Nitrofurane

Nitrofurane sind eine Gruppe chemischer Verbindungen bestehend aus den Derivaten des 2-Nitrofurans. Es gibt zahlreiche Vertreter, wie etwa das gegen Harnwegserkrankungen eingesetzte Nitrofurantoin (siehe unten). Oft werden sie international mit der Vorsilbe Nitrofuran- oder mit deren abgekürzten Formen Nifur- und Fur- benannt. Im Laufe der 1940er-Jahre wurde die fungizide und bakterizide Wirkung der Nitrofurane entdeckt, weshalb sie in diesen Anwendungsbereichen vielfältig eingesetzt werden. Die Nitrofurane können nach ihrer Wirkungsweise in Antibiotika und Mikroantibiotika eingeteilt werden. Wenige Vertreter der Nitrofurane wurden in Ostasien kurzzeitig zur Lebensmittelkonservierung eingesetzt, diese Praxis wurde allerdings wegen mutagener Eigenschaften eingestellt.

2-Nitrofuran und dessen Derivate
2-Nitrofuran 2-Nitrofuran mit eingezeichnetem Wasserstoffatom, welches bei den Derivaten durch andere Reste ersetzt ist.
Strukturformel der Nitrofurane Allgemeine Strukturformel der Nitrofurane (R = organischer Rest, der auch Heteroatome enthalten kann).

Synthese

Ausgehend vom industriell aus pflanzlichen Materialien gewonnenen Furfural (1) wird zunächst unter Zugabe von Nitriersäure in einer regioselektiven elektrophilen aromatischen Substitution der 5-Nitrofurfurylaldehyd (2) hergestellt:

Furfural reagiert mit Nitriersäure zu Nitrofurfurylaldehyd.

Das aus der Nitrierung gewonnene Nitrofuran 2 kann nun – gegebenenfalls nach Verlängerung der Seitenkette – unter Zugabe entsprechender Hydrazide oder deren Salze zu einem Großteil der pharmazeutisch relevanten Nitrofurane weiterverarbeitet werden. Das einfachste Beispiel hierfür ist die Synthese von Nitrofural (4) ausgehend von dem Hydrochlorid 3:

Reaktion zur Gewinnung von Nitrofural

Verwendung als Antibiotika

Ein Großteil der als Wirkstoffe verwendeten Nitrofurane lässt sich in die Kategorie der Antibiotika einordnen.

Nitrofurantoin

Strukturformel mit markiertem Rest und Internationaler Freiname	Beispiel für ein Anwendungsgebiet
Nitrofurantoin Handelsnamen: Furadantin, Nifuretten, Uro-Tablinen	Bekämpfung von Escherichia coli-Bakterien

Nitrofurantoin dient der Bekämpfung von Escherichia coli-Bakterien, als Mittel gegen Harnwegsinfekte, sowie als Oberflächenantiseptikum.

Nitrofural

Strukturformel mit markiertem Rest und Internationaler Freiname	Beispiel für ein Anwendungsgebiet
Nitrofural Handelsname: Furacin-Sol	Verwendung als Oberflächenantiseptikum

Nitrofural kann zur Behandlung von komplizierten Wundinfektionen und Hauterkrankungen als Oberflächenantiseptikum eingesetzt werden.

Nifurtoinol

Strukturformel mit markiertem Rest und Internationaler Freiname	Beispiel für ein Anwendungsgebiet
Nifurtoinol	Bekämpfung der Giardiasis-Erreger

Nifurtoinol kann zur Bekämpfung des für die Giardiasis verantwortlichen Geißeltierchens Giardia intestinalis und zur Behandlung von Harnwegsinfektionen eingesetzt werden.

Weitere antibiotische Nitrofurane

Weitere antibiotische Nitrofurane, Strukturformeln mit markiertem Rest und Internationale Freinamen sowie Anwendungsgebiete
Nifuroxazid Nifuroxazid Verwendung als Darm-Antiseptikum.	Nifurfolin Nifurfolin Forschung über Wirkstoffe zur Behandlung von Hepatitis C.	Furazolidon Furazolidon Behandlung von Durchfall, Cholera, Trichomonaden und Salmonellen-Vergiftungen.
Nifurzid Nifurzid Bekämpfung von Escherichia coli.	Nitrovin Nitrovin Bis 2006 als antibiotischer Wachstumsförderer eingesetzt. Seither in der Europäischen Union nicht mehr zugelassen.	Ranbezolid Ranbezolid Behandlung von Staphylokokken (Haut- und Schleimhautbefall).

Verwendung als Antimikrobiotika

Einige Nitrofurane werden in der Praxis als Antimikrobiotika eingesetzt.

Nifuratel

Strukturformel mit markiertem Rest und Internationaler Freiname	Beispiel für ein Anwendungsgebiet
Nifuratel	Bekämpfung eines Monilinia-Pilzbefalls

Nifuratel wirkt als Fungizid und Mikrobizid, beispielsweise gegen den Befall durch Trichomonaden und Monilinia (Fruchtmumie).

