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Zusammenfassung: pflanzliche Primär- und

Sekundärmetabolite

Ágnes Alberti

Semmelweis Universität

Institut für Pharmakognosie

22.11.2016.

Hauptverbindungsgruppen des universalen und speziellen

Stoffwechsels

Saccharide

Phenoloide

Polyketide

Terpenoide

Azotoide

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Themenkatalog - Rigorosum

1. Die Nomenklatur der pflanzlichen Drogen und die Gesichtspunkte ihrer Aufgliederung. Produktion, Anbau, Einsammlung, Verarbeitung und Qualifizierung der Heilpflanzen und der pflanzlichen Drogen.

2. Biogenetisches System der pflanzlichen Stoffwechselprodukte.

3. KOHLENHYDRATE (Saccharide) und ihre Biosynthese. Monosaccharide und ihre Derivate. Monosacchariddrogen: Mel, Ficus carica

4. Oligosaccharide und ihre Drogen: Cyclodextrine, Manna

5. Polysaccharide und ihre Einteilung. Glucane (Stärken, Lana gossypii), Mannane (Orchis morio), Fructane (Cichorium intybus, Taraxacum officinale, Graminis rhizoma), Galactane (Agar-agar, Carrageen) und ihre Drogen.

6. Polyuronide: Pektine und Alginsäuren. Definition, Vorkommen (im Zellwand von Früchten und Gemüsen; Braunalgen), Struktur und Anwendung.

7. Pflanzliche Gummen: Arabisches Gummi, Tragant. Schleimstoffe und ihre Drogen: Trigonella foenum-graecum, Althaea officinalis, Plantago psyllium, Tussilago farfara, Lichen islandicus, Linum usitatissimum, Tiliae flos, Sambuci flos, Malva sylvestris, Plantaginis folium, Verbascum phlomoides

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8. Säurenstoffwechsel. Entstehung der aliphatischen und aromatischen pflanzlichen Säuren und Aminosäuren. Fruchtsäuren und ihre Drogen: Cynosbati pseudofructus, Hibisci sabdariffae flos, Pulpa tamarindorum Kieselsäuredrogen: Urticae herba, Equiseti herba, Pulmonariae folium, Galeopsidis herba, Polygoni avicularis herba

10. POLYKETIDE. Biosynthese der Fettsäuren, Triglyceriden und Lecithinen. Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, pflanzliche Fette, Öle und ihre Drogen. • Fette mit hohem Gehalt an Palmitinsäure und Stearinsäure: Butyrum cacao • Öle mit hohem Gehalt an Ölsäure: Rapae oleum, Olivarum oleum • Öle mit hohem Gehalt an Rizinolsäure: Ricini oleum • Öle mit hohem Gehalt an Linolsäure: Weizenkeimöl, Cucurbitae oleum, Carthami oleum,

Sesami oleum, Sojae oleum Helianthi oleum • Öle mit hohem Gehalt an Linolsäure und γ-Linolensäure: Boraginis oleum, Oenotherae

oleum • Öle mit hohem Gehalt an α-Linolensäure: Lini oleum

10. PHENOLOIDE und die zwei biosynthetischen Wege (Shikimatweg und Polyketidweg). Biosynthese der unterschiedlichen phenolischen Verbindungsgruppen.

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• Shikimisäureweg: führt zu den aromatischen Aminosäuren (Thema 8)

• Acetat-Malonat-Weg: schließt sich an die Fettsäurebiosynthese an. die durch Kondensation einer neuen C2-Einheit entstehenden β-Ketocarbonsäurederivate werden nicht reduziert → Polyketoverbindungen bilden sich, die zu Phenoloiden zyklisiert werden können • Acetat-Mevalonat-Weg: führt zu den Isoprenoiden

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Bildung aromatischer Verbindungen durch drei verschiedene Wege

