosmarins vorkommt, ein Sexualpheromon des Borkenkäfers. Pinocarvon kommt in Eukalyptusölen vor und ist Sexualpheromonen des Kiefenspaners.
Campher ist durchblutungsfördernd, schleimlösend und hat viele weitere medizinisch-interessante Eigenschaften, es kann aus dem Kampferbaum isoliert werden, auch Borneol findet sich in diesem Baum. Isoborneol kommt in vielen Korbblütlern vor.
Die Fenchane, besonders Fenchon und Fenchol und deren Diverate, tretten in mehreren ätherischen Ölen auf. Fenchen und seine Diverate sind selten in ätherischen Ölen.
Anethofuran ist ein bicyclisches Monoterpen mit Furankörper.
[Bearbeiten] Sesquiterpene
Es gibt mehr als 3000 Sesquiterpene, sie sind die größte Untergruppe der Terpene. Sesquiterpene leiten sich hauptsächlich vom Farnesan ab. Trotz der vielen Sesquiterpene sind nur rund 20 Sesquiterpene als Riech- und Aromastoffe wichtig.
[Bearbeiten] Acyclische
Farnesan ist die Stammverbindung der Sesquiterpene, es kommt zum Beispiel in Ölschiefer vor. Farnesol kommt im Rosen- und Jasminöl vor. Nerolidol kommt in Orangenblüten vor, Sinensal im Orangenöl. Furanoide acyclische Sesquiterpene sind Dendrolasin, Sesquirosenfuran und Longifolin. Dendrolasin ist nicht nur pflanzlicher Herkunft, es kommt auch in Ameisen vor. Die Abscisinsäure reguliert das Wachstum von Pflanzen.
[Bearbeiten] Monocyclische
Die monocyclischen Sesquiterpene werden hauptsächlich in die Stammverbindungenen Bisabolane, Germacrane, Elemane und Humulane unterteilt.
Über 100 Bisabolane kommen natürlich in Pflanzen vor. Zigniberen kommt im Ingweröl vor. Bisabolen findet sich in Scheinzypressen und Kiefernarten, Bisabolol wirkt entzündungshemmend und kommt im Öl der Kamillle vor. Sesquisabinen kommt im Schwarzen Pfeffer, Sesquithujen im Ingwer vor. Die vom Germacran abgeleiteten Periplanone sind Sexualpheromone. Bicycloelemen und Elemol leiten sich vom Eleman ab, Elemol findet sich im Citronellöl, Bicycloelemen im Pfefferminzöl. Viele vom Humulan abgeleitete Terpene finden sich im Öl des Hopfens
[Bearbeiten] Polycyclische
Die meisten der Sesquiterpene sind polycyclisch.
Unter den knapp 30 Caryophyllanen ist das wichtigste das Caryophyllen, es findet sich im Kümmel, Pfeffer und Gewürznelken. Von den Eudesmanen und Furanoeudesmanen sind ungefähr 450 bekannt. Selinen findet sich im Sellerie und Cannabis, Eudesmol in Eukalyptusarten, Costol in Costuswurzelnöl. Die Santonine wirken antihelmintisch. Ein wichtiges Furanoeudesman ist das Tubipofuran. Die etwa 150 bekannten Eremophilane und Valerane finden sich vor allem in höheren Pflanzen. Nootkaton sowie 11-Eremophilen-2,9-dion sind Geschmackstoffe im Grapefruitöl. Von den Cadinanen sind ungefähr 150 bekannt, Cadinadien findet sich im Hopfenöl, Muuroladien in Terpentinsorten, Cadinen im Kubebenpfeffer und Wacholder. Die Artemisiasäure wirkt antibakteriell. Guajane und Cycloguajane gibt es über 400. Guajadien findet sich im Tolubalsam. Eine Reihe von Pseudoguajanen, wie zum Beispiel die Ambrosiasäure findet sich in Ambrosiaarten. Viele der Himachalane finden sich im Zedernöl. Mehrere Daucane finden sich in der Wilden Möhre (Daucus carota), nachdem diese auch benannt sind. Das von Marasman abgeleitete Isovelleral wirkt antibiotisch, das vom Isolactaran abgeleitete Merulidial ist ein Metabolit des Pilzes Merulius tremmellosus. Die Acorane und die 50 Chamigrane sind Spiroverbindungen, die Chamigrane finden sich in Algen. Das vom Cedran abgeleitete Credol ist Geruchsstoff des Zedernöls. Hirtusane sind häufig Metaboliten von Pilzen, ein Beispiel ist die Hirsutumsäure.
Auch gibt einige Gruppen polycyclischer Sesquiterpene, die nicht vom Farnesan abstammen.
[Bearbeiten] Diterpene
Es gibt rund 2700 Diterpene, die Diterpene leiten sich von Phytan ab.
[Bearbeiten] Acyclische
Phytan findet sich, zum Beispiel zusammen mit der Phytansäure im Ölschiefer, oder auch in der menschlichen Leber. Phytol ist ein Ester des Chlorophylls.
