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Diterpene sind aus vier Isopreneinheiten 2 Methylbutadien aufgebaut 1 Bei den rund 3000 bekannten naturlichen Diterpenen handelt es sich somit um Verbindungen bestehend aus 20 Kohlenstoffatomen die der Stoffgruppe der Terpene zuzuordnen sind 2 Sie lassen sich in offenkettige und cyclische Verbindungen unterteilen die sich auf das Phytan 2 6 10 14 Tetramethylhexadecan zuruckfuhren lassen 1 Struktur von Phytan Inhaltsverzeichnis 1 Phytane 2 Cyclophytane 3 Bicyclophytane 3 1 Umgelagerte Bicyclophytane 4 Tricyclophytane 5 Tetracyclophytane 6 Weitere Vertreter der Diterpene 7 EinzelnachweisePhytane BearbeitenVerbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp Struktur von 3R 7R 11R Phytan 3R 7R 11R Phytan 2 nbsp Jurgen Fischer Schieferwerk Jura Olschiefer Bestandteil in diversen Sedimenten beispielsweise im Olschiefer 2 nbsp Struktur von 3R 7R 11R Phytansaure 3R 7R 11R Phytansaure 2 nbsp Butter with a butter knife Spurenbestandteil in Butter 2 Phytan lasst sich in Form von 3R 7R 11R Phytan unter anderem in sedimentaren Gesteinen Olschiefern sowie der menschlichen Leber finden 2 Die Phytansaure kommt ebenfalls im Olschiefer vor und lasst sich in Spuren im Butterfett nachweisen 2 3 Phytansaure spielt im Krankheitsbild des Refsum Syndroms eine Rolle 3 Die Saure lagert sich hier aufgrund einer Storung des Lipoidstoffwechsels im Organfett im Fettgewebe der Muskulatur und im Urin der betroffenen Person ab 3 Winfried Kahlke brachte 1963 erstmals die Phytansaure mit dem Refsum Syndrom im Rahmen der Organuntersuchung eines verstorbenen Kindes in Verbindung 3 Cyclophytane BearbeitenWahrend 1 6 Cyclophytane selten vorkommen sind 10 15 Cyclophytane haufiger in der Natur zu finden 4 nbsp 10 15 Cyclophytan ausgehen von der Struktur von PhytanVerbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp 11 cis Retinal Vitamin A Aldehyd und all trans Retinal 11 cis Retinal oben und all trans Retinal unten 4 nbsp Menschliches Auge 11 cis Retinal kommt im Rhodopsin in der Netzhaut des Auges vor 4 Ein Beispiel eines 10 15 Cyclophytans ist das in Form des Vitamin A Aldehyds vorkommende 11 cis Retinal 4 Es spielt zusammen mit dem Protein Opsin als Bestandteil des Rhodopsins in den Stabchen der Netzhaut des Auges eine entscheidende Rolle im Rahmen der Photorezeption 4 5 Das Einfangen eines Photons lost im Stabchen genauer im Rhodopsin die Umwandlung von 11 cis Retinal in das stabilere all trans Retinal und eine Reihe weiterer chemischer Reaktionen aus 6 Metarhodopsin II ein Zwischenprodukt dieser chemischen Reaktionen zieht die Desaktivierung von cGMP und damit die Schliessung der ohne Lichteinfall offenen Natrium Calcium Kanale nach sich es wird von einer Hyperpolarisation gesprochen 5 Eine enzymatische Reaktion desaktiviert das Metarhodopsin so dass die Umwandlung von all trans Retinal in das lichtempfindlichere 11 cis Retinal erfolgen kann 5 6 Bicyclophytane BearbeitenDie Bycyclophytane lassen sich auf die Grundstrukturen des Labdan Haliman und Clerodan zuruckfuhren Bei den ungefahr 500 bekannten Labdanen handelt es sich um 6 11 10 15 Cyclophytane pflanzlich vorkommende und im Bereich der Duftstoffe wichtige Verbindungen 7 Den Strukturen liegt jeweils das bicyclische Decalin blau markiert zugrunde 7 nbsp Struktur von Labdan ausgehend von Phytan ohne Stereoisomerie Verbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp Struktur von 14 Labden 8 13 diol Sclareol Sclareol ein Labdan 8 nbsp Salvia Sclarea Muskatellersalbei Naturliches Vorkommen von Sclareol im Salvia sclarea dem Muskatellersalbei 9 Die Namensherkunft verdanken die Labdane dem Zistrosenstrauch Cistus labdaniferus 7 Aus den Zweigen dieses