Full text of DOI:10.1016/0031-9422(71)85037-9

1 9 7 1 , Vol. 1 0 , pp. 1 6 2 7 t o 1 6 3 4 .
Press.
in En glan d.
CIN N AM YLID EN BUTEN O LID E
SANCTUM
R UD O L F
Institut fiir Pharmakognosie der Freien Universitlt Berlin, Berlin, W. Germany
und
A N D R E W P E L T E R
(Received 6 June 1970)
den
fiir die wir die Bezeichnung Piperolid vorschlogen. Die Konstitution wurde ermittelt. Es handelt
und den ersten Vertreter einer substituierten
gefunden wurde. wird
olid (III) von einer zweiten Substanz, dem Methylendioxyderivat von III (= MDO-III).
von Piper sanctum (Miq) Schlecht
wir eine Substanz
die in
Abstract-From the subterranean parts of Piper sanctum (Miq) Schlecht (Piperaceae), two new compounds,
(III) and
were isolated. Piperolid was shown to be
the first derivative of tetronic acid characterized from higher plants.
DIE ETWA 7 0 0
umfassende Gattung Piper (Piperaceae) ist in den Tropen und
tropen beider
z. B. Piper methysticum
beheimatet. In Ozeanian vorkommende endemische
wie
und verwandte
enthalten substituierte
die in den altweltlichen
einer chemotaxonomischen
menstallung
einige Piper-Arten Amerikas, die bisher so gut wie
Untersuchungen einzubeziehen mit dem Ziel, ob vom vergleichend phytochemischen
Standpunkt engere Verwandtschaft zu der altweltlichen oder zu der ozeanischen
Artengruppe besteht. Wir berichten nachstehend die ersten Untersuchungsergebnisse
an einer in Mexiko, insbesondere den Provinzen Veracruz und Oaxaca, vorkommenden
Piper turn (Miq) Schlecht.
entdeckt wurden. Es erschien uns reizvoll,
untersucht sind, in die
Die beiden Inhaltsstoffe,
hend berichtet wird, zeichnen
deren Isolierung und
eine
Kristallisationstendenz
Zur Isolierung wurde das
so
sie
ohne jegliche
isolieren
pulver mit Methylenchlorid (20 Std., Soxhletextraktion) extrahiert, das Lbsungsmittel
verjagt und der dunkle Riickstand mit Methanol aufgenommen.
(Aufbewahren im
einer feinkristallinen Masse (MDO-III), die mit hellgelben,
durchsetzt ist (Piperolid, III). Mechanisches Auslesen und mehrfaches Umkristallisieren
von III Methanol und von MDO-III zu einheitlichen Stoffen
Piperolid (III) und
etwa 2”) scheidet
ein Kristallbrei ab, bestehend
Kristallnadeln
siehe Versuchsteil). Wir erhielten durchschnittlich
MDO-III (bezogen auf die lufttrockene Droge).
A. ENGLER,
R. HANSEL, Pacific Sci. 23, 293 (1968).
S. 149 H. Melchior Herausg., Berlin (1964).
W. B. MORS, M. G. MAGELHAES und 0. E. GOTTLIEB, Fortschr. Chem. Org. Naturstoffe 20, 131 (1963).
H. SAUER und R.
Med. 15,443 (1967).
Bd. 5, S. 311-352 und 449451, Base1 (1969).
R. HEGNAUER, Chemotuxonomie der
A. G.
Estudios Botanicos en la Region de Misantla, S.
Veracruz, Mexiko, D. F. (1966).
Mexico (1959).
M. MARTINEZ, Las
Medicinales de Mexico, S. 184, 4.
1627

1628
und ANDREW PELTER
76.26
O C H ,
't-2.3-3.4
H - T - 4 , 9 2
1.
CH E M I S C H E V E R S C H I E B I J N G (ppm,
100 MH Z - SP E K T R E N I N
ZU M VE R G L E I C H :
U N D
VON
UND
D E S M E T H O XY-YAN G O N I N (II).
Piperolid (III)
vom
die keine optische
m/e 258; gef. C
davon zwei aromatische oder enolische
s, 3 H und
NMR: 60 MC in
aufweisen
0” (Methanol; C =
H
ber.
gef.
C
H
ber.
s, 3 H) und ein
substituierter aromatischer Ring (I.R.: 690 und 760
Massenspektrum: m/e 77 und
91). Piperolid
keine acetylierbaren Hydroxygruppen. Es ist empfindlich
der Einwirkung von
und Laugen:
in der
beobachtet man das Entstehen
mehrerer Reaktionsprodukte (DC-Priifung). Behandelt man III mit Kaliumcarbonatlosung
in
1, v/v; 24 Std.