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Zimtsäure-Derivate

Phenylpropan-Derivate Lignane

ätherische Phenylpropane

Di-OH-Zimtsäure-Derivate Kaffeesäure-Ester und -Glykoside

o-OH-Zimtsäure-Derivate Cumarine

degradierte Zimtsäure-Derivate

Phenolglykoside

Gallo- und Ellag-Tannine

Gerbstoffe

Cinnamoyl-Ketide

Cinnamoyl-CoA

+ 2x MaCoA Styrylpyrone

(+ 1x MaCoA) Diarylheptane

+ 3x MaCoA

Stilbene (C6C2C6)

Chalkone - Flavonoide (C6C3C6) -

Anthocyanine - Catechine

Proanthocyanidine

Gerbstoffe

Phenoloid-chinone Acetyl-CoA

+ 5x MaCoA Naphthochinone

+ 7x MaCoA Anthrachinone

Isovaleroyl-CoA + 3x MaCoA + C5 Phloroglucine

Terpenophenoloide

Hexanoyl-CoA + 3x MaCoA + C10 Cannabinoide

Phenoloide

Shikimatweg

7

Shikimatweg

8

9

β-Oxid. (-C2)

-CO2

(-C1)

Phenol-Glykoside

(dimere Phenylpropane)

Phenyalanin Zimtsäure

Zimtaldehyd

Zimtalkohol

Lignin

Benzoesäure

Pheylpropan-Isomere

Benzaldehyd

Benzylalkohol

Lignane

Cumarine

Biosynthese der Zimtsäure-

Derivate

Biosynthese der Cumarine

10

Biosynthese der Lignane

11

12

Biosynthese der Flavonoide

Biosynthese der Anthrachinone

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Biosynthese der Cannabinoide


11. Degenerierte Zimtsäurederivate und ihre Drogen. C6C0 einfache Phenolglykoside (Arbutin): Uvae ursi folium, Vaccinium vitis-idaea C6C1 Salicylglykoside: Populi gemma, Salicis cortex, Filipendulae herba Vanillinglykoside: Vanillae fructus Benzoide (Benzyl- und Coniferylbenzoate): Benzoe, Balsamum peruvianum Gallotannine: Cotini folium, Galla

12. Kaffeesäurederivate und ihre Drogen: Cynarae folium, Orthosiphonis folium, Echinaceae angustifoliae et pallidae radix, Ballota nigra

13. Styrylpyrone (Kavalactone, Kavapyrone): Piper methysticum Diarylheptanoide (Curcuminoide): Curcumae radix Arylalkanone: Zingiberis rhizoma Stilbene (Resveratrol): Vitis vinifera, Combretum caffrum

14. Cumarine: Biosynthese, Aufgliederung und Wirkungen. Cumarindrogen. Drogen mit einfachen Cumarinen: Meliloti herba (+ Dicumarol), Asperulae odoratae herba (Galiae odoratae herba), Hippocastani semen (Aesculetin), Solanaceae-Arten (Scopoletin), Herniariae herba (Herniarin), Rutae herba, Matricaria recutita, Manna (Fraxin, Fraxetin) Drogen mit Furanocumarinen: Ammi majus, Pastinaca sativa, Levisticum officinale, Citrus- und Heracleum-Arten Drogen mit Pyranocumarinen: Ammi visnaga

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15. Biosynthese der Flavonoide und ihre strukturelle Aufgliederung. Wirkungen der Flavonoide, Struktur-Wirkungsbeziehung.

16. Flavonoiddrogen: Inhaltsstoffe, Wirkungen, Anwendungsgebiete. • auf das Herz-Kreislauf-System wirkenede Flavonoide: Fagopyri herba, Ginkgo bilobae

folium, Crataegi folium cum flore, Rutae herba, Aurantii pericarpium, Capsella bursae pastoris, Citri pericarpium

• diaphoretische Flavonoide: Tiliae flos, Solidaginis herba, Filipendulae herba, Verbasci flos, Violae tricoloris herba, Sambuci flos, Betulae folium

• Isoflavonoide: Ononidis radix (diuretisch) • Rotenoide: Tuba-Wurzel (insekticid), Cube-Wurzel (insekticid)

