This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

756 S. HUNECK UND J. SANTESSON

Herrn Prof. Dr. G. S p i t e l l e r , Institut für Organische Chemie der Universität Göttingen, Göttingen, und Herrn Dr. R. T ü m m l e r , Forschungsinstitut M. v. Ardenne, Dresden-Weißer Hirsch, für die Aufnahme von Massenspektren, Herrn Prof. Dr. G. F o l l m a n n , Botanisches Museum, Berlin, für die Überlassung der

Z o p f sehen Thiophaninsäure und Herrn E. H u n e c k , Floh Thüringen, für seine Hilfe beim Sammeln der Flechte. J. S. dankt Herrn Prof. Dr. A. F r e d g a , Insti­tute of Chemistry- University of Uppsala, Uppsala, für die Förderung der Arbeit und die zur Verfügung ge­stellten Institutsmittel.

65. Mitteilung über Flechteninhaltsstoffe 1

Die Inhaltsstoffe von Lecidea carpathica (KOERB.) SZAT. und die Struktur des Thuringions, eines neuen Xanthons

Dr. Y a s u h i k o A s a h i n a , Prof. emer. an der Universität Tokyo, zum 89. Geburtstag am 16. April 1969in Hochachtung gewidmet

S ie g f r ie d H u n e c k

Institu t für Biochemie der Pflanzen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin,Halle/Saale (z. Z. Institut für Pflanzenchemie in Tharandt/Dresden) und

J o h a n S a n t e s s o n

The Institute of Chemistry, University of Uppsala, Uppsala

(Z. Naturforschg. 24 b, 756— 760 [1969] ; eingegangen am 7. Januar 1969)

Lecidea carpathica (KOERB.) SZAT. enthält neben Diploicin, Chloratranorin und Atranorin das neue Xanthon Thuringion, bei dem es sich um 2.4.7-Trichlor-1.6-dihydroxy-3-methcxy-8-methyl- xanthon handelt.

In Fortsetzung der chemotaxonomischen Untersu­chung der Flechtengattung Lecidea ACH. em. TH. FR. haben wir Lecidea carpathica (KOERB.) SZAT. auf ihre sekundären Inhaltsstoffe analysiert.

Lecidea carpathica (KOERB.) SZAT. aus der Sektion Elaeochromae TH. FR. und der Untersek­tion Carpathicae POELT ist eine graue Kruste auf Sandsteinen und verschiedenen anderen Silikaten und in Mitteleuropa relativ häufig2. Unser Unter­suchungsmaterial stammt von einer Sandsteinmauer bei Friedrichroda im Thüringer Wald (400 m ü. M.) und reagiert mit Kalilauge gelb.

Extraktion der Flechte mit Chloroform liefert ein Gemisch aus vier Substanzen, das auf Grund des unterschiedlichen Löslichkeitsverhaltens der einzel­nen Komponenten in Chloroform getrennt werden kann. Das Gemisch der in Chloroform leicht lös­lichen Verbindungen läßt sich durch fraktionierte Kristallisation aus Aceton weiter trennen. Der men­genmäßig geringere und leichter lösliche Anteil be­steht laut Dünnschichtchromatographie3 aus Atra­norin und Chloratranorin, der Hauptanteil aus einer

1 64. M itt.: S . H u n e c k u . J. S a n t e s s o n , Z. Naturforschg.24 b. 750 [1969].

2 J. P o e l t , Ber. bayer. bot. Ges. 34, 82 [1961].3 J. S a n t e s s o n , Acta chem. scand. 21, 1162 [1967].

Verbindung, die bei 231 —232 schmilzt und im Massenspektrum 4 Molekülpeaks bei m/e 422, 424, 426 und 428 zeigt, aus deren Intensitätsverhältnis das Vorliegen von 4 Chloratomen im Molekül folgt. Daraus und aus der Umsetzung mit Diazomethan zu einem Methyläther vom Schmp. 223 — 224° ergibt sich die Identität der Verbindung vom Schmp. 231 bis 232 mit Diploicin (1) .

1

Das in Chloroform schwerlösliche Produkt kristal­lisiert aus Essigsäureäthylester in gelben Nadeln vom Schmp. 278 — 279", zeigt das für Xanthone typische UV-Spektrum (Abb. 1 ), im IR-Spektrum eine Carbonylbande bei 1640/cm neben einer Hy- droxylbande bei 3450/cm , enthält Chlor und soll nach dem Fundort der Flechte in Thüringen Thurin­gion (2) genannt werden.