18”) und
man hiernach
bis
= 6 an, so zersetzt es
ebenfalls quantitativ: Als definiertes Abbauprodukt
Auftrennung trans-Zimtsaure fassen
konnten wir
131-133”; keine Depression im Mischschmp. mit authentischer
Daten und biogenetischen konnte es
urn eine Verbindung handeln, die nahe mit Desmethoxyyangonin (=Dehydrokawain) (II)
verwandt ist, einem charakteristischen Inhaltsstoff der Kawadroge (von Piper
Zwischen I und bestehen jedoch die folgenden auffallenden Unterschiede:
der a-Pyrone vom Yangonintypus I liegt 1720 III eine
beim Piperolid (III)
Die
M. W. KL O H S , F . KE L L E R, R. E. WI L L I AM S , M. I.
u n d
E . CR O N H E I M, J. Med. Pharm. Chem.
300,
K. GO R C Z YN S K A, B. KO N T N I K u n d K. P I T AK O WS K A, Tetrahedron 4, 36
1
95 (1959).
R .
H.
und L. LAN G H AMME R , (a ), Z.
218, (1966); (b) Arch.
157 (1967).
I J
J .

Piper sanctum
1629
breite Carbonylabsorption zwischen 1730 und 1780 cm- aufweist.
Die zwei
in III werden leicht alkalisch
der
siehe oben) verseift,
des Typs I und II unter
die
Bedingungen stabil ist.
des Typus II typischen
2 Hz). Im
Im NMR-Spektrum von III fehlen die fur Verbindungen
(1 H) und (1 H) mit kleiner (allylischer) Kopplung
von III (siehe Tabelle 1) der des
TABELLE 1.
DES
VERGLEICH zu DEN
VERWANDTER
Substanz
(nm)
Max.
(2)
(I)
(42800)
Kawain (II)
(26300)
(14300)
Piperolid (III)
Methylendioxypiperolid (MDO-III)
Methysticintiure (MDO-I)
8430)
(10370)
lanwelligen Maximums
258 nm (9400). In dieser Hinsicht
Typus der (I) als den Kawapyronen des Typs II. Wenn III
354 nm auf verglichen mit dem r-Wert des Maximums
III
den offenkettigen
vom
dem U.V.- und
I.R.-Spektrum durchaus ein Methylester des Typs I sein
so ist dazu wenig
beobachtet wird.
im Massenspektrum kaum Abspaltung eines
bleibt zwischen einem Methylester von I und den Analysenwerten von III
die Differenz eines zu III sollte wie in II ein
heterocyclisches Ringsystem vorliegen, jedoch mit einem chromophoren System
dem der Modellsubstanz I (siehe die Tabelle 1). Geht man von der Annahme
die
hypochrome Lage der langwelligen Bande in II
eines Ringes liegend) zwangsllufigen
der in I auf der (da innerhalb
zweier konjugierter Doppelbindungen
so
fiir III eine
u. E. einzige
postuliert werden,
bietet
die
wie
I
die Formulierung III an,
isiert
einen fiinfgliedrigen Laktonring mit einer exocyklischen Doppelbindung. Die
exocyklische Lage einer der Doppelbindungen
chrome Lage der langwelligen Bande: A nm
zudem
=
die relativ
nm. Steht nun das
Spektrum mit der Formulierung III in Ubereinstimmung? Das Proton
ppm in III hat sein Pendant im Proton H’ der I: Und in beiden Formeln
befinden sie in gleicher chemischer Umgebung. Die Lage der olefinischen
hingegen beobachtet man unerwartet tiefem Feld unter im Gebiete der
und iiberdies hinsichtlich ihrer chemischen Verschiebung beide
(Singulett)
und
aromatischen
nahe beieinanderliegend, so
Kopplung zu
der Stellung der Methoxylgruppen im Molekiil
ist.
