| Strukturformel | ||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||
| Trivialname | Vitamin A1 | |||||||||
| Andere Namen | ||||||||||
| Summenformel | C20H30O | |||||||||
| CAS-Nummer | 68-26-8 | |||||||||
| ATC-Code | ||||||||||
| Kurzbeschreibung | gelber Feststoff | |||||||||
| Vorkommen | z. B. in Fisch, Leber, Eigelb, Milch | |||||||||
| Physiologie | ||||||||||
| Funktion | Bestandteil des Sehpigments, Wachstumsfaktor, beteiligt bei Testosteronbildung | |||||||||
| Täglicher Bedarf | 0,8–1,0 mg | |||||||||
| Folgen bei Mangel | u. a. Haarausfall, Sehstörungen (z. B. Nachtblindheit),Atrophie von Schleimhäuten und Speicheldrüsen | |||||||||
| Überdosis | 7,5 mg | |||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 286,46 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand | fest | |||||||||
| Schmelzpunkt | 61–63 °C[2] | |||||||||
| Siedepunkt | 120–125 °C (0,67 Pa)[2] | |||||||||
| Löslichkeit |
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| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Toxikologische Daten | ||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werdenSI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen. | ||||||||||
Retinol, auchVitamin A1 oderAxerophthol, ist ein fettlösliches, essenziellesVitamin. Chemisch gesehen gehört Retinol zu denDiterpenoiden und ist ein einwertiger primärerAlkohol. Der enthaltene Ring aus sechsKohlenstoffatomen wird β-Jononring genannt, und das Molekül weist zudem eine Reihekonjugierter Doppelbindungen auf, die für seine Beteiligung am Sehvorgang entscheidend sind.
Oftmals wird – auch in vielen Lehrbüchern – Retinol vereinfachend mitVitamin A gleichgesetzt. Man versteht jedoch unter Vitamin A vielmehr eine Stoffgruppe von β-Jononderivaten, die dasselbe biologische Wirkungsspektrum wie all-trans-Retinol aufweisen, ausschließlich derProvitamine A.[4]
Retinol wurde 1913 vonElmer McCollum undMarguerite Davis (1887–1967) entdeckt.[5] Sie beschrieben es als ein fettlösliches Vitamin und dessen Bedeutung alsantixerophthalmatischen Faktor. Erst 20 Jahre später erfolgte die Reindarstellung des Retinols ausLebertran durchPaul Karrer.
Die ersteTotalsynthese von Retinol gelang 1947 den holländischen ChemikernJozef Ferdinand Arens (1914–2001) undDavid Adriaan van Dorp (1915–1995) durch schrittweise Reduktion vonTretinoin. Nach ihnen wurde diese SyntheseArens-van Dorp-Synthese genannt.[6]
Tiere und Menschen sind zurDe-novo-Synthese von Vitamin A unfähig. Die Bedarfsdeckung erfolgt über die Nahrung. WährendFleischfresser Vitamin A überwiegend in Form von Retinylestern oder Retinol aufnehmen, verwendenPflanzenfresserCarotinoide als Quelle. Natürliche Hauptnahrungsquellen für Retinylester und Retinol sindLeber, Fischleberöle (Lebertran),Eigelb sowieMilch undMilchprodukte, wobei Leber die mit Abstand größten Mengen enthält.[7]
Der Mensch kann zur Vitamin-A-Bedarfsdeckung sowohl Retinol und Retinylester als auchProvitamin A nutzen. Da das Provitamin nicht gleichermaßen verwertbar ist (Resorption, Umwandlung), ist sein Bedarf höher.
Von derDeutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) der tägliche Bedarf für Erwachsene (18 bis 65 Jahre) mit 0,85 mg (Männer) bzw. 0,70 mg (Frauen) Retinolaktivitätsäquivalent angegeben.[8] 0,1 mg Retinolaktivitätsäquivalent (retinol activity equivalent, RAE) entspricht 0,1 mg Retinol, 1,2 mg β-Carotin oder 2,4 mg andere Provitamin-A-Carotinoide. Schwangeren wird 0,8 mg und Stillenden 1,3 mg empfohlen.[8]
Der Verzehr größerer Mengen von Vitamin A in Form vonRetinsäure, wie es bereits nach einer Lebermahlzeit oder einer überdosierten Supplementierung der Fall sein kann, birgt das Risiko fürlebertoxische undteratogene Wirkungen.[9] DasBundesinstitut für Risikobewertung (BfR) hat dietolerierbare obere Einnahmemenge (UL) für Retinol und Retinylester (ohne Vitamin A-aktive Carotinoide) für Erwachsene, Stillende und Schwangere auf 3 mg pro Tag beschränkt, bei Kindern oder postmenopausalen Frauen ist diese noch geringer.[9]
Butterersatzerzeugnisse wie z. B.Margarine oderMischfetterzeugnisse müssen in Deutschland verpflichtend mit Vitamin A angereichert werden (1 mg pro 100 Gramm Lebensmittel).[9] Bei allen anderen Lebensmitteln soll eine Anreicherung von präformierten Vitamin A aufgrund der geringen Sicherheitsbreite nicht erfolgen. Gemäß BfR soll der Zusatz von präformiertem Vitamin A zuNahrungsergänzungsmitteln (NEM) entweder ganz entfallen. Alternativ wird eine Höchstmenge von 0,2 mg pro Tagesverzehrempfehlung eines NEM angegeben.
