Dissertation Klaus Heitkamp 1999
Dissertation Klaus Heitkamp 1999 Dissertation Klaus Heitkamp 1999
3 Theoretischer Teil 13bedeutende biologische Funktionen zukommen. Die Einführung der Hydroperoxygruppeerfolgte bei diesen Synthesen zwar auf enzymatischem Weg, als Substrate dienten jedochLinolsäure bzw. eine nicht natürlich vorkommende Fettsäure. Das erhaltene Hydroperoxidwurde dann in einer mehrstufigen Synthese jeweils in ein Peroxyenal überführt, welches imRahmen einer Wittig-Reaktion mit dem entsprechenden Ylid zu der gewünschten Verbindunggekoppelt wurde. Aufgrund ihrer Komplexität eignet sich diese Methode jedoch nicht zurSynthese größerer Mengen isomerenreiner Hydroperoxide.Da die Reaktionsgeschwindigkeit der Lipoxidasen mit Fettsäureestern wesentlich geringer istals mit den freien Fettsäuren, ist die direkte enzymatische Oxidation von Fettsäureestern zurEinführung von Hydroperoxygruppen ungeeignet. Zur Synthese von Methylestern der Hydroperoxyfettsäurenhat sich die Methylierung mit Diazomethan bewährt. 30 Eine Methylierungder Hydroperoxygruppe kann bei Wahl eines geeigneten Lösungsmittelgemisches ausgeschlossenwerden. 31Ausgehend von den Hydroperoxyfettsäuren lassen sich u.a. Cholesterylester, Triglyceride undPhospholipide auch durch eine Veresterung mit den entsprechenden Alkoholkomponentensynthetisieren. 32-34 Hierbei muß jedoch die Hydroperoxygruppe durch Einführung einerSchutzgruppe an der Reaktion mit dem Veresterungsreagenz Dicyclohexylcarbodiimid (DCC)gehindert werden. Es käme sonst zur Ausbildung polymerer Strukturen bzw. zur Laktonisierung.Der Reaktionsverlauf ist in nachstehender Abbildung dargestellt.H 11C 55COOHLipoxidase Typ IH 11C 5HOOH5COOHH 11C 5HCH 2N 22-MethoxypropenLipase oder LiOHOOOMe(I)5COOH(I) + ROHDCC, DMAPH 11C 5HOOOMe5OORTHF/H 2O/CH 3COOH (4:2:1)ROH = Cholesterin, Glycerin, MonoglyceridDiglycerid, lyso-PhosphatidylcholinH 11C 5HOOH5OORAbbildung 7 Synthese von 13S-9(Z),11(E)-octadecadiensäureestern nach Baba 33
14 3 Theoretischer Teil3.2 Eigenschaften von LipidhydroperoxidenDie physikalischen Eigenschaften der Lipidhydroperoxide gleichen in der Regel denen derentsprechenden nichtoxidierten Lipide. Wichtige Unterschiede bestehen allerdings in denchemischen Eigenschaften. So besitzen die Lipidhydroperoxide aufgrund der Hydroperoxygruppeeine oxidierende Wirkung, die man sich besonders bei Nachweismethoden zunutzemacht. Die möglichen Analysenmethoden werden jedoch durch die thermische Instabilität derHydroperoxide stark eingeschränkt.Aufgrund der langen Kohlenwasserstoffketten und des geringen O/C-Verhältnisses sindLipidhydroperoxide im Vergleich zu kleineren Alkylhydroperoxiden, wie z.B. Methyl- oderEthylhydroperoxid bei Raumtemperatur wesentlich stabiler. Grosch gibt für Linolsäurehydroperoxidein Emulsionen bei Raumtemperatur eine Zerfallsrate von 10 % in 19 Stundenan. 35 Auch bei Temperaturen von etwa 50 °C ist die Zerfallsrate noch nicht besonders groß.So konnte in Distelölproben, die bei 40 und 60 °C an der Luft gelagert wurden, selbst nacheiner Lagerungszeit von 250 Stunden immer noch eine Zunahme des Hydroperoxidgehaltesdurch Autoxidation beobachtet werden. 11,36 Eine rasche Zersetzung der Lipidhydroperoxidetritt erst bei Temperaturen über 100 °C auf. Dabei entstehen in der Regel komplexe Gemischevon Zerfalls- und Polymerisationsprodukten. 37 Wichtige Zerfallsprodukte sind u.a. verschiedeneflüchtige Carbonylverbindungen und Kohlenwasserstoffe. Sie spielen besonders bei derAlterung von Lebensmitteln eine große Rolle, da sie zu einem Fehlaroma führen und dadurchauch den Geschmack der Lebensmittel nachteilig beeinflussen.Die Bildung der Kohlenwasserstoffe und Carbonylverbindungen erfolgt über einen homolytischenZerfall der Hydroperoxide. Es handelt sich dabei um einen radikalischen Mechanismus,bei dem zunächst die Abspaltung eines Hydroxylradikals erfolgt. Das verbleibendeAlkoxyradikal zerfällt dann über verschiedene Wege (Abbildung 8).
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14 3 Theoretischer Teil3.2 Eigenschaften von LipidhydroperoxidenDie physikalischen Eigenschaften der Lipidhydroperoxide gleichen in der Regel denen derentsprechenden nichtoxidierten Lipide. Wichtige Unterschiede bestehen allerdings in denchemischen Eigenschaften. So besitzen die Lipidhydroperoxide aufgrund der Hydroperoxygruppeeine oxidierende Wirkung, die man sich besonders bei Nachweismethoden zunutzemacht. Die möglichen Analysenmethoden werden jedoch durch die thermische Instabilität derHydroperoxide stark eingeschränkt.Aufgrund der langen Kohlenwasserstoffketten und des geringen O/C-Verhältnisses sindLipidhydroperoxide im Vergleich zu kleineren Alkylhydroperoxiden, wie z.B. Methyl- oderEthylhydroperoxid bei Raumtemperatur wesentlich stabiler. Grosch gibt für Linolsäurehydroperoxidein Emulsionen bei Raumtemperatur eine Zerfallsrate von 10 % in 19 Stundenan. 35 Auch bei Temperaturen von etwa 50 °C ist die Zerfallsrate noch nicht besonders groß.So konnte in Distelölproben, die bei 40 und 60 °C an der Luft gelagert wurden, selbst nacheiner Lagerungszeit von 250 Stunden immer noch eine Zunahme des Hydroperoxidgehaltesdurch Autoxidation beobachtet werden. 11,36 Eine rasche Zersetzung der Lipidhydroperoxidetritt erst bei Temperaturen über 100 °C auf. Dabei entstehen in der Regel komplexe Gemischevon Zerfalls- und Polymerisationsprodukten. 37 Wichtige Zerfallsprodukte sind u.a. verschiedeneflüchtige Carbonylverbindungen und Kohlenwasserstoffe. Sie spielen besonders bei derAlterung von Lebensmitteln eine große Rolle, da sie zu einem Fehlaroma führen und dadurchauch den Geschmack der Lebensmittel nachteilig beeinflussen.Die Bildung der Kohlenwasserstoffe und Carbonylverbindungen erfolgt über einen homolytischenZerfall der Hydroperoxide. Es handelt sich dabei um einen radikalischen Mechanismus,bei dem zunächst die Abspaltung eines Hydroxylradikals erfolgt. Das verbleibendeAlkoxyradikal zerfällt dann über verschiedene Wege (Abbildung 8).