Strauchs werden beispielsweise Rohstoffe wie das Labdanumharz fur die Parfumerieindustrie gewonnen 7 Einen weiteren Parfumerierohstoff stellt das Sclareol dar welches in der Partialsynthese des Duftstoffes Ambrox als Edukt fungiert 7 Ambrox gilt als wichtigster Inhaltsstoff der Ambra eine wachsartige Masse aus dem Darm des Pottwals 9 Umgelagerte Bicyclophytane Bearbeiten Durch Umlagerung von einer beziehungsweise zwei Methylgruppen im Labdan liegt die Grundstruktur von Haliman beziehungsweise Clerodan vor umgelagerte Methylgruppen sind jeweils blau markiert 7 nbsp Strukturen von Haliman und Clerodan ausgehend vom Labdan durch umgelagerte Methylgruppen Verbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp Struktur von Agelasin B im Agelas sp Agelasin C ein Haliman 10 Hemmende Wirkung auf die folgend dargestellte Natrium Kalium ATPase nbsp Natrium Kalium ATPase Natrium und Kaliumionen werden bei Normalbedingungen unter Verbrauch von ATP durch die Membran transportiert nbsp Struktur von Agelasin B im Agelas cf mauritiana Agelasin B ein Clerodan 11 Die Halimane verdanken ihren Namen Cistaceaen Gewachsen wie Halimium Umbellatum 12 Diverse Derivate finden sich zudem beispielsweise in Form von Agelasinen in den Extrakten verschiedener See Schwamme wie dem orangen Okinawan sea sponge Agelas sp 10 Die Halimanderivate Agelasin C und D wirken dabei hemmend auf das Zellmembranenzym Natrium Kalium ATPase 10 Eine Hemmung der Natrium Kalium ATPase wird therapeutisch auch durch Herzglykoside hervorgerufen 13 Die reversibel kontrollierte Transporthemmung der Natrium und Kaliumionen sorgt dabei fur eine erhohte Konzentration an Natrium und infolgedessen Calciumionen innerhalb der Zelle woraus eine positiv inotrope Wirkung resultiert 13 Eine Uberdosierung an Natrium Kalium ATPase hemmenden Stoffen fuhrt zu einem nicht kontrollierbaren Ausstoss an Calciumionen und der Nachdepolarisation der Zelle was Arrhythmien des Herzmuskels nach sich zieht 13 Eine ahnliche hemmende Wirkung besitzt das Clerodanderivat Agelasin B welches ebenfalls aus Agelas sp sowie den Schwammen Agelas nakamurai und Agelas cf mauritiana isoliert werden kann 10 11 Untersuchungen lassen auf eine Entzundungshemmende und moglicherweise Krebs vorbeugende Wirkungsweise von Agelasin B bei einer Konzentration von 20 µM schliessen 11 Mit der richtigen Dosierung wirken die Agelasine im Allgemeinen krampflosend und antibakteriell 4 Tricyclophytane BearbeitenUber eine Cyclisierung an C 13 und C 17 des Labdan lassen sich die Pimarane und Isopimarane ableiten wobei diese beiden Stoffe durch ihre Konfiguration an C 13 zu unterscheiden sind 14 Durch Umgelagerungen zahlen Gruppen wie die Rosane toxische Stoffe des Pilzes Trichothecium roseum die Cassane Ausgangsstoff der lokalanasthetisch wirksamen Alkaloide der Cassainsaure und die Abietane zu den Vertretern der Tricyclophytane 14 nbsp Strukturen von Pimaran und Abietan ausgehend vom Labdan Verbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp 12a Hydroxy 8 15 isopimaradien 18 saure 12a Hydroxy 8 15 isopimaradien 18 saure ein Isopimaran 15 nbsp Metasequoia glyptostroboides Metasequoia glyptostroboides ein lebendes Fossil 15 nbsp 7 13 Abietadien 18 saure Abietinsaure ein Abietan 16 17 18 nbsp Kolophonium Bestandteil des Kolophoniums 16 Aus Metasequoia glyptostroboides gewonnene Bestandteile wie die 12a Hydroxy 8 15 isopimaradien 18 saure wirken zytotoxisch auf diverse humane Tumor Zelllinien wie die A 549 Zelllinie 15 Metasequoia glyptostroboides wurde erstmals 1946 von Dr Hsen Hsu Hu in Wan Hsien in China entdeckt und wird umgangssprachlich auch als lebendes Fossil bezeichnet 15 19 Die Klassifizierung sequoia wurde 1847 von Stephanus Endlicher fur