[Bearbeiten] Cyclophythane bis Tetracyclophytane
Die meisten Cyclophytane leiten sich vom 20,25-Cyclophytan ab, 1,6-Cyclophytane sind seltener.
Retinal, Retinol, Axerophthen und Tretinoin sind Vertreter der Vitamin A-Reihe, Retinal ist mit dem Opsin in der Netzhaut des Auges zum Rhodopsin gebunden und dort für den Sehvorgang wichtig. Agelasin E und Agelasidin B wirken krampflösend und antibakteriell.
Die etwa 400 Bicyclophytane leiten sich vom Labdan ab, seltener vom 1,6-Cyclophytan abgeleiteten Haliman oder Clerodan. Pumiloxid und Abienol finden sich in Fichten. Labdanolsäure und Oxocativinsäure finden sich in Kiefergewächsen, Sclareol im Salbeiarten, die Pinifolsäure in Nadel von Kieferngewächsen.
Wichtige Stammverbindungen der Tricyclophytane sind die Primarane, Cassane, Cleistanthane und Abietan. Die Primarane, wie zum Beispiel Podocarpinol, Podocarpinsäure und Nimbiol, finden sich hauptsächlich in europäischen Kiefern. Von den Cassanen, hauptsächlich von der Cassainsäure, leiten sich Ester-Alkaloide ab. Cleistanthane sind zum Beispiel Auricularsäure und Cleistanol. Abietane finden sich hauptsächlich in Nadelbäumen, wie zum Beispiel die Harzsäure Abietsäure, Abietenol oder Palustrinsäure.
Das vom tricyclische Diterpenoid Baccatin III abgeleitete Terpen-Alkaloid Paclitaxel aus der Pazifischen Eibe wird auf Grund seiner Mitose hemmenden Wirkung auch als Zytostatikum in der Krebstherapie eingesetzt. Das ebenfalls tricyclische Forskolin wird in der Biochemie als Aktivator der Adenylylcyclase eingesetzt.
Auch die Tetracyclophytane werden in mehrere Stammgruppen unterteilt. Ein Kauran, 1,7,14-Trihydroxy-16-kauren-15-on, wirkt tumorhemmend. Die Atisane, wie zum Beispiel das Atisen, lassen sich in bestimmte Alkaloide umwandeln. Von den Gibberellanen abgeleitete Terpenoide wie Gibberellinsäure beeinflussen als Phytohormone das Pflanzenwachstum. Die Grayanotoxane, wie zum Beispiel das Leucothol C sind häufig toxisch und finden sich in vielen Blättern.
[Bearbeiten] Sesterterpene
Sesterterpene wurden erstmals 1965 aus Insektenwachs und niederen Pilzen isoliert. Es gibt ungefähr 150 bekannte Sesterterpene, davon haben 30 einen Furan-Körper, sie leiten sich von 3,7,11,15,19-Pentamethylicosan ab. Sesterterpene sind in der Natur eher selten, sie finden sich hauptsächlich in niederen Pflanzen wie zum Beispiel Pilzen oder in den Blättern der Kartoffel. Sesterterpene mit Furankörper können aus Schwämmen isoliert werden.
Die wichtigsten acyclischen Sesterterpene sind das 3,7,11,15,19-Pentamethyl-2,6-icosadien-1-ol, Ircinin I und 8,9-Dehydroircinin I. Das Ircin I hat eine antibakterielle Wirkung und findet sich zum Beispiel in dem Schwamm Ircinia oros, das 8,9-Dehydroircinin I in Cacospongia scalaris. Die monocyclischen Sesterterpene finden sich in Schwämmen und Wachsen von Insekten von Ceroplastes ceriferus. Zu nennen ist das Cyclohexan-Sesterterpen, Neomanoalid, welches antibakteriell wirkt, Cericeran und Cerifeol 1. Bicyclische Sesterpene sind zum Beispiel Dysideapalaunsäure, Salvisyriacolid und Salvisyriacolidmethylester. Das tricyclische Sesterterpen Cheilanthatriol findet sich in Farnen. Die tetracyclischen Sesterterpene finden sich in Schwämmen und bauen hauptsächlich auf dem Scalaran auf.
[Bearbeiten] Triterpene
Es gibt ungefähr 1700 Triterpene, die Triterpene leiten sich hauptsächlich vom Squalan, welches Schwanz-Schwanz verknüpft ist, und dem davon abgeleiteten Squalen ab. D-Vitamine und Gallensäuren leiten sich von den Triterpenen ab, der Tetracyclus des Gonans findet sich abgeleitet bei den Steroiden. Acyclische Triterpene sind in der Natur relativ selten, vor allem tetracyclische und pentacyclische Triterpene sind in der Natur verbreitet.