4 S . H u n e c k , C. D j e r a s s i , D . B e c h e r , M. B a r b e r . M. v. A r d e n n e , K. S t e i n f e l d e r u . R. T ü m m le r . Tetrahedron [London] 24,2707 [1968],

65. M ITTEILUNG ÜBER FLECHTENINHALTSSTOFFE 757

Sowohl das Elektronenstoß- als auch das Elektro- nenanlagerungs-Massenspektrum (Abb. 2) liefert im Bereich der Molmasse Linien bei m/e 374, 376, 378 und 380, aus deren Intensitätsverhältnis das Vor­liegen von 3 Chloratomen folgt. Daraus und aus der Elementaranalyse ergibt sich für 2 die Summen­formel C15H9C130 5 (3 7 5 ,6 ) . Das NMR-Spektrum von 2 in Hexadeuterodimethylsulfoxid beweist das Vorliegen einer aromatisch gebundenen Methyl­gruppe (Singulett bei 2 ,14 ppm ), einer Methoxyl- gruppe (Singulett bei 4 ,09 ppm) und eines aroma­tischen Protons (Singulett bei 6 ,98 ppm ).

Elektronenstoß-Massenspektrum von 3 bei mje 384, 386 und 388 entsprechen einem [M-H20 ] e - Ion, das im Elektronenstoß-Massenspektrum von 2 völlig fehlt. Mit Acetanhydrid-Schwefelsäure gibt 2 eine Diacetylverbindung (4) , deren Massenspek-

100

Abb. 1. UV-Spektren von Thuringion (2) und Thuringion- dimethyläther (3) in Methanol.

Abb. 3. Elektronenstoß- und Elektronenanlagerungs-Massen- spektrum von Thuringiondim ethyläther (3).

tren (Abb. 4) die geforderten Molmassenpeaks bei m/e 458, 460 und 462 zeigen. Die Signale im NMR- Spektrum von 4 (Abb. 5) sind wie folgt zuzuord­nen: 2,37 und 2,47 ppm: 2 CH3C 0 2-, 2 ,76 ppm: 1 CH3-, 4 ,04 ppm: 1 CH30 - und 6,90 ppm: 1 aro­matisches H.

Abb. 2. Elektronenstoß- und Elektronenanlagerungs-Massen- 100 spektrum von Thuringion (2). 2̂

2 läßt sich mit Diazomethan zu einem Dimethyl­äther (3) methylieren, dem laut Massenspektrum(Abb. 3) und Elementaranalyse die SummenformelC17H13C130 5 (403 ,6) zukommt. Die Hauptpeaks im

Abb. 4. Elektronenstoß- und Elektronenanlagerungs-Massen- spektrum von Diacetylthuringion (4).

Aus dem bisher Dargelegten, aus biogenetischen Überlegungen sowie der Tatsache, daß 2 mit Na­

758 S. HUNECK UND J. SANTESSON

t> 5 4 3 PPM 2

Abb. 5. 60 MHz NMR-Spektrum von Diacetylthuringion (4) in Deuteroehloroform.

triumhypochlorit keine Färbung gibt, folgt für 2 die Struktur A mit zunächst noch unbekannter Stel­lung der Chloratome. Da, wie oben gezeigt, im Elek- tronenstoß-Massenspektrum von 2 das [M-H20 ] ®- Ion fehlt und laut B u d z ik i e w i c z et al. 5 und A n t o - NACCIO et al . 6 nur 1-Methoxyanthrachinone bzw.1-Methoxyxanthone M-H20- und M-OH-Peaks ge­ben, muß sich die Methoxylgruppe in Stellung 3 be­finden.

3—CI 1 — H

Der Vergleich des NMR-Spektrums von Thurin- gion mit den Spektren anderer X anthone7-10 zeigt, daß das aromatische Proton in 2 entweder Stellung5 oder 7 einnehmen muß.