17. Biosynthese und strukturelle Aufgliederung der Lignane. Biosynthese der Flavanolignane. Lignan- und Flavanolignandrogen. Podophyllum peltatum, Podophyllum emodi, Piper cubeba, Guaiacum, Larreae tridentatae herba, Eleutherococci radix; Silybi mariani fructus

18. Anthocyane: Biosynthese, chemische Eigenschaften und pharmakologische Bedeutung. Anthocyandrogen. Myrtilli fructus recens, Ribes nigrum, Papaveris rhoeados flos, Cyani flos, Calcatrippae flos

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19. Biosynthese, Biologie und Chemie der Gerbstoffe. Gerbstoffdrogen. • Catechingerbstoffe / kondensierte Proanthocyanidine: Agrimoniae herba,

Ratanhiae radix, Tormentillae rhizoma, Hamamelidis folium, Myrtilli fructus siccus

• Hydrolysierbare Gerbstoffe / Gallotannine: Galla, Cotini folium • Komplexe Gerbstoffe: Quercus cortex, Theae folium

20. Biosynthese der Chinone (Anthrachinone und Naphthochinone). • Naphthochinondrogen: Juglandis folium, Lawsoniae folium, Alkannae radix • Anthrachinondrogen: Sennesblätter, Alexandriner-Sennesfrüchte, Tinnevelly-

Sennesfrüchte, Faulbaumrinde, Curaçao-Aloe, Kap-Aloe, Cascararinde, Rhabarberwurzel

• Naphtodianthrondrogen: Hypericum perforatum

21. Terpenophenoloide: Biosynthese, Chemie und Wirkungen der Phloroglucine und der Cannabinoide. Phloroglucindrogen, Cannabis. • Humulon/Lupulon: Lupuli flos, Dryopteris filix-mas, Koso flos, Kamala • Hyperforin: Hypericum perforatum • Cannabinoide: Cannabis sativa

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1. TERPENOIDE (Isoprenoide): Biosynthese, Einteilung, Vorkommen in der Pflanzenwelt.

2. Ätherische Öle. Definition, Entstehung in den Pflanzen, biologische und chemische Eigenschaften, Extraktions- und analytische Methoden, therapeutische und andere Wirkungen.

3. Azyklische und monozyklishe Monoterpene und ihre Drogen. • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend azyklische Monoterpene enthalten: Lavandulae

flos, Melissae folium, Coriandri fructus, Rosae petalum, Citri pericarpium • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend monozyklische Monoterpene enthalten:

Menthae piperitae folium, Menthae crispae folium, Carvi fructus, Rosmarini folium, Eucalypti folium, Majoranae herba, Cardamomi fructus, Angelicae radix, Pyrethri flos

4. Bizyklische und aromatische Monoterpene und ihre Drogen. Flüchtige Phenylpropanoide und ihre Drogen. • Drogen/ätherische Öle mit bizyklischen Monoterpenen: Camphora, Salviae folium,

Juniperi pseudo-fructus • Drogen/ätherische Öle mit aromatischen Monoterpenen: Thymi herba, Serpylli herba • Drogen/ätherische Öle mit Phenylpropanoiden: Anisi fructus, Foeniculi fructus,

Cinnamomi zeylanici cortex, Caryophylli flos, Myristicae semen, Pimentae fructus, Vanillae fructus, Zingiberis rhizoma, Levistici radix

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Biosynthese der Terpenoide / Isoprenoide

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1. TERPENOIDE (Isoprenoide): Biosynthese, Einteilung, Vorkommen in der Pflanzenwelt.

2. Ätherische Öle. Definition, Entstehung in den Pflanzen, biologische und chemische Eigenschaften, Extraktions- und analytische Methoden, therapeutische und andere Wirkungen.

