TerpeneVortrag von Christina Werhahn im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - Chemie", SS 08
Gliederung:
„Im 18. Jahrhundert lebte in Frankreich ein Mann, der zu den genialsten und zugleich berüchtigsten Gestalten jener Epoche gehörte. Er hieß Jean-Baptiste Grenouille. Und wenn sein Name heute in Vergessenheit geraten ist, so nur aus dem einem Grund, weil sich sein Genie und sein einziger Ehrgeiz auf ein Gebiet beschränkte, welches in der Geschichte keine Spuren hinterlässt ... das flüchtige Reich der Gerüche […] Grenouille roch alles wie zum ersten Mal. Und er roch nicht nur die Gesamtheit dieses Duftgemenges, sondern er spaltete es analytisch auf in seine kleinsten und entferntesten Teile und Teilchen“ Zitat aus „Das Parfüm“ von Patrick Süskind
1 EigenschaftenTerpene bilden eine große heterogene Gruppe mit mehr als 8000 Strukturen. Sie gehören zu den Naturstoffen und werden hauptsächlich aus Pflanzen-(bestandteilen), seltener aus tierischen Bestandteilen gewonnen. Es handelt sich hauptsächlich um flüchtige Stoffe, das heißt um relative kleine Moleküle. Erst dadurch wird eine Wahrnehmung durch Geruch möglich. Sie sind ein Hauptbestandteil der von Pflanzen produzierten ätherischen Öle. Besonders bekannte Terpene sind beispielsweise Vitamine A, E, K und Kautschuk. Einige Terpene werden als Lösungsmittel verwendet, beispielsweise das in vielen Zitrusfrüchten enthaltene Limonen (siehe Versuch). Terpene lassen sich biosynthetisch von Isopreneinheiten ableiten, aufgrund dessen sich die Anzahl der Kohlenstoffatome stets durch fünf teilen lässt (C5- Regel). [1], [3]
2 Klassifizierung [1][2][3]Die Benennung der Terpene erfolgt nach der Anzahl der enthaltenen Isopreneinheiten:
Tab. 1: Benennung der Terpene Weiter werden Terpene nach ihrer Struktur unterteilt: Acyclisch:
Monocyclisch:
Bicyclisch:
Tricyclisch:
Polyterpene
Da die Isopren-Untereinheit ein asymmetrisches Molekül ist, werden drei verschiedene Verknüpfungsmuster unterschieden (biogenetische Isoprenregel).
3 Biosynthese [2][3][4]1. Schritt: Die Biosynthese der Terpene im Cytosol beginnt mit aktivierter Essigsäure (Acetyl-CoA):
Durch eine biologische Claisen-Kondensation wird zunächst der aktivierte Acetessigester (Acetoacetyl-CoA) dargestellt. Dieser wird durch eine biologische Aldol-Reaktion weiter zu (S)-3-Hydroxymethylglutaryl-CoA umgewandelt, welches mit Hilfe von NADH zu Mevalonsäure reduziert wird.
2. Schritt:
Mit Hilfe von ATP wird die Mevalonsäure phosporyliert und damit aktiviert. Es entsteht Phosphomevalonsäure. Durch weitere Phosphorylierungsschitte entsteht 3-Phospho-5-Pyrophosphomevalonsäure, welche zu Dimethylallylpyrophosphat (DMAPP) und Isopentenylpyrophosphat (IPP) führt. DMAPP und IPP (deprotonierte Form) sind die aktiven Formen der Isopren- bzw. Isopentenyleinheiten. Sie sind somit die Grundgerüste, über die der gesamte weitere Terpenbiosyntheseweg erfolgt. Dabei wandeln Terpensynthasen diese Grundgerüste in die jeweiligen Terpene um.
3. Schritt: Darstellung der Monoterpene
IPP und DMAPP werden von der Geranylpyrophosphatsynthase zum Geranylpyrophosphat (GPP) verknüpft, welches das Grungerüst der Monoterpene ist. Durch Hydrolyse entsteht beispielsweise das Monoterpen Geraniol.
4. Schritt: Darstellung der Sesquiterpene
Die Farnesylpyrophosphatsynthase verknüpft ein DMAPP und zwei IPP zum Farnesylpyrophosphat (FPP). FPP ist das Grundgerüst der cytosolischen Sesquiterpene . Durch Hydrolyse entsteht beispielsweise das Sesquiterpen Farnesol.
5. Schritt: Darstellung der Diterpene
Die Synthese der Diterpene verläuft nach gleichem Muster: Eine Terpensynthase (hier Geranylgeranylpyrophosphatase) verknüpft die entsprechenden Grundgerüste DMAPP und IPP zum Geranylgeranylpyrophosphat.
6. Schritt: Darstellung der Triterpene
7. Schritt: Darstellung der Tetraterpene
4 Versuch [5]
5 Literatur:[1] G. RÜCKER Sesquiterpene, Angew. Chem. 85, 895 (1973)
E-Mail: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de, Stand: 20.09.10 |