Protonen an den C-Atomen 2 und 4 geben Si­gnale im Bereich zwischen 6,2 und 6,5 ppm, wäh­rend Protonen an den C-Atomen 5 und 7 zwischen

6,8 und 7,0 ppm absorbieren. Die gleiche Folge­rung ergibt sich aus den NMR-Spektren von Artho- thelin 11 und einigen Derivaten. Arthothelin ist mit 2.4.7 - Trichlor -1 .3 .6 - trihydroxy - 8 - methyl - xanthon identisch 12 und zeigt ein Protonensignal bei 6 ,79 ppm. Im 3.6-Dimethoxy-Derivat liegt das Signal bei 6,75 ppm und im l-Acetoxy-3.6-dimethoxy-Derivat bei 6,71 ppm, während das Proton im 1.3.6-Tri- acetylarthothelin bei 6,93 ppm absorbiert13. Der endgültige Beweis für die 5-Stellung des aromati­schen Protons wird durch die Alkalischmelze von Arthothelin erbracht, in der sich l-Chlor-2.4-dihy- droxy-6-methyl-benzol dünnschichtchromatographisch nachweisen läßt. Arthothelin liefert bei der partiel­len Methylierung mit Diazomethan bei — 10° Thu- ringion 12. Damit ergibt sich schließlich für Thurin- gion die Struktur 2, für Thuringiondimethyläther3 und für Diacetylthuringion 4.

H Ct

2: R = H, 3 :R = CH3 , 4 : R = COCH3 .

Die wichtigsten Peaks in den Massenspektren von2, 3 und 4 können nach folgenden Fragmentie­rungsschemata (Schema 1, 2 und 3) zugeordnet wer­den.

Experim entelles

Aufarbeitung von Lecidea carpathica (KOERB.)SZAT.

174,0 g Lecidea carpathica (KOERB.) SZAT. (im November gesammelt) werden bei 70 ̂ getrocknet, ge­mahlen und 12 Stdn. mit Chloroform extrahiert. Der Extrakt wird auf 40 ml eingeengt, das ausgeschiedene Produkt (P) abgesaugt, mit Chloroform gewaschen und das Chloroform-Filtrat eingedampft. Der Rück­stand wird dreimal aus Aceton umkristallisiert und liefert 520 mg (0,3%) Diploicin (1) in farblosen Pris-

5 H. B u d z i k i e w i c z , C. D j e r a s s i u . D . H. W i l l i a m s , Mass Spectrometry of Organic Compounds, Holden-Day, San Francisco 1967.

6 L. D. A n t o n a c c i o . G. M. S t e f a n i . O. R. G o t t l i e b u . M. T. M a g a l h a e s , A n . A c a d , b ra s i l . Ci. 37, 231 [1965].

7 O. R. G o t t l i e b , M. T a v i e r a M a g a l h a e s , M. C a m e y , A. A. L i n s M e s q u i t a u . D. De B a r r o s C o r r e a , T e t r a h e d r o n [ L o n d o n ] 22. 1777 [1966],

8 B. J a c k s o n , H. D. L o c k s l e y u . F. S c h e i n m a n n , J. ch em .S o c . (C) [ L o n d o n ] 1966. 178.

9 L. J. H a y n e s u . D. R. T a y l o r . J. chem. Soc. (C) [Lon­don] 1966, 1685.

10 S. H a r p e r u . R. M. L e t c h e r . Proc. Trans. Rhodesia Sei. Ass. 51. 156 [1966].

11 S . H u n e c k u . G. F o l l m a n n , Z. Naturforschg. 22 b, 461[1967],

12 J. S a n t e s s o n , Ark. Kemi, im Druck.13 J . S a n t e s s o n , Ark. Kemi, im Druck.

65. M ITTEILUNG ÜBER FLECHTENINHALTSSTOFFE 759

f 374,376,378,380

I

^ 359,361,363

I

331,333,335

•e CH3 9 OAe

a X ; o fA c O ^ - ^ O OCHj

OAt

[ M - H C (]°

338,340,342

-^416,418,420

j-C H jC O

£-415,417,419

- C I -

-§• 3 8 0,382

-C H ,C O

f - 338,340

£ 458,460,462

| -C H 2CO

■^443,445,447

| - c h 2co

■g*-4 01,403,40 5

Schcma 1. Fragm entierung von Thuringion (2).

men vom Schmp. 23 1 —232°. Eine Probe gibt bei der Umsetzung mit Diazomethan in Äther Diploicinmethyl- äther, aus Aceton Nadeln vom Schmp. 223 — 224°.

