Die Biogenen Amine: und ihre Bedeutung fur die Physiologie und Pathologie des Pflanzlichen und Tierischen Stoffwechsels

483 Pages·1924·33.61 MB·German

by  M. Guggenheim (auth.)

MONOGRAPHIEN AUS DEM
GESAMTGEBIET DER PHYSIOLOGIE
DER PFLANZEN UND DER TIERE
HERAUSGEGEBEN VON
}'. CZAPEK-PHAGt . M. GILDEMEIS'fER-BERLIN . R. GOLDSCHMIDT
BIi:RLIN . C. NEUBERG-BERLIN . J. PARNAS·LEMBERG
W. RUHLAND-LEIPZIG
DRITTER BAND
DIE BIOGENEN AMINE
VON
M. GUGGENHEIM
BER,LIN
VERLAG VON JULIUS SPRINGER
1924
DIE
BIOG ENEN AMINE
UND IERE BEDEUTUNG FUR DIE PHYSIOLOGIE
UND PATHOLOGIE DES PFLANZLICHEN UND
TJERISCHEN STOFFWECHSELS
VON
I\'{. GUGGENHEIM
ZWEITE
UMGEARBEITETl'~ UND VERMEHRTE AUI<'LAGE
BERLIN
VERLAG VON JULIUS SPRINGER
1924
ISBN-13:978-3-642-88799-4 e-1SBN-13:978-3-842-90654-1
DOl: 10.1007/978-3-642-90654-1
ALLE RECHTE, INSBESONDERE
DAS DER UBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN,
VORBEHALTEN.
COPYRlGHT 1924 BY JULIUS SPRINGER IN BERLIN.
SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 2ND EDITION 1924
Vorwort zur ersten Auflage.
Die Grundlagen dieses Buches bilden Literatur-Zusammen
stellungen, welche gelegentliqh verschiedener Laboratoriums
arbeiten auf dem Gebiete der EiweiBchemie von mir gemacht
wurden. Ihre Veroffentlichung ware voraussichtlich unterblieben,
wenn mir nicht durch einen schweren Uhfall die Fortsetzung
eigener experimenteller .A.rbeiten unmoglich gemacht worden ware.
Es lag ja auch bereits die vortreffliche Monographie von G. Barger
"The Simpler Natural Bases", Longmans, Green and Co. London
1914 vor, welche dasselbe .A.rbeitsgebiet behandelt. lch hoffte
aber mit dieser neuen Darstellung nicht bloB auf einem mir lieb
gewordenen Gebiet nach Moglichkeit weiter zu arbeiten, sondern
auch durch eine iibersichtliche und vollstandige Zusammen
stellung Mch der einen oder anderen Richtung neue A.nregungen
zu geben. Wenn es mir moglich geworden, diese meine Absicht
trotz der groBen auBeren Schwierigkeiten - ich muBte mir alles
vorlesen lassen - auszufiihren, so verdanke ich es vor allem der
gewissenhaften und geduldigen Mitarbeit von Fraulein Ilse
SchrtJ,mm. Zu groBem Dank verpflichtet bin ich auch Herrn
Prof. Dr. M. Cloetta fUr die Durchsicht des pharmakologischen
Teiles, sowie meiner Frau und Herrn Dr. E. Hug fUr das Lesen
der }(orrekturen.
Basel, im Juni 1919.
M. Guggenheim.
Vorwort zweiten Auflage.
ZUl'
Trotzdem die VOl' drei Jahren ersehienene erste Auflage dieses
Buehes freundliehe Aufnahme und wohlwollende Beurteilung
gefunden hatte, war mil' bewuBt, daB es bei einer neuen Ausgabe
notig sein wiirde, zahlreiehe und zum Teil nieht unwesentliehe
Mangel zu beseitigen. Von dieser Erkenntnis geleitet sind ver
schiedene Kapitel einer tiefergreifenden Umgestaltung und Neu
bearbeitung unterworfen worden, die im allgemeinen darauf
gerichtet war, das ausgedehnte und mannigfaltige Material ein
heitlicher und ubersiehtlicher zu gruppieren. In der gleiehen
Absieht wurden aueh die fruher nach einzelnen Kapiteln geord
neten Literaturhinweise in ein einziges alphabetisehes Verzeiehnis
zusammengefaBt. Die in der Zwischenzeit erschienenen ein
sehlagigen VerOffentliehungen haben bis Anfang 1923 Beruck
siehtigung gefunden. Bei all dieser Arbeit hat Fraulein G. Maul
betseh mit viel FleiB und anerkennenswerter Ausdauer mit
geholfen. Wenn aber die zweite Auflage frei ist von zahlreiehen,
sinnstorenden Fehlern und Ungenauigkeiten, wenn die Literatur
zitate fast durchwegs an. Hand der Originale berichtigt wurden,
so verdanke ieh dies allein dem auBerordentlichen Entgegen
kommen von Professor G. Barger in Edinburg, welcher dureh
eine sorgfaltige und eachverstandige Korrektur dem Werke,
das seinen "Simpler Natural Bases" naehgefolgt und naehgebildet
war, die wertvollste Hilfe angedeihen lieB.
