Protocatechusäure
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| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Protocatechusäure | |||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C7H6O4 | |||||||||
| Kurzbeschreibung |
hellbrauner Feststoff[1] | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 154,12 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||
| pKS-Wert |
4,48 (COOH; 25 °C)[2] | |||||||||
| Löslichkeit |
schlecht in Wasser (20 g·l−1 bei 20 °C)[1] | |||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||
Protocatechusäure (3,4-Dihydroxybenzoesäure) ist eine aromatische Verbindung, die sich sowohl von der Benzoesäure als auch vom Brenzcatechin (1,2-Dihydroxybenzol) ableitet. Die Struktur besteht aus einem Benzolring mit einer angefügten Carboxygruppe (–COOH) und zwei Hydroxygruppen (–OH) als Substituenten. Sie gehört zur Gruppe der Dihydroxybenzoesäuren, ist in freier Form in den Früchten des Japanischen Sternanis' (Illicium religiosum) enthalten und entsteht bei der Alkalischmelze zahlreicher Naturstoffe, z. B. aus Catechinen, aus verschiedenen Harzen, dem Farbstoff Maklurin und mehreren Anthocyanen.
Vorkommen
Protocatechusäure kommt in essbaren Gemüse, Obst und Nüssen vor, beispielsweise in Oliven, Naturreis und Pekannüssen.[5]
Darstellung
Chemische Synthese
Synthetisch stellt man Protocatechusäure aus p-Hydroxybenzoesäure dar; man führt diese in m-Chlor-p-hydroxybenzoesäure über und erhitzt letztere mit Ätzkali unter Druck.
Die Carboxylierung mit einer Kolbe-Schmitt-Reaktion durch Erhitzen von Brenzcatechin mit Ammoniumcarbonat im geschlossenen Rohr liefert nur schlechte Ausbeuten, in wäßriger Lösung findet keine Reaktion statt.[6]
Eine weitere Synthese geht vom Vanillin aus, und führt über die Demethylierung der Vanillinsäure bzw. ihres Kaliumsalzes zur Protocatechusäure:[7]
Herstellung von Protocatechusäure aus Vanillin
Beim Erhitzen von Piperonlysäure mit Salzsäure oder Iodwasserstoffsäure entsteht ebenfalls Protocatechusäure.[8][9] Als Nebenprodukt wird Formaldehyd gebildet.
Biosynthese
Protocatechualdehyd kann enzymatisch zur Protocatechusäure oxidiert werden.[10]
Eigenschaften
Protocatechusäure und schmilzt bei etwa 202–204 °C[1] und zersetzt sich dabei durch Decarboxylierung zu Brenzcatechin und Kohlenstoffdioxid. Ihre wässrige Lösung wird auf Zusatz von Eisenchlorid blaugrün. Diese Farbe schlägt nach Zugabe von wenig Soda oder Ammoniak erst nach violett, dann in rot um. Protocatechusäure wirkt stark reduzierend.
Reaktionen
Mit elementarem Brom bildet sich bei Raumtemperatur 5-Bromprotocatechusäure[11], die beim Schmelzen mit Kaliumcarbonat zur Gallussäure umgewandelt wird.[12]
Wird die Bromierung bei 100 °C durchgeführt, entsteht unter Abspaltung von Kohlendioxid Tetrabrombrenzcatechin.[11]
Physiologische Bedeutung
Die Wirkung von Protocatechusäure auf lebende Zellen ist momentan Gegenstand der Forschung und wird noch kontrovers diskutiert. So wurde gezeigt, dass es ein potentes Antioxidationsmittel mit einer etwa 10-mal stärkeren Wirkung als α-Tocopherol ist.[13] In hohen Dosen jedoch, bei beispielsweise 10 mM, kann es aber auch oxidativen Stress in Zellkulturen induzieren.[14]
Gegenüber Krebszellen zeigt Protocatechusäure verschiedene Effekte. In menschlichen Magenkrebszellen (Zellen eines Magenadenokarzinoms) und andere Tumorzellen des Verdauungstraktes induziert es die Apoptose und wirkt daher im Sinne eines Krebsmittels.[5] Es liegen aber auch Studiendaten vor, die auf einen gegenteiligen Effekt von Protocatechusäure hinweisen. So induziert es die Zellteilung in neuralen Stammzellen und blockiert dort die Apoptose.[15] Auch in Hautkrebszellen der Maus wurde dies beobachtet. Wenn dort chemisch durch 12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetat Krebszellen induziert wurden, konnte Protocatechusäure die Tumorbildung sogar noch verstärken.[13] Wenn man in vitro maligne Zelllinien der menschlichen Unterkieferspeicheldrüse erzeugt, konnte Protocatechusäure diese Krebszellen nicht abtöten.[14]
Literatur
- Paul Karrer: Lehrbuch der organischen Chemie. 10. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1948, S. 569.