Die besonders
unsichere
IV)
III
beweisen
Analyse der NMR-Spektren des
hydroderivates von III (=Tetrahydro-III). Man
Tetrahydro-III

R UDOLF
und ANDREW PELTER
1630
durch katalytische Hydrierung (Pd-Kohle, in Essigester,
15 Min).
NMR-Spektrum
von Tetrahydro-III
den
im Vergleich zum Spektrum von III die folgenden
(1) eines der beiden Singuletts der Methoxylprotonen verschiebt
Feld; (2) das Singulett des olefinischen Protons
wird zu einem Dublett
mit allylischer
wird zu einem Singulett (5 H); (4) vier neue
= 2 Hz; = 2 Hz)
2 Hz); (3)die Signalgruppe (7 H) im
insgesamt 6
treten neu auf
H]. Diese in
entkopplungsexperimente gesichert. Einstrahlen
5,20 zu einem Dublett (J = 2 Hz); alle anderen Signalgruppen bleiben
IV eingezeichnete Zuordnung der NMR-Daten wurde durch
das Quartett 5,16-
strahlen
wobei gerade
ist;
plett
entkoppelt das Proton
(an der Spitze) die Aufspaltung zu einem Dublett (J = 2 Hz) erkennbar
sehr stark vereinfacht, wohingegen das
bleibt. Einstrahlen das Dublett
das jetzt als ein breites Singulett erscheint,
wird das Multiplett
zu
einem Singulett; zugleich wird neben dem Methoxy-Signal ein Quartett mit dem Zentrum
= 4 Hz; = 10 Hz) sichtbar.
Die im Massenspektrum von Piperolid (III) und von Tetrahydropiperolid (IV)
sind ebenfalls mit der angegebenen Struktur sehr
(siehe die Fragmentierungs-Schemata Abb. 2 und Abb. 3) und
Struktur.
die angegebene
OCH,
m / e 2 5 8
m / e 155
Ph-CH=CH-CO+
Ph-CH=CH+
77
m/ e 91
2 4 3
AB B. 2 .
DES
(III). (ZAH LE N
KLAMME R N = RE L AT I VE
(MDO-III)
Wie eingangs
wurde neben Piperolid (III) eine zweite Substanz mit
Eigenschaften isoliert.
neben der DC-Technik (siehe Versuchsteil) ihr unterschiedliches
der Trennung der beiden Stoffe auf Einheitlichkeit erweist
Verhalten
beim
hingegen
mit konzentrierter Schwefelslure
rot, in
Piperolid
gelb, DOM-III
Massenspektren der Kawalaktone
M. PAILER , G. SCHADEN und R.
Chem.
1842 (1965).

1631
Cinnamylidenbutenolide
Piper sanctum
m/e
262
+
m / e
OCH,
m / e
OCH,
m / e 2 3 0
m / e
A B B. 3.
DE S
(IV). (ZAH L E N I N K L A M M E R N =
; m/e 302; gef. C
I.R. Im
H
ber. C
H 4,
zwischen 1550-1780
sind beide
III und MDO-III nahezu deckungsgleich; MDO-III weist
982 (s), 1033 (s), 1250 (s) und 2780 (w)
auf
838 (m)
als bathochrom verschoben,
die langwellige gleichzeitig hypo-, die kurzwellige hyperchrom (siehe Tebelle 1). NMR
mit III DOM-III die drei Singuletts
(3 H); abweichend eine Signalgruppe 5 H
ppm und neu auftretend ein Singulett
sowie
(2 H, ar., benachbart). U.V. Beide
erweisen
(1 H),
7 H) im
(3 H) und
III dagegen
(2 H). Im
stabil ist. es
Massenspektrum
sichtlich der
auf,
das Molekiil-Ion
dominiert, wurden relative
angegeben
(Fragmentierungsschema Abb. 4).
Vergleicht man die Spektren der Substanz MDO-III mit
der Substanz III, SO
sie
kaum anders interpretieren als mit der Annahme,
MDO-III das
endioxyderivat von III darstellt. Die beiden Inhaltsstoffe
der Wurzel von Piper sanctum
stehen demnach zueinander in derselben Relation wie beispielsweise Kawain und
sticin, die nebeneinander in Piper methysticum
D I S K U S S I O N
Die beiden
Piper sanctum isolierten Verbindungen
auffassen. Substituierte wurden im
chemisch als Derivate
und zwar
der
in Flechten, bereits mehrfach gefunden.
tetronide handelt es den beiden
myliden-O-Methyltetronide. Vom biogenetischen Standpunkt
Piperoliden Varianten vor eines Piper-Arten auftretenden
weise P. methysticum zu den bekannten Kawa-Pyronen
Abweichend von dem Baumuster der
P. sanctum isolierten Piperoliden
betrachtet liegen
der
den
(siehe Abb. 5).
