Alkaloide

Frontmatter

1. Der Begriff Alkaloid

Zusammenfassung

Als Alkaloide ^1–8 werden rund 10000 stickstoffhaltige Naturstoffe überwiegend pflanzlicher, seltener tierischer Herkunft bezeichnet, die häufig alkalisch reagieren, und bereits in kleinen Dosen auf den menschlichen Organismus wirken, z.B. beruhigend, anregend, gefäßverengend, gefäßerweiternd, krampflösend, schmerzbetäubend, auch psychoaktiv, d.h. euphorisierend bis halluzinogen. Einige Vertreter werden ihrer Wirkung oder ihrem Wirkungsprofil entsprechend angewendet.

Eberhard Breitmaier

2. Vorkommen und Isolierung

Zusammenfassung

Basische Alkaloide kommen in den Pflanzen meist als Salze pflanzlicher Säuren vor. Häufig sind Essig-, Oxal-, Milch-, Äpfel-, Wein-, Citronen-, Aconit- und Chinasäure: Seltener wurden die Alkaloide in Form ihrer Glycoside isoliert. Das in Chile beheimatete Nachtschattengewächs Schizanthus integrifolius (Solanaceae) enthält z. B. ein Pyrrolidin-Alkaloid (Hygrinol) als α-Glycosid der Fucose (6-Deoxygalactose) ⁹.

Eberhard Breitmaier

3. Analytik und Strukturaufklärung

Zusammenfassung

Zur Klärung der absoluten Konfiguration asymmetrischer C-Atome werden bis heute chemische Abbaumethoden angewendet, da sich die Molekülspektren von Enantiomeren nicht unterscheiden. Einfache Beispiele sind die Tabak-Alkaloide Nicotin und Anabasin ¹¹ (Abb. 2).

Eberhard Breitmaier

4. Heterocyclische Alkaloide

Zusammenfassung

Die meisten Alkaloide ^1–8 enthalten Stickstoff-Heterocyclen als Grundskelette und können aufgrund dieser chemischen Merkmale klassifiziert werden. Tab. 2 skizziert die wichtigsten Stammheterocyclen der Alkaloide. Andererseits stammen die Alkaloide biogenetisch von bestimmten Aminosäuren ab, die sich als alternative, biochemische Klassifizierungskriterien eignen (Kapitel 6). Beide Kriterien führen oft zur gleichen Alkaloidklasse. So stammen die Isochinolin-Alkaloide überwiegend von der Aminosäure Tyrosin und die Indol-Alkaloide überwiegend von der Aminosäure Tryptophan ab. Die Klassifizierung nach Stammheterocyclen differenziert besser und soll daher dieses Kapitel gliedern.

Eberhard Breitmaier

5. Nichtheterocyclische Alkaloide

Zusammenfassung

Das zu den Nebennierenhormonen gehörende blutdrucksteigernde (—)-Adrenalin ist ein Phenethylamin-Derivat, das zwar nicht als Alkaloid eingestuft wird, ebensowenig wie (—)-Chloramphenicol (Chloromycetin), ein Antibiotikum aus dem Pilz Streptomyces venezuelae. Die geöffnete Tetrahydroisochinolin-Struktur dieser Wirkstoffe fällt dennoch auf, auch in dem Phenethylamin-Alkaloid ⁹⁷ (—)-Ephedrin aus dem Meerträubel Ephedra nevadensis und anderen Ephedraceae wie Ephedra sinica, der in China schon lange bekannten Ma Huang-Droge ²⁵. (—)-Ephedrin wird als Bronchodilatator bei Asthmaanfällen angewendet; gleichzeitig wirkt es blutdrucksteigernd und anregend auf das sympathische Nervensystem (indirektes Sympathomimeticum).

Eberhard Breitmaier

6. Biosynthese der Alkaloide

Zusammenfassung

Unter Alkaloid-Biogenese versteht man den Aufbau von Alkaloiden im pflanzlichen oder tierischen Organismus. Biogenetische Vorstufen der meisten heterocyclischen Alkaloide sind die Aminosäuren L-Ornithin, L-Lysin, L-Tyrosin und L-Tryptophan (Abb. 13).

Eberhard Breitmaier

7. Exemplarische Alkaloid-Synthesen

Zusammenfassung

Zum Verständnis der Synthese des Pyrrolidin-Alkaloids Mesembrin 1 nach Curphey und Kim ¹²¹ wird retrosynthetisch ¹²² zunächst nach dem Prinzip der Robinson-Anellierung eines Enamins durch ein Enon mit CH-acider Methyl- oder Methylen-Gruppe in Dihydropyrrol 3 und Methylvinylketon 2 zerlegt. Das Dihydropyrrol 3 mit der fir die Stereospezifität der Ringverknüpfung wesentlichen cis-Konfiguration an der Enamino-Doppelbindung bildet sich durch Dehydratisierung des Pyrrolidin-3-ols 4, welches aus einer nucleophilen Addition des 3,4-Dimethoxyphenyllithiums 5 an N-Methylpyrrolidin-3-on 6 hervorgeht.

Eberhard Breitmaier

8. Wirkstoffe mit Alkaloid-Leitstrukturen

Zusammenfassung

Ein Wirkstoff, z.B. ein Betäubungsmittel oder ein Blutdrucksenker, funktioniert nach dem Schlüssel/Schloß-Prinzip: Nur wenn seine Molekülform zur chemischen Struktur des Rezeptors, des Wirkortes im Organismus paßt, wird eine bestimmte Wirkung ausgelöst, z.B. Schmerzbetäubung oder Blutdrucksenkung. Therapeutisch bedeutende Alkaloide zeigen Wirkungsprofile, die man vier Rezeptor-Systemen zuordnen kann und dementsprechend als adrenerg, cholinerg, serotoninerg und opioid bezeichnet (Tab. 7). Zu den wichtigsten Wirkungen der Alkaloide gehört die Schmerzbetäubung (Analgesie), z.B. durch (—)-Morphin und seine Derivate.

Eberhard Breitmaier

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