Die Mutterlaugen von der Diploicin-Kristallisation werden eingedampft und der Rückstand aus Äthanol- Chloroform umkristallisiert: 1,1 g (0,6%) Gemisch aus Chloratranorin und Atranorin vom Schmp. 204 — 210°.

Das in Chloroform schwerlösliche Produkt P wird aus Essigsäureäthylester-Äthanol umkristallisiert und liefert 450 mg (0,25%) Thuringion (2) in gelben Na­deln vom Schmp. 278 — 279° und dem Rf-Wert 0,70 (Kieselgel G, Pastuska-Gemisch, nach Einwirkung von Ammoniakdämpfen im UV gelber Fleck).

Schema 3. Fragm entierung von Diacetylthuringion (4).

C15H9C130 5 (375,6)Ber. C 47,95 H 2,41 CI 28,33 OCH3 0,83,Gef. C 48,02 H 2,44 CI 28,30 OCH3 0,86.

IR (in KBr) : 720, 742 (st), 750, 782, 830, 850, 867 (st), 928 (st), 982 (st), 1030, 1112 (st), 1170 (st), 1205 (st), 1230 (st), 1262 (st), 1300, 1310, 1360, 1380, 1430 (st), 1470, 1500, 1552 (st), 1598 (st, CO-chelat.), 1640 (CO-frei) und 3450/cm (st, OH) ;

UV (in Methanol), /max (löge): 246 (4,53), 314 (4,18), 356 nm (4,01); plus NaOH: 340 (4,54), 288 (4,06), 326 (4,13) und 375 nm (4,25).

Thuringion ist in Sodalösung und konz. Schwefel­säure mit gelber Farbe löslich, färbt sich mit Eisentri- chlorid-Lösung braun, gibt jedoch mit Natriumhypo­chlorit keine Farbveränderung.

Thuringiondimethyläther (3)

10 mg 2 werden mit 20 ml ätherischer Diazomethan- lösung und 20 Tropfen Methanol 4 Tage bei Raum- Temp. aufbewahrt; das überschüssige Diazomethan wird mit einigen Tropfen Essigsäure zerstört, die äthe­rische Lösung mit Wasser und 2-proz. Natronlauge ge­waschen, mit Natriumsulfat getrocknet und einge­dampft: nach Kristallisation aus Eisessig farblose Na­deln vom Schmp. 202 —2033, die sich nicht mehr mit Eisentrichlorid färben. Das Methylierungsprodukt eines zweiten Ansatzes schmolz nach Sublimation bei 0,01 Torr bei 1 9 7 -1 9 8 ° .

Jr 384,386,388,390 374,376,378

Schema 2. Fragm entierung von Thuringiondimethyläther (3)

£ 402,404,406,408

- h , o / - Xco

M -C H ,

5- 387,389, 391,393

760 G. JURZITZA

C17H13C130 5 (403,6)Ber. C 50,60 H 3,25 CI 26,34,Gef. C 50,58 H 3,21 CI 26,30.

UV (in Methanol), / max ( logt) : 246 (4,60), 302 (4,23) und 340 nm (3,79) (Schulter).

D ia cety lth u rin g io n (4)

10 mg Thuringion werden in 30 ml Acetanhydrid mit 1 Tropfen konz. Schwefelsäure versetzt und 6 Stdn. bei Raum-Temp. aufbewahrt: allmählich verschwindet die gelbe Farbe der Lösung und nach etwa 3 Stdn. scheiden sich farblose Nadeln aus. Nach dem Verdün­nen mit Wasser wird das ausgefallene Produkt abge­saugt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und aus Ace­ton-Äthanol umkristallisiert: verfilzte Nadeln vom Schmp. 197 — 198° und negativer Eisentrichloridreak- tion.

C19H13C130 7 (459,7)Ber. C 49,63 H 2,85 CI 23,15, Gef. C 49,59, H 2,85 CI 23,09.

S. H. dankt Herrn Prof. Dr. C. Djerassi, Depart­ment of Chemistry, Stanford University, Stanford, sehr herzlich für die Aufnahme der Elektronenstoß-Massen- spektren, Herrn Dr. R. T ü m m l e r , Forschungsinstitut M. v. Ardenne, Dresden-Weißer Hirsch, für die Auf­nahme der Elektronenanlagerungs-Massenspektren und Herrn Prof. Dr. J. P o e l t , Institut für systematische Botanik, Freie Universität Berlin, Berlin, für die Be­stimmung der Flechte. J. S. dankt Herrn Prof. Dr. A. Fredga, fnstitute of Chemistry, University of Uppsala, Uppsala, für die Förderung der Arbeit und die zur Verfügung gestellten Institutsmittel.

