Benzodioxole

Benzodioxole sind eine Stoffgruppe der organischen Chemie. Die Vertreter enthalten als Teilstruktur das 1,3-Benzodioxol. Die Struktur kommt häufig in Alkaloiden und anderen Naturstoffen vor, darunter dem sehr bekannten Piperin aus dem schwarzen Pfeffer.

Benzodioxoleinheiten kommen natürlich in vielen pflanzlichen Alkaloiden vor. So kann ausgehend von Scoulerin an einer der beiden Enden des Moleküls die jeweilige Guajacol-Einheit zu einer 1,3-Benzodioxol-Einheit cyclisiert werden. Im einen Fall verläuft der Biosyntheseweg dann weiter zu den benzodioxolhaltigen Alkaloiden Canadin, Noscapin und Berberin. Im anderen Fall entsteht das Cheilanthifolin, das wiederum Vorläufer der Alkaloide Stylopin, Protopin und Sanguinarin ist.^[1] Die Aristolochiasäuren enthalten ebenfalls eine Benzodioxoleinheit, hier ist vermutlich Norlaudanosolin der biosynthetische Vorläufer.^[2] Beim Piperin aus dem schwarzen Pfeffer (Piper nigrum) geht die Biosynthese vom Phenylalanin aus und verläuft über Ferulasäure zu Feruperinsäure. Durch ein Cytochrom-P450-Enzym wird die Benzodioxol-Einheit aufgebaut und es entsteht die Piperinsäure als Vorläufer des Piperins.^[3] Auch unter den Kaktus-Alkaloiden gibt es Vertreter mit Benzodioxol-Struktur.^[4]

Neben Alkaloiden enthalten auch andere natürliche Verbindungen Benzodioxoleinheiten. Beim Sesamin werden die beiden Einheiten aus zwei Guajacol-Einheiten durch ein Cytochrom-P450-Enzym aufgebaut.^[5] Viele solche Verbindungen sind als bioaktive Stoffe aus Kräuter- und Gewürzpflanzen bekannt, darunter das Safrol, dass im Sassafrasbaum sowie in schwarzem Pfeffer, Muskatnuss, Muskatblüte und Sternanis vorkommt; das Myristicin aus Muskatnuss und Muskatblüte; sowie Apiol und Dillapiol.^[6]

Das Piperin zeigt viele biologische und pharmazeutische Eigenschaften, was zur Entwicklung synthetischer Analoga geführt hat. Untersuchungen solcher Verbindungen haben gezeigt, dass die Benzodioxol-Einheit oft wichtig bis essentiell für die beobachteten Effekte der Verbindungen ist.^[7]

1. ↑ Jillian M. Hagel, Jeremy S. Morris, Eun-Jeong Lee, Isabel Desgagné-Penix, Crystal D. Bross, Limei Chang, Xue Chen, Scott C. Farrow, Ye Zhang, Jung Soh, Christoph W. Sensen, Peter J. Facchini: Transcriptome analysis of 20 taxonomically related benzylisoquinoline alkaloid-producing plants. In: BMC Plant Biology. Band 15, Nr. 1, Dezember 2015, doi:10.1186/s12870-015-0596-0, PMID 26384972, PMC 4575454 (freier Volltext). 
2. ↑ H. R. Schütte, U. Orban, K. Mothes: Biosynthesis of Aristolochic Acid. In: European Journal of Biochemistry. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1967, ISBN 978-3-662-23717-5, S. 70–72, doi:10.1007/978-3-662-25813-2_12. 
3. ↑ Arianne Schnabel, Benedikt Athmer, Kerstin Manke, Frank Schumacher, Fernando Cotinguiba, Thomas Vogt: Identification and characterization of piperine synthase from black pepper, Piper nigrum L. In: Communications Biology. Band 4, Nr. 1, 8. April 2021, doi:10.1038/s42003-021-01967-9, PMID 33833371, PMC 8032705 (freier Volltext). 
4. ↑ Camilla B. Chan, Christian B. M. Poulie, Simon S. Wismann, Jens Soelberg, Jesper L. Kristensen: The Alkaloids from Lophophora diffusa and Other “False Peyotes”. In: Journal of Natural Products. Band 84, Nr. 8, 27. August 2021, S. 2398–2407, doi:10.1021/acs.jnatprod.1c00381. 
5. ↑ Eiichiro Ono, Masaaki Nakai, Yuko Fukui, Namino Tomimori, Masako Fukuchi-Mizutani, Masayuki Saito, Honoo Satake, Takaharu Tanaka, Masumi Katsuta, Toshiaki Umezawa, Yoshikazu Tanaka: Formation of two methylenedioxy bridges by a Sesamum CYP81Q protein yielding a furofuran lignan, (+)-sesamin. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 103, Nr. 26, 27. Juni 2006, S. 10116–10121, doi:10.1073/pnas.0603865103, PMID 16785429, PMC 1502515 (freier Volltext). 
6. ↑ Robert L. Buchanan: TOXICITY OF SPICES CONTAINING METHYLENEDIOXYBENZENE DERIVATIVES: A REVIEW. In: Journal of Food Safety. Band 1, Nr. 4, Juni 1978, S. 275–293, doi:10.1111/j.1745-4565.1978.tb00281.x. 
7. ↑ Simone Carradori: Alkaloids and Other Nitrogen-Containing Derivatives. Bentham Science Publishers, 2023, ISBN 978-981-5123-68-5 (google.de [abgerufen am 10. Januar 2026]).