Anthrachinone
# Anthrachinone

Die Anthrachinone sind chemischen Verbindungen, die sich vom Anthrachinon ableiten. Zu ihnen gehören sowohl Naturstoffe pflanzlichen und tierischen Ursprungs, als auch synthetische Anthrachinonderivate, die insbesondere als Farbstoffe eingesetzt werden. Einige Pflanzenarten finden aufgrund ihres Anthrachinongehaltes medizinische Verwendung.

## Natürliche Anthrachinone

### Vorkommen

In der Natur werden Anthrachinone von Pilzen und Samenpflanzen gebildet und kommen als Farbstoffe bei einigen pflanzensaugenden Insekten vor. So ist die Karminsäure der Farbstoff der Cochenilleschildlaus (Dactylopius coccus) und Lecanium ilicis, die auf Ilex-Arten saugt, enthält Kermesinsäure.

### Strukturen

In den meisten Anthrachinonen ist das Anthracen-Grundgerüst mit einer oder mehreren Hydroxygruppen substituiert. Anthrachinone können leicht und reversibel zu Anthronen und Anthranolen reduziert werden.

Anthron-Derivate verfügen an der Position 10 über eine aktivierte Methylen-Gruppe und können an dieser Stelle C-Glycoside bilden (z. B. Aloin bzw. Barbaloin). Die meisten Anthrachinone und Anthrone bilden allerdings O-Glycoside. Häufig sind zwei Anthrachinone oder Anthrone über C-C-Verbindungen verbunden, etwa bei Hypericin.

Einige ausgewählte Anthrachinone und deren Substitutionsmuster :

| Anthrachinon bzw. Anthrachinonderivat | Grundstruktur | $R^1$ | $R^2$ | $R^3$ | $R^4$ | $R^5$ | $R^6$ | $R^7$ | $R^8$ |
| - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Anthrachinon | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –H | –H | –H | –H | –H | –H | –H | –H |
| Alizarin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –OH | –H | –H | –H | –H | –H | –H |
| Chinizarin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –H | –H | –OH | –H | –H | –H | –H |
| Chrysazin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –H | –H | –H | –H | –H | –H | –OH |
| Hystazarin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –H | –OH | –OH | –H | –H | –H | –H | –H |
| Purpurin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –OH | –H | –OH | –H | –H | –H | –H |
| Chrysophansäure | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –H | $–CH_3$ | –H | –H | –H | –H | –OH |
| Chinalizarin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –OH | –H | –H | –OH | –H | –H | –OH |
| Flavopurpurin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –OH | –H | –H | –H | –OH | –H | –H |
| Physcion | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –H | $–CH_3$ | –H | –H | $–OCH_3$ | –H | –OH |
| Anthrarufin | Die Stoffgruppe der Anthrachinone mit dem blau markierten Grundgerüst des 9,10-Anthrachinons $(R^1$ bis $R^8=$ H). | –OH | –H | –H | –H | –OH | –H | –H | –H |

### Biosynthese

In den meisten Organismen werden die Anthrachinone über den Polyketid-Weg synthetisiert, sie sind demnach Octaketide. Ihre Biosynthese startet demnach mit Acetyl-Coenzym A. Diese Anthrachinone werden von Schimmelpilzen wie Aspergillus und Penicillium, von Flechten, Ständerpilzen, und Höheren Pflanzen, wie den Knöterichgewächsen und Kreuzdorngewächsen gebildet.

Die Biosynthese erfolgt aus einem Acetyl-Coenzym A und sieben Malonyl-Coenzym A. Diese werden zu einer Octaoxosäure verbunden, die cyclisiert wird. Der daraus entstehende Anthron-Körper besitzt an Position 2 eine Carboxyl-Gruppe und an Position 3 eine Methyl-Gruppe. Erstere kann in Folge eliminiert werden, letztere zu einer $CH_2OH-$ oder Carboxygruppe oxidiert werden. Das Anthron kann leicht zum Anthrachinon oxidiert werden. Eine Dimerisierung erfolgt über Radikale, die durch Phenoloxidasen oder Peroxidasen gebildet werden.