Basel, im Juni 1923.
M. Guggenheim.
lnhaltsvrrzeichnis.
Seite
Einleitung . . . 1-27
Entstehung biogener Amine . . . . . . . . . 2
Die biogenen Amine in der Pflanzen· und Tierwelt 6
Biogene Amine und Faulnis. . . . . . . 8
Biogene Amine in der Pathologie . . . . . . 12
Chemisches Verhalten der biogeuell Amine . . 14
Isolierung und Trennung der biogenen Amine . 19
Einteilung der biogenen Amine . . . . . . . 25
I. Gruppe: Die Alkylamine . . . . . . . . . . 28--- 55
• Methylamin 30, Di- und Trimethylamin 32, Trimethyl
aminoxyd, Athylamin 34, Diiithyl-, Triathyl-, Propyl-,
Butylamin 35, Amylamin 37, Rexylamin 38.
Biocheinisches Verhalten der Alkylamine . . . . . . 39
Pharmakologisches Verhalten der Alkylamine . . . . 42
Eigenschaften und Salze, Nachweis und Isolierung der
Alkylamine . . . . . . . . . . . . 48
II. Gruppe: Die Alkanolamine (Alkamine) ...... . 55--110
Aminoathylalkohol (Colamin) und Cholin . . . . . . 56
Biochemisches Verhalten von Aminoathylalkohol und Cholin 66
Pharmakologisches Verhalten von Aminoathylalkohol, Cholin
und Romocholin . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Eigenschaften und Salze, Nachweis und Isolierung von
Cholin und Colamin . . . . . . . . . . '. . . . . . 78
Muscarin ..................... . 90
Fliegenpilzmuscarin 90, Betainaldehyd 97, Choliniither
und -ester 99, Eigenschaften und Salze von natiir·
lichem und kiinstlichem Muscarin und Cholinester 100.
Rohere Alkanolamine. . . . . . . . . . . 107
Neoain, Glukosamin 109, Sphingosin 110.
III. Gruppe: nie Neuringruppe ....... . 110-120
Neurin 111, Vinylamin, Allylamin 119, Aschamin 120;
IV. Gruppe: Die Diamine. . 120-144
Putrescin und Cadaverin 122
Ornithin .... . 129
Lysin ........ . 131
Eigenschaften und Salze, Nachweis und Isolierung der
Diamine und Diaminocarbonsauren 138
V. Gruppe: Die Guanidinoverbindungell 144-196
Arginin ....... 144
Kreatin und Kreatinin . . . . . . 157
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
Guanidin, Methylguanidin und Agmatin . . . . . . . . 175
Biochemisches und pharmakologisches Yerhalten der Guani-
dinbasen .................... . 181
Eigenschaften und BaIze, Nachweis und Bestimmung von
Guanidinderivaten . . . . . . 185
VI. Grullpe: Die Imidazolverbindungell 196-235
Imidazolylathylamin (Histamin) 199
Histidin . . . . . . . . . . . . 205
Carnosin (iJ-Alanylhistidin) 209
Biochemisches Verhalten der Imidazolderivate 211
Pharmakologische" Vel'haIten der Imidazolderivate 215
Eigenschaften und BaIze, Bestimmung und Nachweis von
ImidazoIderivaten . . . . . . . . . . 226
VII. Grnppe: Die Betaine und w·Aminosiiurl'n . 236-266
Die a-Betaine . . . . . . . . . . . . . 239--250
Glykokollbetain 239, Histidinbetain 241, Ergothionein,
Hypaphorin 242, Myokynin, Btachydrin 243, Beto-
nicin und Turicin 244, Pyrrolidin und N l\IIethyI-
p}Tl'olin 241i, Galegin, TrigoneIlin 246, Pyridin,
Methylpyridiniumhydroxyd 248. y-Picolin, Piperidin
249.
w-Betaine und w-Aminosauren. . . . . . . . . . . . . 250-253
Carnitin, y-Butyrobetain, Reduktonovaill 251, a-Amino
valeriansaure 252, ,--Leucin, ji-Homobetain 25:~.
