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Praktikum Pharmazeutische Biologie III Flavonoide Christina Moser
Praktikum
Pharmazeutische Biologie III
Flavonoide
Christina Moser
Allgemeines
Vorkommen
Weitestverbreitete Gruppe sek. Pflanzenstoffe bei allen höheren Pflanzen
(nicht vorhanden bei Bakterien, Algen, Pilzen und Tieren)
vorwiegend in oberirdischen Pflanzenteilen
Hydrophile Formen (Glykoside; stark hydroxylierte o. geladene Formen)
z.B. Blütenfarbstoffe vor allem in Vakuolen
Lipophile Formen (vor allem Aglyka)
z.B. Farbhölzer insbesondere in totem Gewebe
Flavonoid-Drogen
Gehalt ca. 0,5-3% Flavonoide (Ausnahmen)
primäre pharmazeutische Bedeutung beruht auf den Flavonoiden
lateinisch flavus - gelb
Allgemeines
biologische Funktion
Anlockung von Insekten
Kontrolle von Wachstumsvorgängen
Beteiligung an Redoxsystemen
Schutzmechanismen
technische Funktion
Farbstoff
Antioxidantien
Nachweisreaktionen
Süßungsmittel
Diuretisch Antiallergisch
Spasmolytisch (Apigenin-Glykoside, Isoliquiritigenin)
Koronardilatierend + pos.inotrop (versch. Procyanidine)
Estrogen (versch. Isoflavone)
Antiphlogistisch/-ödematös (Rutin, Quercetin, Apigenin)
Antihepatotoxisch + choleretisch (Silymarin, Helichrysum)
Antihämorrhagisch (Citrusbioflavonoide, Rutin und Derivate)
Pharmakologischer Einsatz
keine einheitliche Indikation
Struktur
O-Heterocyclen
C15-Grundgerüst - C6-C3-C6-Körper (Phenylpropan-Einheit + 3 Acetat-Einheiten)
Grundgerüst
O
A
B
C
1
2
3
7
6
8
5 4
3` 4`
O
OH
OH
Glu-O
OOH
O-H
Diversität
OOH
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
+ Cl-
O
OH
OH
Glu-O
OOH
O
O O H
O H
o - r u t i n o s e
O H
O H
O
O H
O H
O H
O O H
O - H O
O H
O H
O H
O O H
O - G l u
O
OOH
OH
o-rhamnose
OH
OH
O H
O
O
O H
O H
Glu
O
O
O
O H
r u t i n o s e
O M e
O H
O
O
O
O H
G l u
O H
O CH3
O
O
O CH3
O H
Variationsmerkmale
Substitutionen am Ring A und B
Unterscheidung - Basissubstitutionen
O
A
B
C
1
2
3
7
6
8
5 4
3` 4`
Ring A und B: Substituenten
Ring A C-5, C-7 (Phloroglucin)
Ring B C-3´, C-4` (Shikimaten)
-OH und -O-Alkyl
-Alkyl
Variationsmerkmale
Substitutionen am Ring A und B
Oxidationsgrad im Ring C
Unterscheidung - Oxidationsgrad
O
A
B
C
1
2
3
7
6
8
5 4
3` 4`
Oxidation des C-Rings
Doppelbindung zw. C-2 + C-3
-OH am C-3 u/o C-4
Keton-Funktion am C-4
Ordnungsfaden!
Unterscheidung - Unterklassen
Flavanone
O
O
OH
OH
OH
Flavanonole
O
O
OH
OH
OH
OH
Ox.
O H
O H
O H
O H
O
+ X -
Anthocyanidine
O
O
OH
OH
OH
-H2
Flavone
Flavonole
O
O
OH
OH
OH
OH
-H2
OOH
OH
OH
OH
OH
Flavandiole
Red.
Chalkone
OH
OOH
OH
OH
Ox.
Flavanole
OOH
OH
OH
OH
Red.
Oxy.
Variationsmerkmale
Substitutionen am Ring A und B
Oxidationsgrad im Ring C
Art, Zahl und Stellung der Zuckerreste
Unterscheidung - Zuckersubstituenten
O
A
B
C
1
2
3
7
6
8
5 4
3` 4`
Zuckersubstituenten
O-Glykoside C-3 > C-7 > C-4‘
C-Glykoside (Glykosyle) C-6,C-8
C6-Zucker (Glu, Gal, Rham)
C5-Zucker (Arabinose, Xylose)
2fach-Zucker (Rutinose)
Gluc-/Galacturonsäure
Nomenklatur - 3-O-Glykoside
Beispiele aus der Flavonol-Reihe
Aglykon: Kämpferol Quercetin
Isorhamnetin ...