Mammutbaume und verwandte Arten in Anlehnung an den Sequoyah Stamm der Cherokee Indianer eingefuhrt 19 Die Abietinsaure stellt den essentiellen Vertreter der Abietane dar 16 Die Gewinnung kann per Destillation aus dem Kolophonium erfolgen 16 Kolophonium wird dabei per Wasserdampfdestillation aus dem Balsamharz verschiedener Kiefernarten wie der Pinus palustris gewonnen und lasst sich zum Test von allergischen Reaktionen auf bestimmte Duftstoffe nutzen 20 21 22 Abietinsaure erfullt im Harz ihre Funktion als Schutzsekret vor Insekten und mikrobiellen Infektionen Technisch findet Abietinsaure neben der Verwendung in Lackbestandteilen Anwendung in der Herstellung von Metallseifen und bei der Milchsaure sowie Buttersaure Garung 16 23 Zudem wird uber antimikrobielle kardiovasculare allergene und antiallergene Verwendungszwecke berichtet 23 Tetracyclophytane BearbeitenDie Tetracyclophytane lassen sich im Allgemeinen vom Pimaran ableiten 24 Zu ihnen gehoren die Beyerane Kaurane Villanovane Atisane Gibberellane und Grayanotoxane 24 Folgend werden die Grundskelette einiger dieser Vertreter aufgefuhrt 24 nbsp Strukturen von Pimaran Kauran Gibberellan Grayanotoxan ohne Stereoisomerie Verbindungsbeispiel Nutzen Vorkommen nbsp Struktur von Cafestol Cafestol ein Kauran 24 nbsp Arabica Pflanze mit Fruchten Arabica Pflanze und Fruchte nbsp Struktur von Gibberellinsaure Gibberellinsaure ein Gibberellan 24 nbsp Erbsenpflanze Begunstigt das Wachstum junger Erbsenpflanzen 25 nbsp Struktur von Rhodojaponin III Rhodojaponin III ein Grayanotoxan 24 nbsp Leptinotarsa decemlineata Kartoffelkafer Insektizide Wirkung auf den Kartoffelkafer 26 Zu den 1 500 bekannten Kauranen zahlt beispielsweise das aus Coffea arabica gewonnene entzundungshemmende Furanokauran Cafestol 24 Studien belegen zudem einen Zusammenhang zwischen Kaffeekonsum und einem verringerten Risiko bezuglich kolorektalen Tumoren 27 Die Stevioside sind Kauranglykoside die insbesondere aus der Pflanze Stevia rebaudiana isoliert wurden Einige Vertreter z B Steviosid sowie die Rebaudioside A D und M sind mehr als 150 mal so suss wie Saccharose und werden als naturliche Sussstoffe eingesetzt Es sind 35 Gibberellane bekannt wobei es sich um phytohormonelle Stoffe handelt die Einfluss auf das Pflanzenwachstum oder die Bildung von Fruchten haben konnen 24 Die Beeinflussung des Wachstums erfolgt dabei uber eine Anderung der Ionentransporte von der Wurzel zur Sprosse 25 Gibberellinsaure wirkt sich positiv auf die Aufnahme von Kaliumionen in den Wurzeln und den anschliessenden Transport in den Spross und damit auf das Streckungswachstum von jungen Erbsenpflanzen aus 25 Die Grayantoxane bilden eine Gruppe von toxischen Inhaltsstoffen in Ericaceae Gewachsen 24 Das Grayanotoxan Rhodojaponin III kommt in der chinesischen Rhododendronart Rhododendron molle vor und wirkt insektenfrasshemmend sowie insektizid 28 Insektizide Wirkungen wurden gegen den ursprunglich in Amerika heimischen und seit 1877 auf europaischem Boden vertretenen Kartoffelkafer Leptinotarsa decemlineata und die Heerwurmart Spodoptera frugiperda nachgewiesen 26 29 Weitere Vertreter der Diterpene BearbeitenKategorie Verbindungsbeispiel Nutzen VorkommenCembrane nbsp Struktur von Cembren A Cembren A ein Cembran nbsp Termiten Wirkt als Pheromonbei den Termiten 30 Cyclocembrane nbsp Struktur von Casben all trans Casba 3 7 11 trien Casben ein Casban 30 nbsp Ricinus communis in der Wildnis Schutzt die Pflanze Ricinus communis Chimoio Mozambique vor Pilzbefall 30 nbsp Struktur von Daphnetoxin Daphnetoxin ein Daphnan 30 nbsp Echter Seidelbast Daphne mezereum Naturliches Vorkommen in Daphne mezereum 30 Das Cembren A gehort zu den 100 bekannten Cembranen wirkt