Anthrachinone

Vorkommen

In der Natur werden Anthrachinone von Pilzen und Samenpflanzen gebildet und kommen als Farbstoffe bei einigen pflanzensaugenden Insekten vor. So ist die Karminsäure der Farbstoff der Cochenilleschildlaus (Dactylopius coccus) und Lecanium ilicis, die auf Ilex-Arten saugt, enthält Kermesinsäure.^[1]

Strukturen

In den meisten Anthrachinonen ist das Anthracen-Grundgerüst mit einer oder mehreren Hydroxygruppen substituiert. Anthrachinone können leicht und reversibel zu Anthronen und Anthranolen reduziert werden.^[2]

Anthron-Derivate verfügen an der Position 10 über eine aktivierte Methylen-Gruppe und können an dieser Stelle C-Glycoside bilden (z. B. Aloin bzw. Barbaloin). Die meisten Anthrachinone und Anthrone bilden allerdings O-Glycoside. Häufig sind zwei Anthrachinone oder Anthrone über C-C-Verbindungen verbunden, etwa bei Hypericin.^[2]

Weitere Informationen Name, R1 ...

Einige ausgewählte Anthrachinone (Grundgerüst: blau) und ihre Substitutionsmuster^[3]

Name	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8
Anthrachinon	–H	–H	–H	–H	–H	–H	–H	–H
Alizarin	–OH	–OH	–H	–H	–H	–H	–H	–H
Chinizarin	–OH	–H	–H	–OH	–H	–H	–H	–H
Chrysazin	–OH	–H	–H	–H	–H	–H	–H	–OH
Hystazarin	–H	–OH	–OH	–H	–H	–H	–H	–H
Purpurin	–OH	–OH	–H	–OH	–H	–H	–H	–H
Chrysophansäure	–OH	–H	–CH3	–H	–H	–H	–H	–OH
Chinalizarin	–OH	–OH	–H	–H	–OH	–H	–H	–OH
Flavopurpurin	–OH	–OH	–H	–H	–H	–OH	–H	–H
Physcion	–OH	–H	–CH3	–H	–H	–OCH3	–H	–OH
Anthrarufin	–OH	–H	–H	–H	–OH	–H	–H	–H

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Biosynthese

In den meisten Organismen werden die Anthrachinone über den Polyketid-Weg synthetisiert, sie sind demnach Polyketide. Ihre Biosynthese startet demnach mit Acetyl-Coenzym A. Diese Anthrachinone werden von Schimmelpilzen wie Aspergillus und Penicillium, von Flechten, Ständerpilzen, und Höheren Pflanzen, wie den Knöterichgewächsen und Kreuzdorngewächsen gebildet.^[2]

Die Biosynthese erfolgt aus einem Acetyl-Coenzym A und sieben Malonyl-Coenzym A. Diese werden zu einer Octaoxosäure verbunden, die cyclisiert wird. Der daraus entstehende Anthron-Körper besitzt an Position 2 eine Carboxyl-Gruppe und an Position 3 eine Methyl-Gruppe. Erstere kann in Folge eliminiert werden, letztere zu einer CH₂OH- oder Carboxygruppe oxidiert werden. Das Anthron kann leicht zum Anthrachinon oxidiert werden. Eine Dimerisierung erfolgt über Radikale, die durch Phenoloxidasen oder Peroxidasen gebildet werden.^[2]

Anthrachinone können durch Spaltung des mittleren B-Ringes und weitere Reaktionen zu Xanthonen umgewandelt werden.^[2]

Seltener werden Anthrachinone über den Shikimisäureweg gebildet. Die Biosynthese verläuft über Isochorisminsäure, 2-Succinylbenzoesäure, 1,4-Naphthohydrochinon-2-carbonsäure und 3-Prenylnaphthohydrochinon-2-carbonsäure.^{[S 1]} Sie teilen den Biosyntheseweg mit den Naphthochinonen und Phyllochinonen. Ein Beispiel ist Alizarin.^[4]

Analytik

Die zuverlässige qualitative und quantitative Bestimmung der Anthrachinone in unterschiedlichen Untersuchungsmaterialien gelingt nach adäquater Probenvorbereitung durch die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie.^[5][6][7]

Medizinische Nutzung

Anthrachinonhaltige Pflanzen bzw. Pflanzenteile und ihre Zubereitungen werden medizinisch als Abführmittel eingesetzt, so etwa Sennesblätter und -früchte, Faulbaumrinde, Cascararinde (Frangula purshiana; Syn.: Rhamnus purshiana), Rhabarberwurzel (Rheum palmatum und Rheum officinale) und Aloe (Aloe capensis und Aloe barbadensis). Sie verhindern die Resorption von Natrium – und damit verbunden auch von Wasser – aus dem Darmlumen, sie wirken also antiresorptiv. Darüber hinaus können sie sekretagog – also die Sekretion stimulierend – wirken, indem sie den Einstrom von Flüssigkeit zusammen mit Natrium-, Kalium-, Calcium- und Chlorid-Ionen in den Darm auslösen. Diese Wirkungen führen zu weicheren Fäzes sowie zu einer zunehmenden Füllung des Dickdarms. Durch die Dehnung der Darmwand wird die Darmpassage beschleunigt und die Defäkation erleichtert. In der Droge liegen die Anthrachinone als Glycoside vor. Die Zuckerkomponenten werden erst im Dickdarm von Bakterien aus den Glycosiden abgespalten, weshalb die Wirkstoffe ihre Wirkung auch erst hier entfalten. Die zuckerfreien Aglykone werden auch als Emodine bezeichnet. Sie werden durch die Darmbakterien zu den entsprechenden Anthronen und Anthranolen reduziert, die die eigentlich wirksamen Substanzen darstellen.^[8]

Die Anthrachinone und ihre Derivate werden überwiegend mit dem Stuhl ausgeschieden. Nur rund 5 % werden resorbiert und mit dem Urin ausgeschieden, der sich dadurch dunkel färbt.^[8]

Außer als Tees werden Anthrachinone als Trockenextrakte in Form von Fertigarzneimitteln verabreicht. Anthrachinone sind wie Diphenylmethanderivate nur bei schweren Formen der Verstopfung angezeigt. Eine Elektrolytverschiebung im Serum wurde bei chronischer Einnahme nicht beobachtet.^[9]

Ökologische Bedeutung

In Pflanzen haben die Anthrachinone wahrscheinlich die Funktion als Repellent gegen mögliche Herbivoren. Hypericin ist eine photoaktive Substanz und wirkt als Repellent in Hypericum perforatum, desgleichen Fagopyrin in Buchweizen^[10] (Fagopyrum exculentum). Physcion und verwandte Anthrachinone sind für die auffälligen Farben in den Fruchtkörpern von Pilzen, wie bspw. Dermocybe, verantwortlich.^[2]