[Bearbeiten] Tetracyclische
Die tetracyclischen Triterpene bauen auf dem Gonangerüst auf, das auch in den Steroiden zu finden ist, Stammverbindungen sind die Protostane und Fusidane, Dammarane, Apotirucallane, Tirucallane und Euphane, Lanostane, Cycloartane und Cucurbitane. Einige von den Fusidanen abgeleiteten Terpenoide, wie die Fusidinsäure greifen selektiv in den bakteriellen Stoffwechsel ein und werden daher als Antibiotika eingesetzt. Ein wichtiges Apotirucallan ist das Melianin A. Es gibt ungefähr 200 Lanostane, ein Beispiel ist das Lanosterol. Von den Cycloartanen gibt es rund 120, die Ananassäure findet sich in Ananasholz. Von den Cucurbitanen gibt es nur circa 40 natürliche, das Cucurbitacin F hemmt das Tumorwachstum bei Menschen.
[Bearbeiten] Pentacyclische
Grundstruktur der pentacyclischen Triterpene ist das Hopan. Die Fernane, Adianane und Filicane finden sich hauptsächlich in Farnen, auch einige Gammacerane finden sich in Farnen. Zu den Adiananen und Filicanen gehört das zum Beispiel das Simiarenol und Filicenal, das im Frauenhaarfarn vorkommt, ein Gammaceran ist das Ketohakonanol. Es existieren auch mehrere auf andere Art entstandene pentacyclische Triterpene wie die Stictane, Serratane und Iridale. Stictane finden sich in der Baumrinde vieler Bäume, das Serratan 14-Serraten findet sich in europäischen Waldfarnen. Ein Iridal ist das Ambrein, es findet sich in der Ambra des Pottwals. Die meisten Iridale finden sich jedoch hauptsächlich in Schwertlilien. Betulin und Betulinsäure finden sich in der Rinde von Birken, letzter wirkt hemmend gegenüber HI-Viren.
[Bearbeiten] Tetraterpene
Natürliche Tetraterpene sind die etwa 150 bekannten Carotinoide. Von den Tetraterpenen abgeleiteten Terpenoide sind die Apocarotenoide, Diapocarotenoide, Megastigmane, die C13-Isoprenoide sind. Die Carotinoide teilen sich in die Carotine und Xanthopylle. Lycopen, ein Carotin, ist der Farbstoff der Tomaten, Lutein, ein Xanthophyll, ist ein oranger Blattfarbstoff.
[Bearbeiten] Polyterpene
Polyterpene, auch Polyprene, bestehen aus mehr als acht Isopreneinheiten.
Cis-Polyisopren kommt im Kautschuk vor, früher wurde der Naturkautschuk durch Vulkanisation zu Gummi verarbeitet. Trans-Polyisopren ist Hauptbestandteil von Guttapercha, der weitaus weniger bedeutend ist als das cis-Polyisopren. Guttapercha bildet sich beim Eintrocknen des Milchsaftes der tropischen Baumart Palaquium gutta. Chicle gewonnen aus Achras sapota stellt ein 1:2 Gemisch von trans- und cis-Polyisopren dar. Dolichol findet sich in endokrinen Organen, auch Betulaprenole sind Polyterpene.
[Bearbeiten] Funktionen
Pflanzliche Terpene zählen zu den sekundären Pflanzenstoffen, trotzdem sind sie für Pflanzen als auch Tiere keinesfalls unbedeutend.
Die Terpene sind vielfach biologisch und pharmakologisch interessant, ihre biologische Funktion ist allerdings nur lückenhaft erforscht. Außerdem wirken viele antimikrobiell. Retinol ist ein Terpen mit Vitaminwirkung. Die Verbenole und Verbenon sind Pheromone des Borkenkäfers. Die Carotinoiden sind neben den Flavonoiden für die Färbung von Blüten und Früchten verantwortlich und schützen somit die DNA in den Zellkernen. Phytol ist sogar veresterter Teil des Chlorophylls, das für die Photosynthese essentiell ist.
[Bearbeiten] Verwendung
Viele Terpene werden als Geruchs- oder Geschmacksstoffe in Parfümen und kosmetischen Produkten verwendet. Sie können als umweltfreundliche Insektizide verwendet werden, indem sie als Pheromone Insekten in Fallen locken. Mehrere Terpene werden als Lösungsmittel verwendet.
[Bearbeiten] Literatur
- Eberhard Breitmaier: Terpene. Teubner Verlag, Januar 1999, ISBN 3519035480
- Lutz Roth: Terpene, Terpentinöl. Ecomed Verlag, Landsberg, Juni 2001, ISBN 3609691409
- J. D. Conolly, R. A. Hill: Dictionary of Terpenoids. Chapman & Hall, London, New York, Tokyo, Melbourne, Madras (1991)
- Feodor Lynen: Der Weg der "aktivierten Essigsäure" zu den Terpenen und Fettsäuren. Angewandte Chemie 77 (1965).
[Bearbeiten] Weblinks