3. Azyklische und monozyklishe Monoterpene und ihre Drogen. • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend azyklische Monoterpene enthalten: Lavandulae

flos, Melissae folium, Coriandri fructus, Rosae petalum, Citri pericarpium • Drogen (ätherische Öle), die überwiegend monozyklische Monoterpene enthalten:

Menthae piperitae folium, Menthae crispae folium, Carvi fructus, Rosmarini folium, Eucalypti folium, Majoranae herba, Cardamomi fructus, Angelicae radix, Pyrethri flos

4. Bizyklische und aromatische Monoterpene und ihre Drogen. Flüchtige Phenylpropanoide und ihre Drogen. • Drogen/ätherische Öle mit bizyklischen Monoterpenen: Camphora, Salviae folium,

Juniperi pseudo-fructus • Drogen/ätherische Öle mit aromatischen Monoterpenen: Thymi herba, Serpylli herba • Drogen/ätherische Öle mit Phenylpropanoiden: Anisi fructus, Foeniculi fructus,

Cinnamomi zeylanici cortex, Caryophylli flos, Myristicae semen, Pimentae fructus, Vanillae fructus, Zingiberis rhizoma, Levistici radix

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5. Sesquiterpene und Sesquiterpenlactone und ihre Drogen. Matricariae flos, Chamomillae romanae flos, Artemisia absinthium, Artemisia annua, Tanacetum vulgare, Tanacetum parthenium, Cnici benedicti herba

6. Esteriridoide (Valepotriate), Iridoid- und Secoiridoidglykoside und ihre Drogen. • nichtglykosidische Iridoide/Esteriridoide: Valerianae radix • Iridoid- und Secoiridoidglykoside : Harpagophyti radix, Agni casti fructus, Verbasci flos,

Plantaginis lanceolatae folium, Verbenae herba, Veronicae herba, Euphrasiae herba

7. Bitterstoffe und ihre Drogen. • Secoiridoidglykoside: Gentianae radix, Centaurii herba, Menyanthidis trifoliatae folium • Sesquiterpenlactone: Cnici benedicti herba, Millefolii herba, Absinthii herba, Taraxaci

radix, Arnicae flos • Diterpene: Marrubii herba, Salviae officinalis folium

8. Triterpensäuren, Triterpenalkohole und ihre Drogen: Cimicifugae rhizoma, Betulae cortex, Calendulae flos, Olibanum indicum

9. Triterpensaponine: Aufgliederung, Biosynthese, Wirkungen und ihre Drogen. Liquiritiae radix, Hippocastani semen, Centellae asiaticae herba, Hederae folium, Primulae radix, Polygalae radix, Quillajae cortex Steroidsaponine und ihre Drogen: Dioscorea-Arten, Sarsaparillae radix, Rusci rhizoma

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10. Adaptogene und ihre Drogen. Ginsengwurzel. Ginseng radix; Eleutherococci radix, Rhodiola rosea (Schisandra chinensis, Withania somnifera, Ocimum tenuiflorum, Ganoderma lucidum, Rhaponticum carthamoides)

11. Herzwirksame Steroide und ihre Drogen. Digitalis purpureae folium, Digitalis lanatae folium, Strophanthi semen, Adonidis herba, Convallariae herba, Scillae bulbus, Hellebori rhizoma, Nerium oleander

12. Phytosterole und ihre Drogen. Ecdysteroide. • Phytosterole: Pruni africanae cortex, Sabalis serrulatae fructus, Cucurbitae

semen, Cimicifugae rhizoma, Agni casti fructus, Urticae folium, Epilobii herba • Steroidglykoside mit speziellen Strukturen: Uzarae radix, Condurango cortex • Ecdysteroide: Leuzea carthamoides

13. ALKALOIDE. Einteilung und Biosynthese der echten Alkaloide.

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Einteilung der Alkaloide I.

Echte Alkaloide: sie lassen als Bauelement ein biogenes Amin erkennen, das mit einer Nichtaminkomponente zu einem hetererozyklischen System kondensiert ist.

Protoalkaloide: lassen als Bauelement ein biogenes Amin (Decarboxylierungsprodukt einer proteinogenen Aminosäure) erkennen, wobei aber das Amin mit der Nichtaminkomponente nicht zu einem heterozyklischen System kondensiert ist (z.B. Ephedrine, Capsaicine).

