On the biosynthesis of steroid derivatives in the plant kingdom. 11. Hydroxylation in the course of cardenolide biogenesis

Full text of DOI:10.1515/znb-1968-1216

Zur Biosynthese von Steroid-Derivaten im Pflanzenreich
1. Mitt.1: Hydroxylierungen im Verlauf
vem Digitoxigenin, Digoxigenin und Gitoxigenin ver­
mischt und die Mischung bis zur konstanten Radioakti­
vität umkristallisiert. Nach der 2 . bis 3. Kokristallisa­
tion blieb die Aktivität konstant. Von den angebotenen
1
der Cardenolidbiogenese
3
•108 Imp/min/mg waren 1,5 •107 Imp/min/mg umge­
R. T s c h e s c h e , R. B e c k e r und R. h o m B ac h
setzt worden.
Institut für Organische Chemie und Biochemie
der Universität Bonn
Damit ist gezeigt worden, daß 5y5H­Pregnan­3/?,14/J,
21­triol­20­on zur Biogenese von Digitoxigenin und
(
Z. Naturforschg. 23 b, 1615 [1968] ; eingegangen am 20. September 1968)
stärker hydroxylierten Cardenoliden verwertet wird.
Die Verhältniszahlen in denen Digitoxigenin, Digoxi­
genin und Gitoxigenin entstehen, lassen vermuten, daß
zunädist Digitoxigenin gebildet wird und daß dieses
eine weitere Hydroxylierung erfährt. Andererseits wäre
auch eine nochmalige Einführung von Hydroxyl zu­
nächst in C­12/? oder in Gitoxigenin in C-\6ß auf der
Pregnanstufe denkbar, ehe der Butenolidring angeglie­
dert wird.
Um zwischen beiden Möglichkeiten entscheiden zu
können, wurde 22 14C­Digitoxigenin (2) durch R efor­
MATZKY­Synthese5 aus 2 14C­Bromessigester und 5/?H­
Pregnan­3/S,14/5,2l­triol­20­on mit einer Aktivität von
In der 6 . Mitteilung dieser Reihe 2 war gezeigt wor­
den, daß 5/?H­Pregnan­3/?,14/?­diol­20­on von Digitalis­
Pflanzen zur Synthese der Cardenolide verwertet wird.
Es darf vermutet werden, daß vor der Angliederung
der beiden weiteren C­Atome zum Aufbau des Bute­
nolidringes eine Hydroxylierung am C­Atom 21 not­
wendig ist. Zur Prüfung dieser Frage wurde 3aT,5/JH­
Pregnan­3/?,14/?,21­triol­20­on (1) hergestellt und in
bekannter Weise einjährigen Digitalis-lanata­Pflanzen
über die Blattoberfläche angeboten. Diese Verbindung
wurde in folgender Weise hergestellt:
Reduktion von Digitoxigenon mit NaBT4 zum 3aOH­
Derivat, Umlagerung über das Tosylat mit DMF zum
4
•106 Imp/min/mg hergestellt und in erwähnter Weise
Digitalis lanata­Pflanzen angeboten. Bei der Applika­
tion von (2) mit 1,1 •107 Imp/min/mg wurden 24% von
den Pflanzen aufgenommen. Die in üblicher Weise er­
haltenen und aufgetrennten radioaktiven Aglykonfrak­
tionen entsprechend Digoxigenin und Gitoxigenin wur­
den mit 80 mg inaktivem Material vermischt und kokri­
stallisiert. Es wurde beim Digoxigenin eine konstante
spezifische Aktivität von 280 Imp/min/mg gefunden.
Das entspricht einer Einbaurate von 0,84% bezogen auf
aufgenommenes Digitoxigenin. Radioaktives Gitoxi­
genin wurde nur zu 0,1% erhalten. Dieses Ergebnis ist
jedoch auf Grund der Fehlergrenze der Meßanordnung
nicht eindeutig.
3
/?­Formiat und anschließenden Abbau des Butenolid­
ringes nach r e ic h s T e in und Mitarbeitern 3. Die Aktivi­
tät des erhaltenen 1 betrug 2,5 •108 Imp/min/mg. Die
behandelten Pflanzen wurden in üblicher Weise nach
4
Wodien aufgearbeitet 4.
Die nach Hydrolyse mit Methanol/ ­HCl 1 : 1 erhal­
tenen Aglykone wurden durch präparative Dünnschicht­
chromatographie an Kieselgel PF254 (Firma E. Merck)
getrennt (Laufmittel Chloroform/Methanol 9 : 1) und
die radioaktiven Zonen eluiert. Sie stimmten in den Rf-
Werten mit denen von authentischem Digitoxigenin,
Digoxigenin und Gitoxigenin überein. Das erhaltene
radioaktive Material wurde jeweils mit 60 mg inakti­
Dieser Befund zeigt, daß eine Hydroxylierung an
C­12 auf der Cardenolidstufe möglich ist, daß aber die
Einführung einer 16,/30H­Gruppe wahrscheinlich nur
auf der Pregnanstufe erfolgen kann.
Cardenolid
spezif.Aktivität (Imp) Einbaurate bezogen
[min/mg]
auf eingebauten
Vorläufer [%]
Wir möchten Herrn Prof. Dr. M. S te in e r , Direktor des
Pharmakognostischen Instituts der Bonner Universität, noch
einmal herzlich für die Erlaubnis zur Benutzung des Gewächs­
hauses danken. Ferner danken wir der Deutschen Forschungs­
gemeinschaft für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.
Digitoxigenin
Digoxigenin
Gitoxigenin
3250
1400
920
1,95
0,84
0,55
1
2
3
10. Mitt.: R . T sch esch e, H. H u lp k e u. R . F r it z , Phyto­
chemistry 7, 2021 [1968].
R. T sch esch e, H . H u lp k e u. H . S c h ö lte n , Z. Naturforschg.
4 R. D. B e n n e t u. E. H eftm a n n , Phytochemistry 4 a, 475
[1965].
5 F. T u r b e r
u.
Ch. S c h o ltis s e k , Hoppe­Seyler’s physiol.
2
2b, 677 [1967].
K.
1947].
Chem. 296,87 [1954].
M
e y e r u. T . R e ic h s te in , Helv. chim. Acta 30 II, 1508
[
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