F. M. DE AN, Naturally Occurring Oxygen Ring Compounds, S. 53, 71, 74, 597, 621, Academic Press,
London (1963).

und AN D R E W P E L T E R
1632
3 0 2
m/e 175
m/e 1 4 5
(M D O -I I I ). (AN M .
4. F R AG M E N T I E R U N G S S C H E M A D E S
: DA S
E XTR E M STABIL. )
OH
P h
HO
PIPEROLIO-TYP
YANGONIN-TYP
Piper methysticum)
(Vork: Piper sanctum)
AB B. 5 . GE ME INS AME
DER
VON Piper methysticum
PIPEROLID).
UND VON Piper sanctum
TEIL
(Kronach). Die
Standardbedingungen
Die
wurden
im Hochvakuum getrocknet.
Wenn
vom Laboratorium I.
besonders
wurden zuvor
Trogkammer mit Kammerslttigung; Platten 20 x 20 cm. Schichtdicke
mm; F WOELM mit
Betrachten vor der Analysenquarzlampe.
mit dem Kofler-Heiztischmikrsoskop.
254 nm (ca.
von
(ZZZ)
(MDO-III)
getrockneten Wurzeln der Pflanze Piper sanctum (gesammelt im August 1969
Die an der Luft
in der Provinz Veracruz) wurden fein
Soxhlet 20 Std. mit
etwa mm) zermahlen
Verjagen des Extraktionsmittels 16g
Verlag, Berlin, S. 85 (1967).
im
Drogenpulver ergeben
E. STAHL (Herausg.):

Cinnamylidenbutenolide
Piper sanctum
1633
Der Exraktriickstand wurde mit etwa 100 ml
einigen wurde der ausgefallene Niederschlag abdekantiert und
von harzigen Anteilen Es hinterbleiben
zusammensetzend zweierlei Kriitallformen: eingebettet in eine eigelbe feinkristalline Grundmasse
massenhaft Biischel langer Kristallnadeln von gelblich-brauner (an Melasse-Rohrzucker
nemd). Mit der Pinzette wurden die groben Kristallanteile aussortiert und mehrmals
aufgenommen und im
beiseite gestellt.
mit
Waschen
g eines Kristallgemisches, deutlich
unter
mg). Der
Kohlezusatz (Aktivkohle) umkristallisiert, bis sie
eigelbe Riickstand wird mehrfach, ebenfalls unter
110-l 12” schmolzen (Piperolid,
von Aktivkohle. bis
konstanten
221-224” umkristallisiert (MDO-III, 105 mg). Die hier wiedergegebene Isolierungsmethode ist
verlustreich; der
siiulencbromatographische Verfahren der
wird an anderer Stelle berichtet werden.
Gehalt an beiden Substanzen in der Droge
bedeutend
und Abtrennung weiterer Inhaltsstoffe
Einige Eigenschaften der Substanzen III und MDO-III
(a) Vorproben. DC-geprtift (Kieselgelfertigplatte MERCK 254, Standardbedingungen wie oben,
1: 1.
einheitlich, und zwar III
100 = 29) und MDO-III
100 =
eine
gebracht
violett,
hie Kristallnadeln von III
gelb,
hingegen wird
negativ
Die Reduktionsprobe
die Ebene des
Shinoda auf Flavonoide
Lichtes:
Die Substanzen drehen
c =
lichtelektr. Prlizisionspolarimeter Fa. Zeiss
[an] =
(b) Acetylierungsversuch. Substanz III und MDO-III wurden in
acetylierung,
Ausgangsmaterial zurtickgewinnen.
und
DC und
24 Std. wie
aufgearbeitet (auf
und Mischschmp. wurde in jedem
Nierderschlag auf Nutsche sammeln).
(c) Alkaliabbau. Ansatz 1. Substanz III bzw, MDO-III wurden mit eines Gemisches
und
iger
versetzt und unter
verdiinnt, mit
50”
und die saure
3 Tage wurde das
mit
Raektionsgemisch mit
neutralisiert, wasserfrei gemacht und eingeengt.
kristallisiert
zahlreiche
als das Ausgangsprodukt. Ansatz 2: Wie
nacheinander mit und Essigester
Zimmertemperatur kristallisierbaren Reaktionsprodukte zu Zum
(Standardtechnik wie oben mit Cyclohexan-Essigester, 1: 1,
etwa
gleicher Konzentration mit
tiefer, teils
soeben beschrieben, jedoch abweichend anstelle mit
Es gelang keine
unterwarfen wir Yangonin =
gungen. In Ubereinstimmung mit Angaben der
denselben
gelang es ohne
Yangonin 32 mg
zu isolieren.