O
O
OH
O H
O H
O H
R
OCH3
OH
H
R
Vorgehen
Flavonoid-Unterklasse
Substitutionsmuster
Zuckersubstituenten
Beispiele für Zuckersubstituenten
Quercetin-3-O-rhamnosid = Quercitrin
Quercetin-3-O-galactosid = Hyperosid
Quercetin-3-O-rutinosid = Rutin
O
O
O-R
HO
O H
OH
OH
Rut
Gal
Rh
R
...
7-O-Glykoside + C-Glykoside
7-O-Glykoside
Flavon-Reihe
Aglykon = Apigenin
Apigenin-7-O-glucosid Flavanon-Reihe
Aglykon = Hesperetin
Hesperidin Hesperetin-7-O-rutinosid
O
O
O
OH
Glu
OH
O
O
O
O H
r u t i n o s e
O M e
O H
C-Glykoside
Flavon-Reihe
Aglykon = Apigenin
Vitexin
Apigenin-8-C-glucosid
(R: H)
Vitexin-2“-O--L-rhamnosid
(R: Rha)
OHO
O
O
OH
OH
OHOH
CH2OH
RO
Chemische Besonderheit
konjugiertes System
Halochromie bei Säurezusatz
Nachweis im Chromatogramm
Gelbe Zone im Tageslicht
Fluoreszenz im UV-Licht
Reaktion mit Vanillin-H2SO4
Reaktion mit Phenolreagenzien
Beispiele Xanthohumol aus dem Hopfen
Carthamon aus Saflorblüten
Chalkone Flavanone
OH
O
O
O
Chemische Besonderheit
kein konjugiertes System
(farblos)
Nachweis im Chromatogramm
Naturstoffreagenz nach „NEU“
Nachweisreaktion
Shinoda Farbreaktion
Unterscheidung zu Flavonen
2,4-Dinitrophenylhydrazin Beispiele Hesperetin (=Aglyka)
z.B. Neoeriocitrin (Bitterorangenschale)
Isomerie
Naturstoffreagenz nach Neu
Nachweis nach DC Besprühung
Sprühreagenz Diphenylboryloxyethylamin
Farbintensivierung Anschließendes Besprühen mit PEG
Fluoreszenzfarbe Variation durch Anzahl freier OH-Gruppen im B-Ring
1 freie OH-Gruppe gelb
2 freie OH-Gruppen orange-gelb
3 freie OH-Gruppen grün
Cave Fluoreszenzfarben abhängig von der Konz. des Sprühreagenz
Identität - DC
NH2
OB
OHNH
2
Kämpferol
+ O B
O
O H
O H
O H
O
-
+
O
O
OH
O H
O H
O H
+
Chemische Besonderheit
konjugiertes System
Halochromie bei Säurezusatz
Nachweis im Chromatogramm
Gelbe Zone im Tageslicht
Fluoreszenz im UV-Licht
Reaktion mit Vanillin-H2SO4
Reaktion mit Phenolreagenzien
Beispiele Xanthohumol aus dem Hopfen
Carthamon aus Saflorblüten
Chalkone Flavanone
OH
O
O
O
Chemische Besonderheit
kein konjugiertes System
(farblos)
Nachweis im Chromatogramm
Naturstoffreagenz nach „NEU“
Nachweisreaktion
Shinoda Farbreaktion
Unterscheidung zu Flavonen
2,4-Dinitrophenylhydrazin Beispiele Hesperetin (=Aglyka)
z.B. Neoeriocitrin (Bitterorangenschale)
Isomerie
Shinoda-Test
Nachweis von Flavonen, Flavonolen und Flavanonen
Voraussetzung substituierter Seitenphenylring
Flavanone Bildung eines Polymethinkations
Nachweisreaktion
-H2O Mg/HCl
Polymethinkation (orangerot-violett)
Reduktion
Chemische Besonderheit
konjugiertes -System
Vorkommen
Aglyka, Glykoside, Glykosyle
Substitutionen durch Isopren
Kaliumsulfatester(3-o.7-OH verestert)
„lipophile Flavone“ (Methylierungen der freien OH-Gruppen)
diverse Polaritäten!
