Lexikon der Alkaloide C


Colchicin

3D-Darstellung von Colchicin

Andere Namen: Kolchizin, Colchizin (Schreibweisen veraltet), Colchineos, Colcin, Colgout, Coluric; (S)-N-(5,6,7,9-Tetrahydro-1,2,3,10-tetramethoxy-9-oxo-benzo-(a)-heptalen-7-yl)acetamid
lat.: Colchicinum
engl.: colchicine

CAS-Nr.: [64-86-8]

EG-/EINECS-Nr.: 200-598-5

Vorkommen: Colchicin ist vor allem bekannt als das Hauptalkaloid (und damit der Hauptträger der giftigen Wirkung) der einheimischen Herbstzeitlose, Colchicum autumnale L. (auch Wiesensafran oder Meadow saffron genannt, Familie der Liliengewächse, Liliaceae). Weiterhin aufgefunden in Knollen der tropischen Pflanzengattung Gloriosa (einige Arten sind hierzulande als Zierpflanzen bekannt, z.B. die Prachtlilie Gloriosa superba). Die Alkaloide der Colchicin-Gruppe umfassen etwa 40 Vertreter; ihr Vorkommen in der Natur ist beschränkt auf einige Gattungen der Familie Liliaceae.

Chemische und physikalische Kenndaten

Summenformel: C22H25NO6

Strukturformel:

Strukturformel Colchicin

Molekülmasse/Mr: 399,43 g/mol

Optische Drehung:

[a]D 17°C -121° (c=0,9 in Trichlormethan)
[
a]D 20°C -235 bis –250° (gemessen in ethanol. Lösung: 50 mg S./10 ml Ethanol 96%)

Schmelzpunkt/Fp: 155 bis 157 °C (Optisch aktive Form); 277 bis 279 °C (Racemat)

pK-Wert bei 20 °C: 12,35

pH-Wert 0,5%ig: 5,9 (5,0 bis 7,0 DAB 8; 0,5 g Substanz in Wasser zu 10 ml gelöst)

Löslichkeit: mäßig löslich in Wasser (1 g C. in ca. 22 bis 25 ml Wasser), gut löslich in Ethanol und in Trichlormethan, schwer löslich in Benzol (1 g C. in 100 ml Benzol), sehr schwer löslich in Diethylether (1 g C. in 220 ml Ether), praktisch nicht löslich in Petrolether.

Reaktivität: Wegen der Acetylierung der Aminogruppe reagiert C. in wäßriger Lösung nicht alkalisch. In saurer wäßriger Lösung erfolgt leicht Hydrolyse zu Colchicein. Die Substanz wird (insbesondere in Lösung) bei Lichteinwirkung dunkler; setzt man sie UV-Licht aus, bilden sich sog. Lumiderivate des Colchicins (a-, b- und g-Lumicolchicin)

Beschreibung

Reines Colchicin kommt vor in Form von feinen, nadel- bzw. säulenförmigen, gelblichen Kristallen, als amorphes Pulver oder als hellgelbe Schuppen. Die Substanz ist nahezu geruchlos und schmeckt bitter (Anm.: Die Geschmacksprobe verbietet sich aufgrund der hohen Giftigkeit!). Die Handelsware enthält in der Regel noch Reste der Lösungsmittel Chloroform, Ethylacetat und Wasser, die aus der Herstellung stammen.

Identitätsreaktionen

0,5 ml einer 0,5%igen Lösung (m/V) in gereinigtem Wasser werden mit 0,5 ml verdünnter Salzsäure R und 0,15 ml Eisen(III)-chloridlösung R 1 versetzt. Die Lösung ist gelb gefärbt. Nach 30 s langem Erhitzen zum Sieden entsteht eine dunkelgrüne Färbung. Nach dem Abkühlen werden 2 ml Chloroform R zugesetzt. Wird die Mischung geschüttelt, färbt sich die organische Phase grüngelb (Ph.Eur.97) – Erklärung: Durch Spaltung der Enolethergruppierung des Colchicins findet Hydrolyse zu Colchicein und Methanol statt. Colchicein bildet einen stark gefärbten, für Tropolonderivate typischen Eisenkomplex (Reaktion von ZEISEL).

Etwa 30 mg Substanz werden in 1 ml Ethanol 96% R gelöst. Werden 0,15 ml Eisen(III)-chlorid-Lösung R 1 zugesetzt, entsteht eine braunrote Färbung (Ph.Eur.97). Erklärung: In konzentrierter ethanolischer Lösung reagiert Colchicin mit Eisenchloridlösung unter Rotbraunfärbung. Neutrale wäßrige Lösungen des Stoffes zeigen diesen Effekt nicht.