Biochemisches Verhalten del' Betaine, des Piperidins und des
PVl'idins . . . . . . . . . . . . .. . .... 25:3
Phar~akologisches Verhalten der Betaine, des Pipel'idins
und des Pyridins . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Eigenschaften und BaIze, Nachweis und IsolicJ'ullg von
Betainen und w-Aminosauren. . . . . . . 260
VIII. Gruppe: Phenylalkyl. und Phenylalkanolamine . 267-331
PhenyIathyIamill, Ephedrin . . . 273
p-OxyphenyIathylamin, Hordenin . . . . . . 280
Adrenalin . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Biochemisches Verhalten der Phenyl alkylamine 288
Pharmakologisches Verhalten und phYBiologisches Verhalten
der Phenylalkylamine . . . . . . . . . . . . . 292
Eigenschaften nnd BaIze, Nachweis und Isolierung der
Phenylalkylamine . . . . . . . 32:3
IX. Gruppe: Das Indoliithylamill . . . . . :331-337
Biogene Amine unbekannter Konstitution . :337-354
Das Hypophysenprinzip . 338
Das Bchilddrtisenp'inzijJ 347
Literaturverzeichnis . . . . . 355-466
Sachverzeichnis. . . . . . . 467-472
Nachtriige und Berichtigungen 473-474
Einleitung.
Die Biochemie hat sich bemiiht, die analytisch ermittelten
stickstoffhaltigen Produkte des Pflanzen- und Tierreichs in wenige,
durch speziflsche physiologische Funktionen gekennzeichnete
Gruppen einzureihen. In der Tat gelingt es ohne Schwierigkeiten,
aIle bisher aufgefundenen Stickstoffderivate in die Klassen der
EiweiBkorper, der Phosphatide und Nucleinsauren zu ordnen oder
sie zu diesen als Bausteine oder Stoffwechselendprodukte in Be
ziehung zu bringen. Die eingehendere Forschung verband aber
nicht bloB diese groBen Etappen durch das Studium der Zwischen
reaktionen und durch die Isolierung intermediarer Stoffwechsel
produkte, sondern sie brachte auch die Erkenntnis,daB diesen
Zwischenstufen nicht immer nur die passive Rolle einer Dbergangs
station zukommt, sondern d~B sie imstande sind, die Stoffwechsel
prozesse und die gesamten Lebensvorgange in fundamentaler Weise
zu beeinflussen.
Vom biologischen und chemischen Gesichtspunkte aus laBt
sich nun eine Reihe solcher intermediarer Stickstoffprodukte in
eine Gruppe zusammenfassen, die in dem vorliegenden Buche kurz
mit dem Namenbiogene Amine bezeichnet werden sollen. Diese
vielleicht wenig charakt,erisierende Bezeichnung muBte deshalb
gewiihlt werden, weil sich fUr die in Betracht kommenden Ver
bindungen weder auf physiologischer noch auf chemischer Grund
lage eine definiertere Benennung finden laBt. Wiewohl die groBere
Zahl der in· Frage kommenden Substanzen nachgewiesenermaBen
im engen Zusammenhang mit dem EiweiB und den EiweiBbau
steinen steht, so daB sich fur diese der friiher vorgeschlagene Name
proteinogene Amine rechtfertigen lieBe, so ist es doch kaum
richtig, samtlichen hierher gehorigen Substanzen eine direkte
Beziehung zu den EiweiBkorpern zuzuschreiben.
Ebensowenig laBt sich auf chemischer Basis eine einheitliche
und naher bezeichnende Nomenklatur fur aIle hier in Betracht
kommenden Substanzen finden. Die biogenen Amine sind sowohl
primire, wie sekundare, tertiare und quaternare Amine, welche der
Guggenheim, Amine. 2. Auf). 1
2 AlIgemeiner TeiI.
aliphatischen, fettaromatischen oder heterocyclischen Reihe ent
stammen. Das einzige allen Gliedern Gemeinsame ist eine auf
die Gegenwart einer oder mehrerer Aminogruppen beruhende, mehr
oder weniger ausgesprochene basische Natur, welche ihnen graBten
teils analoge physikalisch-chemische Eigenschaften, Laslichkeits
und Fallungsverhiiltnisse verleiht. Die verschiedenen Substanzen
werden deshalb schon rein methodisch in unmittelbanin Konnex
gebracht, so daB sich bereits aus diesem Grunde eine gemeinsame
und umfassende Bearbeitung rechtfertigt.