Einzelnachweise
- ↑ a b c d Datenblatt Protocatechusäure bei Merck
- ↑ D'Ans-Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, 3. Auflage, Band 1, Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1967 (ChemieOnline – pKb- und pKs-Werte).
- ↑ a b Datenblatt 3,4-Dihydroxybenzoic acid bei Sigma-Aldrich (PDF).
- ↑ Datenblatt Protocatechusäure (PDF) bei Carl Roth
- ↑ a b Lin, HH., Chen, JH., Huang, CC., Wang, CJ.: Apoptotic effect of 3,4-dihydroxybenzoic acid on human gastric carcinoma cells involving JNK/p38 MAPK signaling activation. In: Int J Cancer. 120. Jahrgang, Nr. 11, Juni 2007, S. 2306–2316, doi:10.1002/ijc.22571, PMID 17304508.
- ↑ S. v. Kostanecki: "Zur Einführung der Carboxylgruppe in die Phenole", in: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1885, 18, S. 3202–3206. Volltext
- ↑ Vorlage:Orgsyn
- ↑ A. H. Parijs: "The opening of the dihydroxymethylene ring" in Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas 1930, 49(1). S. 33 - 44.
- ↑ R. Fittig, I. Remsen: "Untersuchungen über die Constitution des Piperins und seiner Spaltungsproducte Piperinsäure und Piperidin" in Justus Liebigs Annalen der Chemie 1873, 168(1), S. 93 - 98. doi:10.1002/jlac.18731680110
- ↑ Georgios I. Panoutsopoulos, Christine Beedham: „Enzymatic Oxidation of Vanillin, Isovanillin and Protocatechuic Aldehyde with Freshly Prepared Guinea Pig Liver Slices“, in: Cell Physiol Biochem, 2005, 15 (1–4), S. 89–98; PMID 15665519; PDF.
- ↑ a b J. Stenhouse: „Action of Bromine on Protocatechuic Acid, Gallic Acid and Tannion“, in: The chemical news, 1874, 29, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Textbook of Chemistry Volltext
- ↑ a b Nakamura, Y. et al.: A simple phenolic antioxidant protocatechuic acid enhances tumor promotion and oxidative stress in female ICR mouse skin: dose-and timing-dependent enhancement and involvement of bioactivation by tyrosinase. In: Carcinogenesis. 21. Jahrgang, Nr. 10, Oktober 2000, S. 1899–1907, doi:10.1093/carcin/21.10.1899, PMID 11023549 (oxfordjournals.org).
- ↑ a b Babich, H., Sedletcaia, A. und Kenigsberg, B.: In vitro cytotoxicity of protocatechuic acid to cultured human cells from oral tissue: involvement in oxidative stress. In: Pharmacol Toxicol. 91. Jahrgang, Nr. 5, November 2002, S. 245–253, doi:10.1034/j.1600-0773.2002.910505.x, PMID 12570031.
- ↑ Guan, S. et al.: Protocatechuic acid promotes cell proliferation and reduces basal apoptosis in cultured neural stem cells. In: Toxicology in Vitro. 23. Jahrgang, Nr. 2, März 2009, S. 201–208, doi:10.1016/j.tiv.2008.11.008, PMID 19095056.
Weblinks
- Protocatechusäure als Intermediat im mikrobiologischen Abbau von Vanillin (PDF-Datei; 191 kB)
- Untersuchung der antiviralen Aktivität (PDF-Datei; 527 kB)