Nachweis des N-Acetylrestes durch Verseifen mit Phosphorsäure in der Hitze (HELV. 1971)

Beim Erhitzen mit Natriummethylat (NaOCH3) macht Colchicin eine Benzilsäureumlagerung mit nachfolgender Wasserabspaltung durch, wobei der Tropolonring zu einem Benzolring verengt wird:

Allocolchicin

Geschichtliches, Namensgebung

Das Reinalkaloid wurde von PELLETIER und CAVENTOU im Jahre 1819 entdeckt. Die Wirkung des Herbstzeitlosengiftes war natürlich schon viel früher bekannt, denn die markanten Blüten der „Herbstvergessenen" riefen bald das Interesse der Kräuterkundigen hervor. Allerdings hat die mit dem Mittel stümperhaft und überdosiert durchgeführte Behandlung von Gicht, Rheuma und Wassersucht durch „Quacksalber" damals viel Unheil angerichtet. In seiner „Sympathiemedizin" warnt der zeitgenössische Kräuterarzt BOCK:

Wiewol diese wurtzel und blumen etwas nütz seynd

allerlei leuß darmit zu vertreiben

so ist doch dagegen mehr schadens zu besorgen –

wa man diese wurtzel in leib brauchen wolt.

Hie seien alle gewarnet

so pilulas componieren für das Podagra

das sie gemelter wurtzel nit mehr nehmen

wie bißher aus onverstand geschehen ist.

Anm.: Podagra: Gicht; gemelter: erwähnte

Die endgültige Konstitutionsfestlegung des Tropolonabkömmlings ist DEWAR und NOZOE zuzuschreiben (1943-1945), nachdem durch Vorarbeiten von WINDAUS und COOK schon weitgehende Klarheit über die Struktur geschaffen worden war. Die Totalsynthese erfolgte unabhängig voneinander durch amerikanische, japanische und schweizerische Arbeitsgruppen (1959), die erste stammt von ESCHENMOSER.

Man bezeichnete schon in der Antike Ephemeron, die Zauberpflanze der Medea, mit dem Namen kolchikon. Mit ihr vermochte man den Drachen, der das Goldene Vlies bewachte, einzuschläfern. Allerdings scheint Ephemeron nicht mit der Herbstzeitlosen identisch zu sein.

Gewinnung

Durch mehrfache Extraktion unzerkleinerter Herbstzeitlosensamen mit heißem, 90%igem Ethylalkohol. Die Extraktfraktionen werden danach vereinigt und das Lösungsmittel schonend abgedampft. Der entstehende Rückstand wird zur Abtrennung von Fett- und Harzstoffen mit Wasser angerührt und filtriert. Aus dem Filtrat wird das Alkaloid mehrfach mit Chloroform ausgeschüttelt, das organische Lösungsmittel im Wasserbad abgedampft (Rückgewinnungseinrichtung vorsehen!) und der verbleibende Rückstand erneut mit Wasser aufgenommen. Die Ausschüttlung mit Chloroform wird wiederholt, was nach erneutem Einengen sog. Chloroform-Colchicin ergibt. Daraus wird das Chloroform durch Kochen mit Wasser vertrieben. Nunmehr kann im Vakuum eingedampft und das zurückbleibende Reinprodukt in flacher Schicht auf Glasplatten endgültig getrocknet werden. Die letzten Reste von Lösungsmitteln werden vom Colchicin hartnäckig festgehalten, daher die aufwendige Prozedur.

Pharmakologische Eigenschaften

Der Naturstoff ist ein starkes Mitosegift, denn er verhindert die Ausbildung des mikrotubulären Systems und des Spindelapparates der Zellen im Verlauf der Zellteilung. Das Alkaloid "fixiert" damit die Zellteilung in der Metaphase, was in der Zytodiagnostik praktisch genutzt werden kann (Bestimmung von Abweichungen von der normalen Chromosomenstruktur und -anzahl). Die maximale Hemmung wird nach etwa 10 Stunden erreicht, sie beruht auf der Hemmung der Polymerisierung von Proteinen, die zur Spindelbildung erforderlich sind.

Es ist auf diese Weise möglich, Pflanzenrassen mit erhöhter Chromosomenzahl (à sog. Polyploidisierung, Colchicin beeinflußt nicht die Chromosomenteilung!) und Riesenwuchs auf künstlichem Wege zu erzeugen. Die Substanz wird daher in der botanischen Forschung und Pflanzenzüchtung eingesetzt.

Eine Vergiftung führt beim Menschen u.a. zur Beeinträchtigung der Leukozytenbeweglichkeit und der Phagozytose, zur Schädigung von Nervenzellen, zu Störungen der sensiblen Nervenfunktion (zunächst Erregung, später Lähmung) und zur Lähmung des Vasomotorenzentrums. Die beobachteten Symptome reichen von Durstgefühl, Übelkeit, heftigem Erbrechen, Schluckbeschwerden über massive Magen-Darm-Beschwerden mit Koliken (hämorrhagische Enteritis) und blutige, schleimige (choleraähnliche) Durchfälle bis hin zu Blutdrucksenkung, Tachykardie, Temperaturabfall, Atemstillstand und Herzversagen (aufsteigende Lähmung der glatten und quergestreiften Muskulatur). Die Vergiftung tritt mit einer Latenzzeit von 2 bis 6 Stunden auf und ist sehr tückisch, da es sogar nach einer (sehr langsamen) Erholungsperiode zum erneuten Auftreten der schweren gastrointestinalen Symptomatik kommen kann.