Pseudoalkaloide: basisch reagierende Heterozyklen, deren Stickstoff nicht als Teilelement eines biogenen Amins oder einer Aminosäure eingebaut ist (z.B. methylierte Xanthine: Coffein; Steroidalkaloide: Stickstoff in Form von Ammonium-N).

aus biosynthetischer Sicht

echte Alkaloide Pseudoalkaloide Protoalkaloide

N-Atom im Ring (vorwiegend als

tertiäres Amin, selten als quaternäres Amin)

exozyklisches N-Atom (vorwiegend als primäres Amin)

gemäß der Position des N-Atoms

echte Alkaloide

Stickstoff nicht als Teilelement einer

Aminosäure

Stickstoff als Teilelement einer

Aminosäure

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Biogenetische Herkunft der Alkaloide aus Aminosäuren

Aminkomponente: die aliphatischen oder aromatischen Aminosäuren werden nach Decarboxylierung in Form biogener Amine eingebaut Ornithin: Pyrrolidin-, Pyrrolizidin-, Tropanalkaloide Lysin: Piperidin-, Chinolizidinalkaloide Tyrosin (Dihydroxyphenylalalanin/DOPA): Isochinolinalkaloide Tryptophan: Indolalkaloide kein biogenes Amin als Vorstufe: Pyridin-, Chinolinalkaloide Anthranilsäure: Baustein der Chinolinalkaloide

(Aminkomponente: dick ausgezogen)

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Nichtaminkomponente der Alkaloide

weitere C-Einheiten werden eingebaut:

• Methyl-Gruppe: C1

• 2 Acetat-Einheiten: C3

• Zimtsäure: C6-C3

• Benzoylacetat: C6-C2

• Monoterpenoides Derivat (Loganin): C10

Indol- (β-Carbolin-) alkaloide, Chinolinalkaloide (Cinchona-Alkaloide)

Hemiterpen: C5

Lisergsäure-Derivate (Ergotalkaloide)

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Einteilung der echten Alkaloide

Gemäß der Ringstruktur und der biogenetischen Herkunft aus Aminosäuren:

1. Pyrrolidin- und Tropanalkaloide aus Ornithin

2. Pyrrolizidinalkaloide

3. Piperidin- und andere Alkaloide aus Lysin

4. Piridinalkaloide aus Nicotinsäure

5. Alkaloide aus Phenylalanin (Tyrosin, DOPA)

6. Alkaloide aus Triptophan

7. Imidazolalkaloide

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Pyrrolidin-, Tropan- und Piperidinalkaloide aus Ornithin und Lysin

Ornithin

Lysin

Pyrrolidin

Piperidin

Tropin

Nicotin

Nicotinsäure

Benzoyl-acetat

2 Acetat

Ecgonin

Anabasin

Pelletierin

Lobelin

Arecolin

Coniin

Piperidin-pseudoalkaloide,

nicht aus Lysin

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Isochinolinalkaloide aus Phenylalanin

Phenylalanin Isochinolin

Loganin

Ephedrin (Protoalkaloid)

Emetin R: CH3

Cephelin R: H

Morphinan-Gerüst

Morphin

Benzylisochinolin

Tyrosin

Tyrosin

Phenylalanin Trizyklisches Tropiliden-

Gerüst

Fenylethylisochinolin Colchicin

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Phenylalanin Phenylalanin


Loganin

Ephedrin (Protoalkaloid)

Emetin R: CH3

Cephelin R: H

Morphinan-Gerüst

Morphin

Benzylisochinolin

Tyrosin

Tyrosin

Trizyklisches Tropiliden-

Gerüst



Loganin

Morphinan-Gerüst

Morphin

Benzylisochinolin

Tyrosin

Tyrosin

Trizyklisches Tropiliden-

Gerüst


Biosynthese der Indol- und Chinolinalkaloide aus Tryptophan

Tryptophan

Indol

Tryptophan Chinolin

Eserolin

Norharman oder β-Carbolin

Monoterpen

(Loganin)

Vincamin, Reserpin, Strichnin

Lisergsäure

Physostigmin

Monoterpen (Loganin)

Aminosäure Grundgerüst C- Bruchstück

Alkaloidgerüst

Chinin, Chinidin, Cinchonin, Cinchonidin

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13. ALKALOIDE. Einteilung und Biosynthese der echten Alkaloide.