bei Termiten als Pheromon und kommt in den etherischen Olen hoherer Pflanzen vor 30 31 Zudem stellt es einen Inhaltsstoff des Weihrauchs dar 30 Taxane kommen nur in der Nadelbaumgattung Taxus vor und werden als Cytostatika verwendet Casbane sind im Allgemeinen seltene Stoffe die jedoch in hoheren Pflanzen wie dem Euphorbiaceaen Gewachs Ricinus communis als Schutz vor Pilzbefall fungieren wie das Casben 30 Phorbole kommen in Euphorbiaceen und Thmyleaceen vor Lipophile Derivate insbesondere Ester mit langkettigen Fettsauren wie das Phorbol 12 Myristat 13 Acetat oder Orthoester mit Benzoesaure wie das Daphnetoxin welches im Seidelbast Daphne mezereum enthalten ist rufen beim Kontakt mit Haut und Schleimhauten starke Hautreizungen sowie allergische Reaktionen beim Menschen hervor 30 Daphnetoxin lasst sich lediglich in Gewachsen der Thymelaeaceae finden und besitzt mitochondriale toxische Eigenschaften sowie eine eventuell krebshemmende Wirkung 32 Weitere Untergruppen der Diterpene bilden die Prenylsesquiterpene bei denen das Grundskelett eines Sesquiterpens um einen Isoprenylrest erganzt wird und die Ginkgolide Inhaltsstoffe des Ginkgo Baumes 33 Hauptartikel GinkgolideEinzelnachweise Bearbeiten a b Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 2 doi 10 1002 9783527623693 a b c d e f g Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 51 doi 10 1002 9783527623693 a b c d Ernst Klenk Winfried Kahlke Uber das Vorkommen der 3 7 11 15 Tetramethyl hexadecansaure Phytansaure in den Cholesterinestern und anderen Lipoidfraktionen der Organe bei einem Krankheitsfall unbekannter Genese Verdacht auf Heredopathia atactica polyneuritiformis Refsum Syndrom In Hoppe Seyler s Zeitschrift fur physiologische Chemie Band 333 1963 S 133 139 doi 10 1515 bchm2 1963 333 1 133 a b c d e f Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 52 doi 10 1002 9783527623693 a b c Eberhard Betz Dieter Mecke Klaus Reutter Horst Ritter Morike Betz Mergenthaler Biologie des Menschen 15 korrigierte Auflage Quelle amp Meyer Verlag GmbH amp Co Wiebelsheim 2001 ISBN 3 494 01297 0 S 564 565 a b George P Redei Encyclopedia of Genetics Genomics Proteomics and Informatics Band 2 M Z 3 Edition Springer 2008 ISBN 978 1 4020 6754 9 S 1703 a b c d e f Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 53 doi 10 1002 9783527623693 Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 54 doi 10 1002 9783527623693 a b Bernd Schafer Ambrox Unwiderstehliche Duftnote In Chemie in unserer Zeit Nr 45 2011 S 374 388 doi 10 1002 ciuz 201100557 a b c d Hideshi Nakamura Houming Wu Yasushi Ohizumi Yoshimasa Hirata Agelasine A B C and D novel bicyclic diterpenoids with a 9 methyladeninium unit possessing inhibitory effects on na K atpase from the okinawa sea sponge Agelas sp In Tetrahedron Letters Band 25 Nr 28 1984 S 2989 2992 doi 10 1016 S0040 4039 01 81345 9 a b c E K Ogurtsova T N Makarieva P S Dmitrenok V A Denisenko V B Krasokhin A S Kuz mich S N Fedorov ISOLATION OF AGELASIN B FROM THE MARINE FUNGUS Agelas cf mauritiana In Chemistry of Natural Compounds Band 51 Nr 1 January 2015 S 189 191 doi 10 1007 s10600 015 1241 8 Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 55 doi 10 1002 9783527623693 a b c Hans Marquardt Siegfried G Schafer Hrsg Lehrbuch der Toxikologie 2 Auflage Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2004 ISBN 3 8047 1777 2 S 558 559 a b Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 56 58 doi 10 1002 9783527623693 a b c d Liao Bin Dong Juan He Yuan Yuan Wang Xing De Wu Xu Deng Zheng Hong Pan Gang Xu Li Yan Peng Yu Zhao Yan Li Xun Gong Qin Shi Zhao Terpenoids and Norlignans from Metasequoia glyptostroboides In J Nat Prod 2011 Band 74 Nr 2 S 234 239 