28 A,
III: 258, 227, 215, 189, 187, 181, 171, 155, 144, 131, 128, 115, 103, 77, 69
Massenspektrum MDO-III: 302, 271, 259, 231, 215, 199, 175, 149, 117,
torr.).
m/e
89, 69 m/e (60
28 A,
Abbau von Piperolid (III) mit Kaliwncarbonat
Substanz III wurden
versetzt.
in
bevor ein Bodensatz verblieb, wurde der Ansatz zweiphasig. Wir
und mit auf den 6 an. Hierauf wie
1: 1,
Die
wurde bis zur
mit festem
ihn 24
Std.
Zimmertemperatur, verdtinnten mit
Ausschiitteln mit
unverlndertes Ausgangsmaterial neben zwei neuen Substanzen vorhanden ist. Ein neuer
Waschen, Trocknen und Einengen der Atherphase. Die DC-Prtifung zeigt
an,
Ansatz wurde hinsichtlich der Einwirkungszeit der
moditiziert:
3
ist kein
gangmaterial mehr nachweisbar. Zwei
lieferten einen Riickstand von 110 mg, die aber
Reinigung.
lisierten. Daher entschlossen wir uns zu einer
von
Eine kleine
wurde mit 10 g
beschickt und 100 mg Abbauprodukt
Aufbringen mit Cyclohexan-Essigester (7: 3, v/v),
v/v)-insgesamt 400 ml-eluiert. Die ersten
das
Anteile des Eluates enthiehen eine Substanz (sehr wenig) mit einem
dienachfolgenden Fraktionen die Hauptmenge eines Abbauproduktes mit tieferem
Wert
x 100 19; Fertigplatten Merck,
x 100
d. h. am Start bleibend; zum Vergleich Piperolid
Essigester, 6: 4, v/v).
Fraktionen wurden vereinigt, vom
befreit und der
131-133”. Die
Mischungen
Daten (I.R., NMR, m.s.) sprachen
umkristallisiert. Ausbeute: 16 mg,
das Vorliegen von trans-Zimtsaure. Im
punkt mit authentischer trans-Zimtslure keine Depression. Ubereinstimmung im U.V.- und I.R.-Spektrum.
(IV)
100 mg Pd-Kohle-Katalysator (10% ig) wurden in 50 ml Essigester
und mit
von 200 mg Piperolid (III) in 100 ml Essigester. Es wurden sehr
(etwa 760 mm und 18”) aufgenommen. Minuten wurde der
wurde eine
innerhalb von 12 Min. 47 ml
E.
Arch. Pharmaz. 246,338 (1908)

1634
R UDOLF
und ANDREW PELTER
Versuch abgebrochen, der Katalysator abtiltriert, der Essigester verjagt. Es hinterbleibt ein gelbliches
zur Kristallisation gebracht werden kann. DC-geprtift handelt es jedoch urn einen einheitlichen
x 100 = 23; im Vergleich III:
das
Stoff
x 100 = 25). Massenspektrum: 262, 230, 202, 185, 157, 149,
139, 135,117,
Ber.
H;
Bef.
C, 92% H.
MDO-III:
1 mg MDO-III wurde mit 3 ml
(d =
ml 72 iger
erhitzt, das
und einer
(3 Tropgen) in
wechselnden Vorlagen aufgefangen und je mit
versetzt.
auf dem Wasserbad
Zum Vergleich: Methysticin
positiv, Piperolid III hingegen negativ.
Anerkennung-Das von uns untersuchte Material wurde in Arroyo Basuras, Santecomapan (60 m ii. M.,
Provinz Veracruz) gesammelt und von Herrn Prof. Dr. A. G.
botanisch bestimmt. Belegexemplare
der
werden im Institut
Pharmakognosie der Freien Universitat aufbewahrt. Wir
den
Professor Dr. Arturo Gomez
lnstituto de Biologia (UNAM), Mexico und Herrn Dr.
Rainer
Proquina, Orizaba (Mexico)
Dank
ihre Hilfe
der Beschaffung
authentischen Ptlanzenmaterials: Nur
suchung
die Mitwirkung dieser beiden Forscher wurde unsere
0. A.
H. SCHMID und
Chim. 41, 2006 (1958); E. EE GR IWE , Chem.
1 1 0 , 22 (1937).