Aufzuchtversuche an Lasioderma serricorne F. in Drogen- und Holzpulvern im Hinblick auf die Rolle der hefeartigen Symbionten

Rearing experiments with Lasioderma serricorne F. in drug and wood powders with special reference to therole of yeastlike symbionts

G e r h a r d J u r z it z a

Botanisches Institut der Universität Karlsruhe

(Z. Naturforschg. 24 b , 760— 763 [1969] ; eingegangen am 24. November 1968)

Growth of normal and aposymbiotic larvae of Lasioderma serricorne F. (Coleoptera. Anobiidae) was compared in drug and wood powders with and without addition of 5% vitamin-free casein and/or a complete vitamin mixture. The loss of endosymbionts caused a more or less significant growth retardation which was compensated by casein but not by vitamins. It is therefore necessary to correct the opinion that symbionts of phytophagous insects are vitamin sources for their hosts.Furnishing of vitamins may be of some importance in wood-boring insects and species feeding on certain stored products, but the main part played by symbionts must be in the protein metabolism of their hosts.

Symbiontische Mikroorganismen gelten als eine Quelle essentieller, in der Nahrung des Wirtes je­doch nicht in ausreichendem Maße vorhandener Wirkstoffe. Nachdem bereits K o c h 1 bei Stegobium paniceum L. eine Vitaminlieferung vermutet hatte, wiesen F r a e n k e l und Mitarb. 2-8 im Rahmen von Untersuchungen über den Vitaminbedarf verschie­dener Vorratsschädlinge nach, daß die Symbionten von Stegobium paniceum L. und Lasioderma serri­corne F . (Coleoptera, Anobiidae) in der Lage sind,

1 A. K o c h . B iol. Zbl. 5 3 ,1 9 9 [1 9 3 3 ] .2 M. B l e w e t t u . G. F r a e n k e l , Proc. Roy. Soc. [London]

Ser. B 1 3 .2 1 2 [1 9 4 4 ] ,3 G. F r a e n k e l u . M. B l e w e t t , Nature [London] 1 5 0 , 177

[1 9 4 2 ] ,4 G. F r a e n k e l u . M. B l e w e t t , Nature [London] 152 . 506

[1 9 4 3 ] .5 G. F raenk el u . M. B le w e t t . B iochem . J. 37 , 68 6 [1 9 4 3 ] .6 G. F raenk el u . M. B le w e t t , B iochem . J. 37 , 692 [1 9 4 3 ] .7 N. C. P a n t u . G. F r a e n k e l , Science [Washington] 112 ,

49 8 [1 9 5 0 ] .

den Bedarf ihrer Wirte an Vitaminen der B-Gruppe, an Cholesterin und an Cholin weitgehend zu decken. Sie stützen sich dabei auf den Vergleich des Wachs­tums normaler und künstlich symbiontenfrei gemach­ter Larven in voll definierten Mangeldiäten. Seither werden die Symbionten allgemein als Vitaminliefe­ranten betrachtet 9’ 10.

Hinweise von B e c k e r 11-14 auf eine mögliche Funktion symbiontischer Mikroorganismen im Rah­men des N-Stoffwechsels der Wirte blieben zumeist

8 N. C. P a n t u . G. F r a e n k e l , Biol. Bull. 107, 4 2 0 [1 9 5 4 ] ,9 P. B u c h n e r , Endosymbiosis of animals with plant micro­

organisms. Interscience Publ., New York, London, Sydney 1965.

10 A. K o c h , in: Symbiosis, ed. by S. M. H e n r y , Acad. Press, New York. London 1967, Vol. II. S. 1.

11 G. B e c k e r . Z. Pflanzenkrankh. 50. 159 [ 1 9 4 0 ] .12 G. B e c k e r , Z. Morph. Oekol. Tiere 39. 98 [1 9 4 2 ] .13 G. B e c k e r . Z. angew. Fntomol. 29, 1 [ 1 9 4 2 ] ,14 G. B e c k e r , Z. angew. Entomol. 30, 104 [ 1 9 4 3 ] .