Gossypol
gelb roter Farbstoff
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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.
| Strukturformel | ||||||||||||||||||||||
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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). | ||||||||||||||||||||||
Geschichte
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
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
Physikalische Eigenschaften
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
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
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
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]