DieKatze benötigt ebenfalls Retinol oder Vitamin A1, nimmt jedoch eine Sonderstellung ein, da sie im Gegensatz zu fast allen anderen Tieren β-Carotin nicht in Retinol umwandeln und sich daher natürlicherweise nur durch den Verzehr von Leber ausreichend mit Vitamin A versorgen kann.[10] Trockenfuttermittel werden daher häufig mitLutein ausTagetesblütenextrakt angereichert, welches von der Katze in Retinol umgewandelt werden kann.
Retinylester stellen die Hauptform des in der Nahrung vorkommenden Vitamin A dar, können jedoch nicht direkt aus der Nahrung aufgenommen werden. Zunächst müssen sie imDarmlumen zu Retinolhydrolysiert werden. Nach der Aufnahme des Retinols in dieEnterozyten erfolgt dessen Wiederveresterung mit langkettigenFettsäuren.[11]
In Säugetieren befinden sich circa 50 bis 80 Prozent des gesamten Vitamin A, bestehend aus Retinylestern und Retinol, in der Leber. DieIto-Zellen der Leber speichern davon circa 90 bis 95 Prozent. Fast das gesamte Vitamin A (98 %) in den Ito-Zellen liegt in der Esterform vor und ist in Fetttröpfchen verpackt.[12] Eine Hydrolyse ist somit auch Voraussetzung für die Freisetzung von Vitamin A aus der Leber. Diese erfolgt unter Wirkung eines Enzyms (Retinylester-Hydrolase).[13]
Der Vitamin-A-Stoffwechsel wird im Wesentlichen durch sogenannte RBPs (Retinol-Bindeproteine) gesteuert. Nur mit deren Hilfe wird Vitamin A für den Körper nutzbar, wodurch ein Mangel an diesen Proteinen zu ähnlichen Symptomen führen kann wie ein Vitamin-A-Mangel (Hypovitaminose) selbst.
Kann überschüssiges Retinol nicht durch RBPs gebunden werden, so treten Vergiftungserscheinungen auf. Sie spielen daher auch bei einer Hypervitaminose A eine entscheidende Rolle. Da sie einen sogenanntenZinkfinger besitzen, ist das SpurenelementZink wichtig für den gesamten Vitamin-A-Haushalt – sowohl bei Unter- als auch Überversorgung.
Die erste vollständige Synthese des Retinols stammt aus dem Jahr 1937 und ging vonβ-Ionon aus. Dieses wird zunächst mitEthylbromacetat undZink in einerReformatzki-Reaktion umgesetzt. Der erhalteneCarbonsäureester wird mitortho-Toluidin undMethylmagnesiumiodid in einCarbonsäureamid überführt. Dieses wird durch Umsetzung mitPhosphorpentachlorid und anschließende Reaktion mitChrom(II)-chlorid in einImin überführt.Hydrolyse ergibt den entsprechendenAldehyd, der in einerAldol-Kondensation mit3-Methyl-2-butenal dasRetinal ergibt. Dieses kann in einerMeerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion mitAluminiumisopropanolat zum Retinol reduziert werden.[14]
Die erste industrielle Synthese, die beiRoche entwickelt wurde, ging ebenfalls vonβ-Ionon aus. Dieses wird in einerDarzens-Glycidester-Kondensation mitMethylchloracetat zu einem Aldehyd umgesetzt. An diesen wird dann einGrignard-Reagenz ausEthylmagnesiumbromid und3-Methylpent-2-en-4-in-1-ol addiert. Die eingeführte Dreifachbindung wird durchLindlar-Hydrierung in eine Doppelbindung umgewandelt. Die terminale Hydroxygruppe wird mittelsAcetylchlorid /Pyridinacetyliert und die zweite Hydroxygruppe durch Erhitzen mitIod eliminiert, umRetinylacetat zu erhalten. Durch dessen Hydrolyse ist Retinol erhältlich.[14]
Später entwickelte dieBASF mithilfe vonGeorg Wittig eine weitere industrielle Synthese. Wittig teilte seine Erkenntnisse zur von ihm entdeckten und nach ihm benanntenWittig-Reaktion und diese wurde ein Schlüsselschritt in der entwickelten Synthese.β-Ionon wird mitVinylmagnesiumchlorid oderVinylmagnesiumbromid zu einemAllylalkohol umgesetzt. Umsetzung mitTriphenylphosphan und einer Säure (Chlorwasserstoff,Bromwasserstoff oderSchwefelsäure) ergibt einPhosphoniumsalz mit zwei konjugierten Doppelbindungen. Dieses kann mit4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal undNatriummethanolat in einer Wittig-Reaktion zu Retinylacetat umgesetzt werden.[14]
DieBiosynthese Vitamin-A-aktiver Verbindungen geht von einem Retinylester (meist Vitamin-A-Palmitat) aus:
Retinol ist die Stammkomponente derRetinoide. Die Oxidation des Alkohols führt zumRetinal, das zu Retinsäure (Tretinoin) weiter oxidiert werden kann.[15]
Die zuverlässige qualitative und quantitative Bestimmung erfolgt nach angemessenerProbenvorbereitung durch Kopplung derHPLC mit derMassenspektrometrie.[16][17][18][19]Auch zum Einsatz der Gaschromatographie in Kopplung mit der Massenspektrometrie wurden Arbeiten veröffentlicht.[20]
Retinylester sindKonjugate des Retinols mitFettsäuren. Überwiegend werden die gesättigten FettsäurenPalmitinsäure undStearinsäure, in geringeren Mengen auch die ungesättigten FettsäurenÖlsäure,Linolsäure undLinolensäure zur Konjugation genutzt.[7]