Flavone (R=H) + Flavonole (R=OH)
O
O
R
Nachweis im Chromatogramm
Naturstoffreagenz nach „Neu“
Reakt. mit Phenolreagenzien
Nachweisreaktion
Shinoda Farbreaktion
Beispiele Flavon-Aglyka
Apigenin, Luteolin
Beispiele Flavonol-Aglyka
Quercetin, Kämpferol,
Isorhamnetin
Shinoda-Test
Nachweis von Flavonen, Flavonolen und Flavanonen
Voraussetzung substituierter Seitenphenylring
Flavone/Flavonole Induktion der Anthocyanidin-Bildung
Nachweisreaktion
O
R
H O
O H
H
Anthocyanidin (rot)
O
R
H O
O H
H O H
H +
Mg/HCl
Reduktion
-H2O
Vorkommen
Farbe in Blüten, Blättern und Früchten (rot, violett oder blau)
Struktur
Glykosidisch, wasserlösliche 2-Phenylchromenolderivate
Grundtyp Pelargonidin
rotorange bei pH < 1
Anthocyan-Aglyka = Anthocyanidine
chemische Besonderheit
Farbwechsel bei pH-Wert Erhöhung Nachweis im Chromatogramm
rot - blauviolette Farbe im Tageslicht
Anisaldehyd-Schwefelsäure
Verwendung
Schmuckdrogen (Ausnahme Heidelbeere)
Anthocyane
O
+
O
O H
O H
O H
O H
+ Cl-
Definition
Farblosen Pflanzenstoffe, die unter Erhitzen + verd.
Mineralsäuren gefärbte Anthocyanidine bilden!
I Leukoanthocyanidine (Flavan-3,4-diol)
monomer
II Kondensierte Proanthocyanidine (Catechingerbstoffe)
di- bis polymer (hier Procyanidin B2)
Flavanol-
Bausteine
Nachweis Proanthocyanidinereaktion
Verwendung v.a. Adstringenz (Gerbstoffdrogen)
Beispiele Eichenrinde, Weißdorn
Proanthocyanidine Flavan-3,4-diol + kondensierte Flavanole
OOH
OH
OH
OH
OH
H
OH
O
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
I
II
O
O H
O H
O H
O H
O H O
O H
O H
O H
O H
O H
(+)-Catechin (-)-Epicatechin
4
8
Flavonoid-Drogen
Drogen des Praktikums
Crataegi folium com flore Weißdornblätter mit Blüten
Crataegi fructus Weißdornfrüchte
Passiflorae herba Passionsblumenkraut
Betulae folium Birkenblätter
Calendulae flos Ringelblumenblüten
Weitere Flavonoid-Drogen
Kamille
Mariendistelfrüchte
Roter Weinlaubextrakt
...
Droge Crataegi folium cum flore
Stammpflanze Crataegus monogyna
Crataegus laevigata ...
Familie Rosaceae
Hauptinhaltsstoffgruppen
Bis 2,5% Flavonoide
Flavonol-O-Glykoside (Rutin, Hyperosid)
Flavon-C-Glykoside (Vitexin, Vitexinrhamnosid)
Catechine ((+)-Catechin, (-)-Epicatechin)
Bis 4% oligomere Procyanidine (Procyanidin B2 ...)
Aromatische Carbonsäuren (Chlorogensäure)
PhEur 5
Mind. 1,5% Flavonoide; berechnet als Hyperosid
Indikation
Vorbeugend bei Herzmuskelinsuffizienz (Stadium II nach NYHA)
Weißdornblätter mit Blüten
Droge Crataegi fructus
Stammpflanze Crataegus monogyna
Crataegus laevigata
Familie Rosaceae
Hauptinhaltsstoffgruppen
bis 2,5% oligomere Procyanidine
(Procyanidin B1 + 5)
Catechine ((+)-Catechin und (-)-Epicatechin)
0,05 % Flavonoide (Hyperosid, Rutin)
Aromat. Carbonsäuren (Chlorogen- + Kaffeesäure)
PhEur 5
mind. 1,0% Procyanidine; berechnet als
Cyanidinchlorid
Indikation
Herz- und Kreislaufbeschwerden
Weißdornfrüchte
Droge Passiflorae herba
Stammpflanze Passiflora incarnata L.
Familie Passifloraceae
Hauptinhaltsstoffgruppen
Bis 3% Flavon-C-glykoside (Glykosylflavone)
(Vitexin, Schaftosid, Isoorientin, Swertisin, Isovitexin)
cyanogene Glycoside (Gynocardin)
Zucker, Polysaccharide, äth. Öl, Glykoproteine
PhEur 5
Mind. 1,5% Flavonoide; berechnet als Vitexin
Indikation
nervöse Spannungs- und Unruhezustände;
Einschlafstörungen
Passionsblumenkraut
Droge Betulae folium
Stammpflanze Betula pendula - Hängebirke
Betula pubescens - Moorbirke
Familie Betulaceae
Hauptinhaltsstoffgruppen
2-3% Flavonoide
(Hyperosid, Quercitrin, Quercetinglykoside, Rutin...)
Triterpenester
Phenolcarbonsäuren (Chlorogensäure, Kaffeesäure)
Ascorbinsäure, ätherisches Öl ...
