Parinarsäure

Strukturformel
α-Parinarsäure
Allgemeines
Name	Parinarsäure
Andere Namen	9,11,13,15-Octadecatetraensäure
Summenformel	C18H28O2
Kurzbeschreibung	kristalline Platten[1][2][3]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 593-38-4 (α-Form) 18841-21-9 (β-Form) 18427-44-6 (ohne Stereochemie) EG-Nummer (Listennummer) 631-576-7 ECHA-InfoCard 100.159.810 PubChem 5460995 ChemSpider 4574382 Wikidata Q2823297
Eigenschaften
Molare Masse	276,41 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest[1]
Schmelzpunkt	85–86 °C (α-Form) 95–96 °C (β-Form)[2][4]
Löslichkeit	löslich in Fettlösungsmitteln, Petrolether[1][3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[5] Achtung H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335 P: ?
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Parinarsäure ist eine vierfach ungesättigte, konjugierte Fettsäure, von der verschiedene Doppelbindungsisomere natürlich vorkommen. Sie ist ein Isomer der Stearidonsäure.

Isomere

Vier Diastereomere der Parinarsäure sind relevant. Das natürlich meistens vorkommende 9Z,11E,13E,15Z-Isomer (α- oder cis-Parinarsäure; Parinarsäure A),[6] das 9Z,11E,13E,15E-Isomer (Parinarsäure B), das 9E,11E,13E,15Z-Isomer (Parinarsäure C) und das 9E,11E,13E,15E-Isomer (β- oder trans-Parinarsäure; Parinarsäure D), wobei alle Isomere natürlich vorkommen.[7][8]

Vorkommen

Früchte von Atuna excelsa, aus deren Samen Parinarsäure zuerst isoliert wurde

Das Bunte Springkraut und viele andere Arten der Gattung Impatiens enthalten Parinarsäure

Zuerst isoliert wurde cis-Parinarsäure 1933 aus dem Samenöl von Atuna excelsa (Synonym: Parinari laurina oder Parinari glaberrima), einem in Südostasien heimischen Baum aus der Familie der Goldpflaumengewächse.[9][10][11]

Das Vorkommen der Parinarsäure ist charakteristisch für die Gattung der Springkräuter (Impatiens). In einer Untersuchung an 18 Arten enthielten die Triglyceride im Samenöl bei allen Arten mindestens 8 % Parinarsäuren. In Impatiens mengtszeana war der gemessene Gehalt mit etwa 70 % besonders hoch. Alle vier Isomere kamen in allen untersuchten Arten vor, in den meisten Fällen machte aber die cis-Parinarsäure den größten Anteil aus.[7] cis-Parinarsäure ist mit fast 50 % auch die Hauptfettsäure der Triglyceride im Samenöl des Bunten Springkrauts (Impatiens edgeworthii).[10]

cis-Parinarsäure kommt außerdem als wichtige Fettsäure in den Triglyceriden von Sebastiania brasiliensis (Familie der Wolfsmilchgewächse) vor,[12] sowie in der Kokospflaume.[13] Widersprüchliche Ergebnisse liegen zu der Frage vor, ob Parinarsäure in Goabohnen enthalten ist.[14][15]

Auch in den Lipiden bestimmter Cyanobakterien sowie Rot- und Grünalgen kommt Parinarsäure vor.[16][17]

Biosynthese

Die Biosynthese in Impatiens balsamina wurde untersucht und ein Enzym identifiziert, das für die Bildung der α-Parinarsäure verantwortlich ist. Durch heterologe Expression in Saccharomyces cerevisiae wurde α-Linolensäure aus dem Nährmedium in α-Parinarsäure umgewandelt.[18]

Synthese

Verschiedene Stereoisomere der Parinarsäure können ausgehend von α-Linolensäure synthetisiert werden. Diese wird zunächst bromiert durch eine geringe Konzentration von Brom in einer gesättigten Lösung von Natriumbromid in Methanol. Dabei entstehen drei isomere Dibromverbindungen. Durch Eliminierung von jeweils zwei Molekülen Bromwasserstoff mit DBU, sowie längere Reaktion mit Kaliumhydroxid-Lösung, entstehen drei stereoisomere Parinarsäuren: cis-Parinarsäure aus der 12,13-Dibromverbindung, sowie das 9E,11E,13E,15Z- oder 9Z,11E,13E,15E-Isomer aus der 9,10- und 15,16-Dibromverbindung. Durch Erhitzen am Rückfluss, entweder mit Kaliumhydroxid in wässrigem Ethanol oder mit Iod in Hexan ergibt die trans-Parinarsäure.[8]

