Knoblauchinhaltsstoff aus dem Labor

Vollsynthetisches Ajoen könnte als medizinisch erforschbare Substanz durchstarten. (c) Wiley-VCH

Frisch gepresster Knoblauch enthält eine Vielzahl von gesunden schwefelorganischen Verbindungen. Ein knoblauchtypischer Inhaltsstoff, der aus Ölextrakten gewonnen werden kann, ist Ajoen. Erstmals haben Chemiker aus Großbritannien diese Substanz jetzt rein aus gängigen Ausgangsstoffen synthetisiert.

Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie dokumentieren, lässt sich Ajoen mit wenigen Syntheseschritten im Hundert-Gramm-Maßstab produzieren. Die chemische Synthese ist wichtig, um biologisch aktive Substanzen medizinisch näher erforschen zu können.

Zerschneidet oder kaut man Knoblauch, wird sein wichtigster schwefelhaltiger Inhaltsstoff namens Alliin enzymatischen Abbauprozessen unterworfen. Zunächst entsteht die Verbindung Allicin, die frischen Knoblauchextrakten den charakteristischen scharfen Knoblauchgeruch verleiht.

Aber auch Allicin wandelt sich rasch weiter in verschiedene, zumeist fettlösliche Verbindungen um, die chemisch als Organosulfide oder -disulfide charakterisiert werden. Ein stabileres Abbauprodukt und Hauptkomponente in öligen Extrakten von Knoblauch ist Ajoen, das ähnlich gesundheitsfördernd wirkt wie Allicin und krebshemmend wirkt.

Ajoen kann zwar aus Knoblauchextrakten als Naturstoff isoliert werden, eine rein chemische Synthese wäre aber vorteilhaft: Es könnte leichter chemisch modifiziert und somit für die medizinische Forschung besser eingesetzt werden. Thomas Wirth und seine Forschungsgruppe an der Cardiff University in Großbritannien haben in Zusammenarbeit mit der walisischen Firma Neem Biotech daher einen kurze Totalsynthese aus gängigen Chemikalien entwickelt.

Ausgangssubstanz ist ein einfaches Dibromid, und beendet wird die Reaktionssequenz mit der Oxidation einer organischen Selenverbindung. Durch diese sogenannte oxidative Eliminierung der Selenverbindung lasse sich, so die Wissenschaftler, gut die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung herstellen, die sich an einem Ende des Ajoen-Moleküls befindet. Gleichzeitig werde die Sulfidfunktion zum Sulfoxid oxidiert, ebenfalls eine charakteristische Funktionseinheit von Ajoen.

Die größte Schwierigkeit bei der Ajoensynthese sei, die für organische Schwefelverbindungen typischen Nebenreaktionen zu unterdrücken, berichten die Autoren. Bei der Ajoensynthese direkt aus dem biologischen Vorgängermolekül Allicin, die als biomimetische Strategie bekannt ist, verringerten diese Nebenreaktionen die Produktausbeute erheblich.

Auch die jetzt beschriebene Totalsynthese hatte das Problem eher niedriger Ausbeuten. Mit Veränderungen an den Synthesestufen versuchten die Autoren daher, die Ausbeute zu erhöhen. Am wirksamsten erwies sich überraschenderweise der Wechsel in den großen Produktionsmaßstab. Im 200-Gramm-Maßstab notierten die Autoren 56 Prozent Produktausbeute beim letzten Oxidationsschritt, doppelt so viel wie zuvor mit den Milligramm-Mengen.

Das synthetisierte Ajoen war biologisch aktiv. In einem Bioassay prüften Wirth und sein Team die Wirksamkeit gegen Bakterien, und das vollsynthetische Ajoen schnitt ähnlich gut oder sogar besser ab als natürliches Ajoen aus Knoblauch. Es hemmte die Quorum Sensing genannte biologische Kommunikation von gramnegativen Bakterien, mit der die Bakterien Biofilme ausbilden können. Ajoen ließe sich deshalb hierfür als Hemmstoff gut einsetzen, meinen die Autoren. Als medizinisch erforschbare Substanz könnte vollsynthetisches Ajoen jetzt durchstarten.

Angewandte Chemie: Presseinfo 28/2018

Autor: Thomas Wirth, Cardiff University (United Kingdom), https://www.cardiff.ac.uk/people/view/38534-wirth-thomas

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

https://doi.org/10.1002/ange.201808605

http://presse.angewandte.de

Media Contact

Dr. Karin J. Schmitz Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neue universelle lichtbasierte Technik zur Kontrolle der Talpolarisation

Ein internationales Forscherteam berichtet in Nature über eine neue Methode, mit der zum ersten Mal die Talpolarisation in zentrosymmetrischen Bulk-Materialien auf eine nicht materialspezifische Weise erreicht wird. Diese „universelle Technik“…

Tumorzellen hebeln das Immunsystem früh aus

Neu entdeckter Mechanismus könnte Krebs-Immuntherapien deutlich verbessern. Tumore verhindern aktiv, dass sich Immunantworten durch sogenannte zytotoxische T-Zellen bilden, die den Krebs bekämpfen könnten. Wie das genau geschieht, beschreiben jetzt erstmals…

Immunzellen in den Startlöchern: „Allzeit bereit“ ist harte Arbeit

Wenn Krankheitserreger in den Körper eindringen, muss das Immunsystem sofort reagieren und eine Infektion verhindern oder eindämmen. Doch wie halten sich unsere Abwehrzellen bereit, wenn kein Angreifer in Sicht ist?…

Partner & Förderer