PhEur 5
Mind. 1,5% Flavonoide; berechnet als Hyperosid
Indikation
Diuretikum bei Erkrankungen der Harnwege;
unterstützend bei rheumatischen Beschwerden
Birkenblätter
Ringelblumenblüten
Droge Calendulae flos
Stammpflanze Calendula officinalis L.
Familie Asteraceae
Hauptinhaltsstoffgruppen
0,3-0,8% Flavonoide
(Quercetin-, Kämpferol- +Isorhamnetin-O-glykoside)
Triterpensaponine (2-10%, Saponoside A-F)
Triterpenalkohole (4-5%)
Carotinoide (Carotinen, Xanthophyllen)
Polysaccharide, äth. Öl und weitere
PhEur 5
Mind. 0,4% Flavonoide; berechnet als Hyperosid
Indikation
Wundheilungsmittel
(antiphlogistisch, granulationsfördernd)
Identität - DC
Referenzen
1. Chlorogensäure + Vitexin
2. Flavonol-Glykoside
Rutin (R=Rutinose)
Hyperosid (R=Galaktose)
Quercitrin (R=Rhamnose)
Detektion Naturstoffreagenz nach NEU Auswertung UV 365 nm
O
OOH
OH
OHOH
OH
OH
O
Kaffeesäure
Chinasäure
O
O
O
OH
OH
R
OH
OH
OHO
O
O
OH
OH
OHOH
CH2OH
RO
Chlorogen- säure
Rutin
Hyperosid
Quercitrin
Vitexin Vitexin
Hyperosid
Quercitrin
Chlorogen-
säure
Quercitrin-3-O-
arabinosid
Kaffeesäure
Narcissin
Isorhamnetin-
rutinorhamnosid
Isorhamnetin-3-O-
glycosid
Vitexin
Rutin
Chlorogen- säure
Kaffeesäure
Rutin
Procyanidinreaktion [Gehaltsbestimmung von Weißdornfrüchten]
Laut Arzneibuch für Procyanidine
Durchführung Extraktion mit EtOH 70%, Hydrolyse
Auswertung Absorbtionsmessung bei 545 nm
Gehalt - Procyanidine
OOH
OH
OH
OH
H
OHO O H
O H
O H
O H
O H + verd. HCl
-H2O
Cyanidinkation
(rot)
3-Flaven-3-ol (farblos)
- H
- 2e-
O H
O H
O H
O H
O H O +
Proanthocyanidine
Leukoanthocyanidine
Gehalt - Methode A
Aluminium-Chelatkomplex-Bildung [Gehaltsbestimmung von Birkenblättern/Ringelblume]
Methode A laut Arzneibuch für O-Glykoside
Durchführung Saure Hydrolyse /Aglyka Extraktion mit Ethylacetat /Zugabe von AlCl3
Auswertung Absorptionsmessung bei 425nm
Störung Leukoanthocyanidine + Proanthocyanidine
O H
A l
O
O H
O H O
O
+
+
O H
O A l
O H O
O + +
O
O
OH
OH
OH
OH
Al3
+ H
gelbes
fünfgliedriges Al-Chelat
gelbes
sechsgliedriges Al-Chelat
+ H
Al3
O
O
OH
OH
OHFlavon
Flavonol
Entstörung
Problem Leuko- + Proanthocyanidine bilden mit Mineralsäuren
Anthocyanidine
Anthocyanidine bilden blaue Al-Chelate
Stören photometrische Auswertung!
Zusatz Methenamin-Zusatz
Ergebnis CH2O fängt Anthocyanidin-Vorstufe (3-Flaven-3-ol) ab
Gehalt - Methode A
N
NN
N
H2O/H
H H
O
6 + 4 NH4
H H
O OOH
OH
OH
OH
H
OH+ farbloses
Kondensations-
produkt
Wilson-Tauböck-Test [Gehaltsbestimmung von Weißdornblättern mit Blüten,Passionsblumenkraut]
Methode B laut Arzneibuch für C-Glykoside
Durchführung Extraktion mit EtOH 60%, Hydrolyse
Umsetzung mit Borsäure und Oxalsäure!
Auswertung Absorptionsmessung bei 410nm bzw. bei 401nm
Gehalt - Methode B
O
OH
OH
OH
O
O O
O
O
O BO B
O
O H
O H
O H
O
O O
O
O +
-
Flavonolborinsäure
Zucker Zucker
Literatur
Hänsel und Sticher
Pharmakognosie / Phytopharmazie
8. Auflage Springer
Hildebert Wagner
Arzneidrogen und ihre Inhaltsstoffe
6. Auflage WVG
Max Wichtl
Teedrogen und Phytopharmaka
3. Auflage WVG
Wagner / Bladt / Zgainski
Drogenanalyse
Springer
