Gossypol
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| Allgemeines | ||||||||||||||||||||||
| Name | Gossypol | |||||||||||||||||||||
| Andere Namen |
2,2′-Bis(formyl-1,6,7-trihydroxy-5-isopropyl-3-methylnaphthalin) | |||||||||||||||||||||
| Summenformel | C30H30O8 | |||||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||
| Molare Masse | 518,56 g·mol−1 | |||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||||||||
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| Toxikologische Daten | ||||||||||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||||||||
Gossypol ist ein gelb-rötlicher Farbstoff. Es ist ein atropisomeres aromatisches dimeres Sesquiterpen, das für den Menschen schwach giftig ist durch die Hemmung des Enzyms Lactatdehydrogenase.[3] Gossypol besteht aus zwei spiegelbildisomeren Formen (Enantiomere) und besitzt axiale Chiralität.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Unreines Gossypol wurde erstmals 1861 aus Baumwollsamen isoliert. Reines Gossypol wurde 1899 von Leon Marchlewski gewonnen, von dem auch der Name stammt.[4.1]
Vorkommen
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Beide Enantiomere des Gossypols kommen in Arten der Gattung Baumwolle (Gossypium) vor. Je nach Art kann dabei ein anderes Enantiomer vorherrschen. In Gossypium arboreum, Gossypium herbaceum und Gossypium hirsutum kommt mehr (+)-Gossypol vor, in Gossypium barbadense mehr (–)-Gossypol.[5.1]
Die Biosynthese verläuft anfänglich über Farnesylpyrophosphat und δ-Cadinen. Dieses wird durch eine Kette von Oxidationsreaktionen in Hemigossypol umgewandelt, dessen Dimerisierung Gossypol ergibt.[6]
Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Physikalische Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Gossypol ist ein gelbes Pigment. Durch die Behinderung der Drehung um die Bindung zwischen den beiden Naphthalin-Einheiten zeigt die Verbindung axiale Chiralität (Atropisomerie). Bei normalen Umgebungsbedingungen können die beiden Enantiomere nicht ineinander übergehen und können daher voneinander getrennt werden.[7] Gossypol ist löslich in mäßig polaren organischen Lösungsmitteln wie Methanol, Aceton, Diethylether und Chloroform, jedoch nicht in Hexan oder Wasser.[4.2]
Chemische Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Wird Gossypol stark erhitzt, entsteht Anhydrogossypol, bevor es zu einer Racemisierung kommt.[7] Gossypol ist sehr reaktiv und reagiert sowohl über die phenolischen Hydroxygruppen als auch über die Aldehydgruppen. Für ein Phenol ist Gossypol mit einem PKS-Wert von 7,2 ungewöhnlich sauer. Mit Aminogruppen kann es über die Aldehydgruppen Imine bilden (beispielsweise mit Anilin). Die Oxidation der Aldehydgruppen führt zu einer Carbonsäure. Im Alkalischen können die Aldehydgruppen abgespalten werden, wobei das Apogossypol gebildet wird. Acetylierung, Methylierung oder Ethylierung von Hydroxygruppen ergibt entsprechende Ester oder Ether. Oxidation mit Eisen(III)-chlorid ergibt das Gossypolon, ein Chinon.[4.3]
Biologische Eigenschaften und Toxikologie
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Im Menschen weisen beide Enantiomere unterschiedliche Effekte auf. (–)-Gossypol wird deutlich schneller eliminiert. Beide Enantiomere werden in vivo zu Gossypolon, einem Chinon oxidiert, das zur Bildung von Radikalen in den Mikrosomen von Leber und Niere führt. Nur (–)-Gossypol beeinflusst die männliche Fruchtbarkeit (Reduktion der Spermienzahl, Hodenatrophie).[8]