14. Tropan- und Ecgoninalkaloide und ihre Drogen. Belladonnae folium, Belladonnae radix, Stramonii folium, Hyoscyami folium, Cocae folium

15. Nicotiana- und Lobelia-Alkaloide und ihre Drogen. Nicotianae folium, Lobeliae herba

16. Chinolizidin- und Pyrrolizidinalkaloide: Biosynthese, Vorkommen in der Pflanzenwelt und ihre Wirkungen. • Chinolizidinalkaloide: Lupinus-, Baptisia-, Cytisus- und Genista-Arten • Pyrrolizidinalkaloide: Boraginaceae (Borago, Symphytum), Asteraceae (Petasites,

Tussilago, Eupatorium)

17. Indolalkaloide: Secale cornutum und die Mutterkornalkaloide. Chinolinalkaloide: Chinarinde und die Chinaalkaloide.

18. Monoterpenoide Indolalkaloide und ihre Drogen. • Imidazolalkaloide/Pilocarpus-Alkaloide: Pilocarpus-Arten • Loganiaceae-Alkaloide: Strychni semen • Apocynaceae-Alkaloide: Catharanthi herba • Rauwolfia-Alkaloide: Rauwolfiae radix • Vinca-Alkaloide: Vincae minoris herba

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19. Benzylisochinolinalkaloide 1. Aporphin-, Morphinan- und substituierte Benzochinolizidinalkaloide und ihre Drogen. • Morphinan-Alkaloide: Papaveris fructus, Opium, Papaver rhoeas; • Aporphin-Alkaloide Boldi folium; Aristolochiasäuren • Monoterpenoide Isochinolinalkaloide/Benzochinolizidinalkaloide: Ipecacuanhae

radix

20. Benzylisochinolinalkaloide 2. Protopin-, Protoberberin-, Benzophenantridin-, Phthalidisochinolin- und Bis-benzylisochinolinalkaloide und ihre Drogen. • Protopinalkaloide: Chelidonii herba, Fumariae herba • Protoberberinalkaloide: Berberidis radicis cortex, Colombo radix, Corydalidis

cavae tuber • Benzophenantridinalkaloide: Chelidonii herba, Fumariae herba • Phthalidisochinolinalkaloide: Hydrastidis rhizoma • Bis-benzylisochinolinalkaloide: Curare

21. Von Phenylalanin (Phenylalanin, Tyrosin, DOPA) abgeleitete Protoalkaloide und ihre Drogen: Colchicum autumnale, Ephedrae herba, Katha edulis, Lophophora williamsii Säureamiddrogen: Capsici fructus, Piper nigrum 31


22. Pseudoalkaloide 1. Purin- und Pirimidinalkaloide und ihre Drogen. Purinalkaloide: Theae folium, Coffeae semen, Theobroma cacao, Guaranae semen, Colae semen, Ilex paraguariensis Pirimidinalkaloide: Piper methysticum

23. Pseudoalkaloide 2. Terpenoide Alkaloide, Steroidalkaloide und ihre Drogen. • Diterpenoide Pseudoalkaloide: Aconitum napellus (Aconitin), Taxus-Arten (Taxol) • Steroidalkaloide und ihre Drogen: Solanum dulcamara, Solanum nigrum • Pseudoalkalkaloide mit einem modifizierten Steroidgerüst: Veratri rhizoma et radix

24. Cyanogene Glykoside und Senfölglykoside (Glucosinolate) und ihre Drogen. Cyanogene Glykoside: • Amygdalin: Pflaume (Prunus domestica), Schlehdorn (Prunus spinosa), Aprikose (Prunus

armeniaca), Mandel (Prunus dulcis) • Sambunigrin: Holunder und Apfelsamen • Linamarin: Maniok, Limabohne, Flachs • Lotaustralin: Leguminosen, Maniok (Manihot esculenta), Limabohne, Rosenwurz, Weiß-

Klee Senfölglykoside (Glucosinolate): Brassica- und Sinapis-Arten

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