Colchicin wird in der Medizin als wirksames Medikament zur Therapie bzw. Vorbeugung des akuten Gichtanfalls eingesetzt; es wirkt hierbei entzündungshemmend und schmerzstillend. Dieser Effekt ist folgendermaßen erklärbar: Die Beweglichkeit der Leukozyten, die in den Gichtherd einwandern, wird durch Colchicin eingeschränkt. Dadurch kommt eine Hemmung der Phagocytose der Urat-Kristalle zustande, wobei der dann ansteigende pH-Wert die Löslichkeit der Kristalle erhöht und damit eine Eliminierung aus dem betroffenen Gewebe ermöglicht. Auch unterbleibt der normalerweise stattfindende Zerfall der Leukozyten nach der Phagozytose (und damit die Entzündungswirkung der Zerfallsprodukte). Der Harnsäureblutspiegel sowie die Harnsäureausscheidung mit dem Urin wird dagegen meist nicht beeinflußt. - Die Ausnutzung der mitosehemmenden Eigenschaft von Colchicin in der Krebstherapie ist versucht worden, doch die allgemeintoxische Wirkung des Alkaloids erwies sich als zu hoch. Man kann jedoch den Wirkstoff Demecolcin (N-Desacetyl-N-methyl-colchicin, Handelspräparat: Colcemid ®) verwenden, welcher bei gleicher zellteilungshemmender Wirkung etwa 40mal weniger giftig ist. Haupteinsatzgebiet ist die Behandlung der myeloischen Leukämie sowie äußerlich bei gutartigen oder neoplastischen Zellwucherungen auf der Haut (spitze Kondylome, Basaliome u. dgl.).

Gefahrenhinweise/Sicherheitsratschläge

SEHR GIFTIG T+ Sehr giftig.

R 26/28

Sehr giftig beim Einatmen und Verschlucken

R 40

Irreversibler Schaden möglich

(S 1/2) Unter Verschluß und für Kinder unzugänglich aufbewahren

S 13

Von Nahrungsmitteln, Getränken und Futtermitteln fernhalten

S 45

Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt zuziehen (wenn möglich dieses Etikett vorzeigen)

Erste Hilfe-Maßnahmen

Da es sich um einen hochwirksamen Giftstoff handelt, müssen Hilfsmaßnahmen sehr schnell und umsichtig ergriffen werden. Im Vergiftungsfall sofort Notarzt alarmieren.

Maßnahmen bei akuter Vergiftung: Durch Gabe von 10%iger Kochsalz- oder Natriumsulfatlösung sofort Erbrechen hervorrufen, Gabe von Natriumsulfat und gepulverter Medizinalkohle. Warmen Tee oder Kaffee in kleinen Schlucken trinken lassen. Schocklagerung, Wärmezufuhr. Dem Arzt chemischen Stoff und durchgeführte Maßnahmen angeben.

Hinweise für den Arzt: Magen- und Darmreinigung, Elektrolytersatz, Spasmolytika – cave Opiumpräparate!, da Colchicin über den Darm ausgeschieden wird, periphere Kreislaufmittel.

Klinik: Magenspülung mit burgunderfarbiger Kaliumpermanganatlösung, wiederholte Gabe von 10 g Carbo medicinalis, Elektrolytsubstitution, Acidoseausgleich mit Natriumhydrogencarbonat (Urin-pH 7,5), Plas-ma(expander)gabe, bei Krämpfen Diazepam i.v. , Antiemetikum Triflupromazin, gegen Darmspasmen Atropin (2 stdl. 1 mg s.c.), ggf. Intubation und Sauerstoffbeatmung. Liquordruck kontrollieren.

Rechtliche Vorschriften

Gefahrstoffverordnung, EG-Index-Nr. 614-005-00-6 (Nennung in der Liste der gefährlichen Stoffe und Zubereitungen nach § 4a der GefStoffV und Einstufung des Stoffes und seiner Zubereitungen als sehr giftig, Kennbuchstabe T+)

Giftklasse 1* der Schweizer Giftliste (äusserst giftige Stoffe mit canzerogenem, teratogenem oder mutagenen Potential)

Wassergefährdungsklasse: Deutsche WGK 3 (stark wassergefährdend)

RID/ADR: UN 1544 6.1/90a

Colchicin, seine Salze und Derivate/Colchicosid und seine Derivate: Verbotene Stoffe der Anlage 1 zu § 1 der Verordnung über kosmetische Mittel (Kosmetik-Verordnung) v. 07.10.1997, Nrn. 102 und 103

Colchicumalkaloide, auch hydrierte und ihre Salze unterliegen bei arzneilicher Verwendung der Verordnung über verschreibungspflichtige Arzneimittel v. 30.08.1990 (Nennung in der Anlage).

Colchicinum: Monographie der Kommission D

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