Eine Synthese von trans-Parinarsäure ausgehend Sebacinsäuredimethylester wurde 2022 veröffentlicht. Zunächst wird durch Reduktion mit Lithiumaluminiumhydrid und anschließende Oxidation mit Iodoxybenzoesäure selektiv eine Estergruppe in ein Aldehyd überführt. Durch Umsetzung mit Vinylmagnesiumbromid und erneute Oxidation mit Iodoxybenzoesäure kann der Aldehyd dann in ein Vinylketon überführt werden. Durch eine ruthenium-katalysierte Kupplung mit Propylvinylketon wird die Kohlenstoffkette mit den beiden zentralen Doppelbindung aufgebaut. Durch Reduktion der Ketogruppen mit Natriumborhydrid und Elimination werden die anderen beiden Doppelbindungen aufgebaut.[19]

Eigenschaften

Ergebnisse einer in-vitro-Studie deuten darauf hin, dass Parinarsäure cytotoxisch gegen verschiedene Krebs-Zelllinien ist, insbesondere Leukämie-Zellen.[20]

Verwendung

cis- und trans-Parinarsäure eignen sich als Fluoreszenzmarker zur Untersuchung von Lipid-Lipid- und Lipid-Protein-Interaktionen sowie von Biomembranen.[21][22][23] Dafür sind sie besonders gut geeignet, weil sie anderen Fettsäuren strukturell ähnlich ist, sodass sie nur minimale Änderungen im analysierten System verursachen.[21]

Da Parinarsäure außerdem sehr empfindlich gegen Peroxidbildung ist und diese zu einer Abnahme der Fluoreszenz führt, kann die Verbindung auch als Probe für die Untersuchung der Peroxidbildung in Lipiden verwendet werden. Solche Untersuchungen wurden auch an lebenden Zellen durchgeführt.[21][24][25]