Gossypol ist für Nutztiere giftig, was ein Problem darstellt, wenn diese mit Bestandteilen von Baumwollsamen gefüttert werden. Die Gefahr einer Toxizität hängt sowohl von der Verarbeitung ab als auch von der Tierart. Durch Reaktion mit Aminogruppen von Lysin in Proteinen wird Gossypol inaktiviert, was bei der Verarbeitung vorkommt. Wiederkäuer sind wenig empfindlich, da sie eine begrenzte Menge an Gossypol inaktivieren könne.[5.2]
Medizinische Forschung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Gossypol ist Forschungsobjekt der Krebsforschung. (–)-Gossypol verursacht Apoptose von Krebszellen durch Hemmung von Bcl-2-Proteinen und wird auch in klinischen Studien untersucht. Gemäß Versuchen an Zellen, besteht eine mögliche Wirkung gegen Prostatakrebs, Darmkrebs und Eierstockkrebs. Apoptose über andere Merchanismen ist auch bekannt, so kann (–)-Gossypol Caspase-3 und Caspase-9 aktivieren.[9]
In China wurde mit Gossypol bis in die 1970er-Jahre geforscht, um daraus ein Verhütungsmittel für Männer zu gewinnen. Da 20 % der Versuchspersonen dauerhaft unfruchtbar blieben, empfahl die WHO 1998, die Forschungen an der „Pille für den Mann“ mit Gossypol einzustellen.[10][11]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- 1 2 Eintrag zu Gossypol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. Dezember 2014.
- 1 2 3 Datenblatt Gossypol from cotton seeds bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 4. November 2021 (PDF).
- ↑ Römpp Lexikon Naturstoffe, Seite 270.
- Peter R. Cheeke: Toxicants of Plant Origin: Phenolics. CRC Press, 1989, ISBN 978-0-8493-6993-3 (google.de [abgerufen am 6. Februar 2026]).
- J. P. Felix D'Mello: Handbook of Plant and Fungal Toxicants. CRC Press, 1997, ISBN 978-0-8493-8551-3 (google.de [abgerufen am 6. Februar 2026]).
- ↑ Teame Gereziher Mehari, Hui Fang, Wenxiang Feng, Yuanyuan Zhang, Muhammad Jawad Umer, Jinlei Han, Allah Ditta, Muhammad K. R. Khan, Fang Liu, Kai Wang, Baohua Wang: Genome-wide identification and expression analysis of terpene synthases in Gossypium species in response to gossypol biosynthesis. In: Functional & Integrative Genomics. Band 23, Nr. 2, Juni 2023, doi:10.1007/s10142-023-01125-w.
- 1 2 Jerzy W. Jaroszewski, Thorbjørn Strøm‐Hansen, Lars Lindgaard Hansen: Optical stability of gossypol. In: Chirality. Band 4, Nr. 4, Januar 1992, S. 216–221, doi:10.1002/chir.530040403.
- ↑ Yu Yu-Wen: Probing into the mechanism of action, metabolism and toxicity of gossypol by studying its (+)- and (−)-stereoisomers. In: Journal of Ethnopharmacology. Band 20, Nr. 1, Juni 1987, S. 65–78, doi:10.1016/0378-8741(87)90120-6 (elsevier.com [abgerufen am 6. Februar 2026]).
- ↑ Yun Zeng, Jingwen Ma, Liang Xu, Daocheng Wu: Natural Product Gossypol and its Derivatives in Precision Cancer Medicine. In: Current Medicinal Chemistry. Band 26, Nr. 10, 20. Juni 2019, S. 1849–1873, doi:10.2174/0929867324666170523123655 (eurekaselect.com [abgerufen am 10. Februar 2026]).
- ↑ S. T. Page, J. K. Amory, W. J. Bremner: Advances in male contraception. In: Endocrine reviews. Band 29, Nummer 4, Juni 2008, S. 465–493, doi:10.1210/er.2007-0041. PMID 18436704. PMC 2528850 (freier Volltext). (Review).
- ↑ G. M. Waites, C. Wang, P. D. Griffin: Gossypol: reasons for its failure to be accepted as a safe, reversible male antifertility drug. In: International journal of andrology. Band 21, Nummer 1, Februar 1998, S. 8–12, PMID 9639146. (Review).