Anthrachinone können durch Spaltung des mittleren B-Ringes und weitere Reaktionen zu Xanthonen umgewandelt werden.

Seltener werden Anthrachinone über den Shikimisäureweg gebildet. Die Biosynthese verläuft über Isochorisminsäure, 2-Succinylbenzoesäure, 1,4-Naphthohydrochinon-2-carboxylsäure und 3-Prenylnaphthohydrochinon-2-carboxylsäure. Sie teilen den Biosyntheseweg mit den Naphthochinonen und Phyllochinonen. Ein Beispiel ist Alizarin.

### Analytik

Die zuverlässige qualitative und quantitative Bestimmung der Anthrachinone in unterschiedlichen Untersuchungsmaterialien gelingt nach adäquater Probenvorbereitung durch die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie.

### Medizinische Nutzung

Anthrachinone und Anthrachinonderivate werden als Abführmittel eingesetzt. Medizinisch verwendet werden folgende anthrachinonhaltigen Pflanzen bzw. Pflanzenteile: Sennesblätter und -früchte, Faulbaumrinde, Cascararinde (Frangula purshiana; Syn.: Rhamnus purshiana), Rhabarberwurzel (Rheum palmatum und Rheum officinale) und Aloe (Aloe capensis und Aloe barbadensis). Sie verhindern die Resorption von Natrium aus dem Darmlumen und damit verbunden von Wasser, sie wirken also antiresorptiv. Darüber hinaus können sie den Einstrom von Flüssigkeit zusammen mit Natrium-, Kalium-, Calcium- und Chlorid-Ionen in den Darm auslösen, somit sekretagog wirken. Diese Wirkungen führen zu einem weicheren Faeces sowie zu einer zunehmenden Füllung des Dickdarms. Durch die Dehnung der Darmwand wird die Darmpassage beschleunigt und die Defäkation erleichtert. In der Droge liegen die Anthrachinone als Glycoside vor. Die Zucker werden erst im Dickdarm von Bakterien abgespalten, weshalb die Drogen ihre Wirkung auch erst hier entfalten. Die zuckerfreien Aglykone werden auch als Emodine bezeichnet. Sie werden durch die Darmbakterien zu den entsprechenden Anthronen und Anthranolen reduziert. Erst diese Substanzen sind die eigentlich wirksamen.

Die Anthrachinone und ihre Derivate werden überwiegend mit dem Stuhl ausgeschieden. Nur rund 5 % werden resorbiert und mit dem Urin ausgeschieden, der durch sie dunkel gefärbt wird.

Anthrachinone werden häufig in Form von Tees verabreicht; in Fertigarzneimitteln liegen häufig Trockenextrakte vor. Anthrachinone sind wie Diphenylmethanderivate nur bei schweren Formen der Verstopfung angezeigt. Eine Elektrolytverschiebung im Serum wurde bei chronischer Einnahme nicht beobachtet.

### Ökologische Bedeutung

In Pflanzen haben die Anthrachinone wahrscheinlich die Funktion als Repellent gegen mögliche Herbivoren. Hypericin ist eine photoaktive Substanz und wirkt als Repellent in Hypericum perforatum, desgleichen Fagopyrin in Buchweizen (Fagopyrum exculentum). Physcion und verwandte Anthrachinone sind für die auffälligen Farben in den Fruchtkörpern von Pilzen, wie bspw. Dermocybe, verantwortlich.

## Synthetische Anthrachinone

Die wichtigsten synthetischen Anthrachinone gehören zu den Anthrachinonfarbstoffen, bzw. den entsprechenden Farbstoffzwischenprodukten.

Darüber hinaus gibt es einige spezielle Anwendungen, wie z. B. die Verwendung von 2-Ethylanthrachinon als Photoinitiator oder als Katalysator bei der Wasserstoffperoxid-Herstellung. Heute wird Wasserstoffperoxid überwiegend nach verschiedenen Varianten des Anthrachinon-Verfahrens (Riedl-Pfleiderer-Prozess) hergestellt.