Einzelnachweise

1. H. M. Rauen: Biochemisches Taschenbuch. Erster Teil, Zweite Auflage, Springer, 1964, ISBN 978-3-642-85768-3 (Reprint), S. 231.
2. Frank D. Gunstone, Fred B. Padley, John L. Harwood: The Lipid Handbook. Second Edition, Chapman & Hall, 1994, ISBN 0-412-43320-6, S. 311.
3. Walter Karrer: Konstitution und Vorkommen der organischen Pflanzenstoffe. Springer, 1958, ISBN 978-3-0348-6795-5 (Reprint), S. 314.
4. Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie Band 7, 1956, S. 474 f.
5. https://echa.europa.eu/de/information-on-chemicals/cl-inventory-database/-/discli/details/164631
6. Leslie M. Loew: Spectroscopic Membrane Probes. Volume I, Taylor & Francis, 1988, ISBN 978-1-315-89770-7 (Reprint), S. 44.
7. Renu Puri, Ashish Kumar Choudhary, Paramananda Barman, Girish Mishra, R. Geeta: Two unusual conjugated fatty acids, parinaric acid and α-eleostearic acid, are present in several Impatiens species, but not in congener Hydrocera triflora. In: Physiology and Molecular Biology of Plants. Band 28, Nr. 5, Mai 2022, S. 1109–1118, doi:10.1007/s12298-022-01194-4, PMID 35722517, PMC 9203645 (freier Volltext). 
8. Dmitry V. Kuklev, William L. Smith: Synthesis of four isomers of parinaric acid. In: Chemistry and Physics of Lipids. Band 131, Nr. 2, September 2004, S. 215–222, doi:10.1016/j.chemphyslip.2004.06.001. 
9. J. P. Riley: 4. The seed fat of Parinarium laurinum. Part I. Component acids of the seed fat. In: Journal of the Chemical Society (Resumed). 1950, S. 12, doi:10.1039/jr9500000012. 
10. M. O. Bagby, C. R. Smith, I. A. Wolff: Stereochemistry of α-parinaric acid fromImpatiens edgeworthii seed oil. In: Lipids. Band 1, Nr. 4, Juli 1966, S. 263–267, doi:10.1007/BF02531613. 
11. Larry A. Sklar, Bruce S. Hudson, Robert D. Simoni: [34] Parinaric acid from Parinarium glaberrimum. In: Methods in Enzymology. Band 72. Elsevier, 1981, S. 479–482, doi:10.1016/s0076-6879(81)72036-6. 
12. Volker Spitzer, Werner Tomberg, Mônica Zucolotto: Identification of α-parinaric acid in the seed oil of Sebastiana brasiliensis sprengel (Euphorbiaceae). In: Journal of the American Oil Chemists' Society. Band 73, Nr. 5, Mai 1996, S. 569–573, doi:10.1007/BF02518109. 
13. F. D. Gunstone, R. Subbarao: New tropical seed oils. Part I. conjugated trienoic and tetraenoic acids and their oxo derivatives in the seed oils of Chrysobalanus Icaco and Parinarium Laurinum. In: Chemistry and Physics of Lipids. Band 1, Nr. 4, August 1967, S. 349–359, doi:10.1016/0009-3084(67)90012-6. 
14. Chandra Sekhar Mohanty, Naziya Syed, Deepak Kumar et al.: Chemical characterization of winged bean (Psophocarpus tetragonolobus (L.) DC. seeds and safety evaluation of its fatty oil. In: Journal of Food Measurement and Characterization. Band 15, Nr. 1, Februar 2021, S. 807–816, doi:10.1007/s11694-020-00680-1. 
15. George Bean, Tudor Fernando, Marcia Holden, Glenn Patterson: Total Plant Analyses of Sterols and Fatty Acids of the Winged Bean (Psophocarpus tetragonolobus). In: Journal of Food Science. Band 49, Nr. 3, Mai 1984, S. 964–965, doi:10.1111/j.1365-2621.1984.tb13256.x. 
16. Isabel Canto de Loura, Jean Paul Dubacq, Jean Claude Thomas: The Effects of Nitrogen Deficiency on Pigments and Lipids of Cyanobacteria. In: Plant Physiology. Band 83, Nr. 4, 1. April 1987, S. 838–843, doi:10.1104/pp.83.4.838. 
17. M. Shameel: Phycochemical Studies on Fatty Acids from Certain Seaweeds. In: Botanica Marina. Band 33, Nr. 5, 1990, doi:10.1515/botm.1990.33.5.429. 
18. Edgar B. Cahoon, Thomas J. Carlson, Kevin G. Ripp, Bruce J. Schweiger, George A. Cook, Sarah E. Hall, Anthony J. Kinney: Biosynthetic origin of conjugated double bonds: Production of fatty acid components of high-value drying oils in transgenic soybean embryos. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 96, Nr. 22, 26. Oktober 1999, S. 12935–12940, doi:10.1073/pnas.96.22.12935, PMID 10536026, PMC 23170 (freier Volltext). 
19. Dattatraya H. Dethe, Aparna Srivastava, Appasaheb K. Nirpal, Nagabhushana C. Beeralingappa, Vimlesh Kumar, Arsheed A. Bhat: Diversification of ( E,E )-1,6-Dioxo-2,4-Dienes for the Synthesis of (+)-Aspicillin, Isolaurepan, and β-Parinaric Acid. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 87, Nr. 16, 19. August 2022, S. 11021–11030, doi:10.1021/acs.joc.2c01280. 
20. Vincent C. Traynelis, Timothy C. Ryken, Albert S. Cornelius: Cytotoxicity of cis-Parinaric Acid in Cultured Malignant Gliomas. In: Neurosurgery. Band 37, Nr. 3, September 1995, S. 484–489, doi:10.1097/00006123-199509000-00017. 
21. Frans A. Kuypers, Jeroen J.M. van den Berg, Casper Schalkwijk, Ben Roelofsen, Jos A.F.Op den Kamp: Parinaric acid as a sensitive fluorescent probe for the determination of lipid peroxidation. In: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Lipids and Lipid Metabolism. Band 921, Nr. 2, September 1987, S. 266–274, doi:10.1016/0005-2760(87)90027-0. 
22. C. Reyes Mateo, J.C. Brochon, M. Pilar Lillo, A. Ulises Acuña: Lipid clustering in bilayers detected by the fluorescence kinetics and anisotropy of trans-parinaric acid. In: Biophysical Journal. Band 65, Nr. 5, November 1993, S. 2237–2247, doi:10.1016/S0006-3495(93)81257-8, PMID 8298047, PMC 1225955 (freier Volltext). 
23. Larry A. Sklar, Bruce S. Hudson, Robert D. Simoni: Conjugated polyene fatty acids as fluorescent probes: binding to bovine serum albumin. In: Biochemistry. Band 16, Nr. 23, 15. November 1977, S. 5100–5108, doi:10.1021/bi00642a024. 
24. David Hedley, Sue Chow: Flow cytometric measurement of lipid peroxidation in vital cells using parinaric acid. In: Cytometry. Band 13, Nr. 7, 1992, S. 686–692, doi:10.1002/cyto.990130704. 
25. J. J. M. Van den Berg, F. A. Kuypers, J. H. Qju et al.: The use of cis-parinaric acid to determine lipid peroxidation in human erythrocyte membranes. Comparison of normal and sickle erythrocyte membranes. In: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. Band 944, Nr. 1, September 1988, S. 29–39, doi:10.1016/0005-2736(88)90313-6.