doi 10 1021 np100694k a b c d e Wolfgang Steglich Burkhard Fugmann Susanne Lang Fugmann Hrsg ROMPP Lexikon Naturstoffe 10 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart 1997 ISBN 3 13 749901 1 S 1 Christoph Funk Rodney Croteau Diterpenoid Resin Acid Biosynthesis in Conifers Characterization of Two Cytochrome P450 Dependent Monooxygenases and an Aldehyde Dehydrogenase Involved in Abietic Acid Biosynthesis In Archives of Biochemistry and Biophysics 1994 Band 308 Nr 1 S 258 266 doi 10 1006 abbi 1994 1036 Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 61 doi 10 1002 9783527623693 a b Edmund H Fulling Metasequoia Fossil and Living In The Botanical Review 1976 Band 42 Nr 3 S 215 219 JSTOR 4353902 Andrea Nardelli An Carbonez Jacques Drieghe An Goossens Results of patch testing with fragrance mix 1 fragrance mix 2 and their ingredients and Myroxylon pereirae and colophonium over a 21 year period In Contact Dermatitis May 2013 Band 68 Nr 5 S 307 313 doi 10 1111 cod 12056 Johanna Brared Christensson Klaus E Andersen Magnus Bruze Jeanne D Johansen Begona Garcia Bravo Ana Gimenez Arnau Chee Leok Goh Rosemary Nixon Ian R White An international multicentre study on the allergenic activity of air oxidized R limonene In Contact Dermatitis April 2013 Band 68 Nr 4 S 214 223 doi 10 1111 cod 12036 Wolfgang Steglich Burkhard Fugmann Susanne Lang Fugmann Hrsg ROMPP Lexikon Naturstoffe 10 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart 1997 ISBN 3 13 749901 1 S 638 a b Arturo San Feliciano Marina Gordaliza Miguel A Salinero Jose M Miguel del Corral Abietane Acids Sources Biological Activities and Therapeutic Uses In Planta Med 1993 Band 59 Nr 6 S 485 490 doi 10 1055 s 2006 959744 a b c d e f g h i Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 63 66 doi 10 1002 9783527623693 a b c U Luttge K Bauer D Kohler Fruhwirkungen von Gibberellinsaure auf Membrantransporte in jungen Erbsenpflanzen In Biochimica et Biophysica Acta BBA Biomembranes Band 150 Nr 3 1968 S 452 459 doi 10 1016 0005 2736 68 90144 2 a b James A Klocke Mei Ying Hu Shin Foon Chiu Isao Kubo Grayanoid diterpene insect antifeedants and insecticides from Rhododendron molle In Phytochemistry Band 30 Nr 6 1991 S 1797 1800 doi 10 1016 0031 9422 91 85015 R C Cavin D Holzhaeuser G Scharf A Constable W W Huber B Schilter Cafestol and kahweol two coffee specific diterpenes with anticarcinogenic activity In Food and Chemical Toxicology Band 40 Nr 8 2002 S 1155 1163 doi 10 1016 S0278 6915 02 00029 7 Mei Ying Hu James A Klocke Shin Foon Chiu Isao Kubo Response of Five Insect Species to a Botanical Insecticide Rhodojaponin III In J Econ Entomol Band 86 Nr 3 1993 S 706 711 doi 10 1093 jee 86 3 706 Heinz Freude Karl Wilhelm Harde Gustav Adolf Lohse Wilhelm Lucht Die Kafer Mitteleuropas Cerambycidae Chrysomelidae 9 Goecke amp Evers Verlag Krefeld 1966 ISBN 3 87263 018 0 S 151 a b c d e f g h i Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 67 75 doi 10 1002 9783527623693 Wolfgang Steglich Burkhard Fugmann Susanne Lang Fugmann Hrsg ROMPP Lexikon Naturstoffe 10 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart 1997 ISBN 3 13 749901 1 S 119 Catia V Diogo Luis Felix Sergio Vilela Ana Burgeiro Ines A Barbosa Maria J M Carvalho Paulo J Oliveira Francisco P Peixoto Mitochondrial toxicity of the phyotochemicals daphnetoxin and daphnoretin Relevance for possible anti cancer application In Toxicology in Vitro Band 23 Nr 5 2009 S 772 779 doi 10 1016 j tiv 2009 04 002 Eberhard Breitmaier Terpene Aromen Dufte Pharmaka Pheromone 2 Auflage WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 S 76 80 doi 10 1002 9783527623693 Abgerufen 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