Nifurtimox

Strukturformel mit markiertem Rest und Internationaler Freiname	Beispiel für ein Anwendungsgebiet
Nifurtimox Handelsname: Lampit®	Auswirkung der Chagas-Krankheit Behandlung der Chagas-Krankheit (hier: rechtes Auge)

Nifurtimox ist relevant in der Behandlung von Trypanosomenbefall, Protozoeninfektionen sowie der Chagas-Krankheit.

Weitere antimikrobiotische Nitrofurane

Weitere antimikrobiotische Nitrofurane, Strukturformeln mit markiertem Rest und Internationale Freinamen sowie Anwendungsgebiete
Furaltadon Furaltadon Veterinärmedizin (Kombipräparat mit Spiramycin) und Behandlung von Harnwegsinfektionen.	Furazidin Furazidin Behandlung von Harnwegsinfektionen.	Furylfuramid Furylfuramid Bis in die 1970er-Jahre Konservierungsmittel in Japan.

Einzelnachweise

1. Jürgen Falbe, Manfred Regitz (Hrsg.): Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 3-13-734909-5, S. 3019.
2. Ernst Mutschler, Gerd Geisslinger, Heyo Klaus Kroemer, Sabine Menzel, Peter Ruth: Arzneimittelwirkungen: Lehrbuch der Pharmakologie, der klinischen Pharmakologie und Toxikologie; mit einführenden Kapiteln in die Anatomie, Physiologie und Pathophysiologie. 10. Auflage. WVG, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8047-2898-1, S. 792. 
3. Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren: Organische Chemie. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-34715-3, S. 808–809.
4. Axel Kleemann; Jürgen Engel; Bernhard Kutscher; Dietmar Reichert: Pharmaceutical Substances – Syntheses, Patents and Applications of the most relevant APIs. 5. Auflage, Georg Thieme Verlag KG, 2009, ISBN 978-3-13-558405-8, S. 980.
5. Rote Liste, Stand 2013.
6. Axel Kleemann; Jürgen Engel; Bernhard Kutscher; Dietmar Reichert: Pharmaceutical Substances – Syntheses, Patents and Applications of the most relevant APIs. 5. Auflage. Georg Thieme Verlag, 2009, ISBN 978-3-13-558405-8, S. 981.
7. J. M. Wright, L. A. Dunn, P. Upcroft, J. A. Upcroft: Efficacy of antigiardial drugs. In: Expert Opinion on Drug Safety. Band 2, Nummer 6, November 2003, S. 529–541, PMID 14585063.
8. Jürgen Falbe, Manfred Regitz (Hrsg.): Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 3-13-734909-5, S. 3001.
9. Patentanmeldung EP2804613A1: Zusammensetzung und Verfahren zur Behandlung von hepatischen Erkrankungen und Störungen. Angemeldet am 16. Januar 2013, veröffentlicht am 26. November 2014, Erfinder: Elizabeth McKenna.‌
10. Jürgen Falbe, Manfred Regitz (Hrsg.): Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 3-13-734709-2, S. 1461.
11. Anne Delsarte, Michel Faway, Jean-Marie Frère, Jacques Coyette, Claire-Michèlle Calber-Bacq, Ernst Heinen: Nifurzide, a Nitrofuran Antiinfectious Agent: Interaction with Escherichia coli Cells. In: Antimicrobial Agents and Chemotherapy., Volume 19, No. 3, S. 477–486, PMID 7018391, doi:10.1128/aac.19.3.477.
12. G. N. Dutta, L. A. Devriese, P. F. van Assche: Susceptibility of clostridia from farm animals to 21 antimicrobial agents including some used for growth promotion. In: The Journal of Antimicrobial Chemotherapy. Vol. 12 (4) 1983, S. 347–356; PMID 6643330.
13. Vandana Kalia, Rajni Miglani, Kedar P. Purnapatre, Tarun Mathur, Smita Singhal, Seema Khan, Sreedhara R. Voleti, Dilip J. Upadhyay, Kulvinder Singh Saini, Ashok Rattan, V. Samuel Raj: Mode of Action of Ranbezolid against Staphylococci and Structural Modeling Studies of Its Interaction with Ribosomes. In: Antimicrobial Agents and Chemotherapy. Vol. 53 (4) 2009, S. 1427–1433; PMID 19075051.
14. Fact sheet der WHO zur Chagas-Krankheit; abgerufen am 26. Juni 2017.
15. Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Furaltadon: CAS-Nummer: 139-91-3, EG-Nummer: 205-384-5, ECHA-InfoCard: 100.004.895, PubChem: 3434, ChemSpider: 3316, Wikidata: Q27144914.
16. P. Männistö, P. Karttunen: Pharmacokinetics of furagin, a new nitrofurantoin congener, on human volunteers. In: International Journal of Clinical Pharmacology and Biopharmacy. 17 (6), 1979, S. 264–270; PMID 468451.
17. History: 1970s, Consumers Union of Japan; abgerufen am 22. Juni 2017.