Die biologische Bedeutung der einzelnen Substanzen ist ja
sicher eine sehr verschiedene. Lebenswichtige Bausteine finden
sich neben Stoffwechselendprodukten, Substanzen von graBter
chemischer Reaktionsfahigkeit, welche schon durch Luftsauerstoff
oder durch Erhitzen in waBriger Lasung verandert werden,
neben solchen, die gegeniiber den oxydativen und reduzierenden
Kraften pflanzlicher und tierischer Organismen fast indifferent
erscheinen, auBerst aktive Prinzipien, die noch in graBter Ver
diinnung vitale Reaktionen auslasen, neben solchen, die auch
noch in konzentrierteren Lasungen kaum eine merkliche Wirkung
ausiiben. Nicht seIt.en trifft man alle diese Vbergange in einer
und derselben homologen Reihe. Um so verlockender und aus
sichtsreicher erscheint es, diese Mannigfaltigkeit einheitlich zu
bearbeiten und an den zum Tell einfachen chemischen Sub
stanzen die GesetzmaBigkeiten zu studieren, die zwischen physio
logischer Wirkung und chemischer Konstitution bestehen.
Entstehung biogener Amine.
Die mehr oder minder ausgepragte Basizitat, welche die allen
biogenen Aminen gemeinsame Eigenschaft darstellt, beruht auf
der Anwesenheit einer primaren, sekundaren, tertiiiren oder qua
ternaren Aminogruppe, welche an einen aliphatischen, fettaromati
schen oder heterocyclischen Kohlenwasserstoffrest gebunden ist.
Die Blldung solcher Amine in der Natur erfolgt entweder durch
Synthese oder durch Abbau.
Wir bezeichnen die Entstehung eines biogenen Amins als
synthetisch, wenn Ammoniak in ein stickstoffreies oder nicht
basisches Molekiil eintritt, ihm so die Grundeigenschaft der biogenen
Amine, die Basizitat, verleihend. 1m wesentlichen handelt es sich
dabei um die Verbindung eines Alkyl- oder Phenylalkylrestes mit
Entstehung biogener Amine. 3
Ammoniak, das als Niihrstoff oder als Produkt des regressiven
EiweiBabbaues den synthetisierenden Zellen zur Verfiigung steht.
Wenn man die biochemischen Verhaltnisse beriicksichtigt, ist diese
Vereinigung nach zwei verschiedenen chemischen Vorgangen mog
lich, je nachdem man in einem Alkohol oder Aldehyd die in Reaktion
tretende stickstoffreie Komponente erblickt. Nach der ersteren
Annahme vollzieht sich die Bildung des Amins nach der einfachen
Gleichung:
R· OH + NBs = R . NBs + H20
AJkohol Aurrrln
Die zweite Annahme setzt die Bildung eines intermediaren Additions
produktes, eines Aldehydammoniaks (Hydramins) voraus, aus
welchem dann durch einen reduktiven Vorgang das biogene. Amin
hervorgeht<.
H /NH2+Hs
R'C~ o +NBs~ R· CH, -------+R·CHa· NH2+HaO
'OH
AJdehyd Hydramin Aurrrln
vergl. auch S. 8.
Es ist noch unentschieden, welche der beiden synthetischen Bil
dungsweisen yom biologischen Gesichtspunkte aus die wahrschein
Hchere ist, da sowohl Alkohole wie Aldehyde im Stoffwechsel der
Pflanzen und Tiere intermediar auftreten. Chemische Analogien
besitzen wir fiir beide Reaktionen. DaB sich Methylalkohol und
Ammoniumchlorid bei hoherer Temperatur (3000). unter Bildung
von Methylamin vereinigen konnen, ist schon von Berthelot
beobachtet, worden. Die Vereinigung des Aminrestes mit dem
Alkohol-Radikal wird durch katalytische Krafte erleichtert. So
entsteht aus Benzylalkohol und Ammoniak beim tiberleiten iiber
Thoroxyd bei 300-350° Benzylamin (Sabatier und Mailhe):
C6H •. CHa· OH + NBs = C6H •. CHa . NBs + HaO
Das anorganische Oxyd Wllkt bei diesem Vorgang als Katalysator,
vielleicht unter intermediarer Esterbildung (vgl. auch Turner
und Howald).
Eine zweite MogHchkeit, die Entstehung eines Amins aus
Aldehyd und Ammoniak, illustriert die Darstellung von Methyl
amin aus Formaldehyd und Ammoniak (Brochet und Cambierj
Werner). <
NBa+H
HCHO+NB8~HCH ~CH3·NBa+H20
OH
Formaldehyd AJdehyd- Methylamin
ammoniak
I'"