Über den Fliegenpilz. - Naturforschende Gesellschaft in Zürich

Über den Fliegenpilz. - Naturforschende Gesellschaft in Zürich

J
Urnschlagbild: Fliegenpilzgruppe aur Magerwiese (Buschwald) bei Biel ob Bürglen (1650 in 6. M.),
Schächental. Aufnahme September 1963. Sr. FURGER, Altdorf
EUJAHRSB LATT
herausgegeben von der
Naturforschenden Gesellschaft
in Zürich
auf das Jahr 1967
169. Stück
1967
Kommissionsverlag Leemann AG Zürich
Veröffentlichung
der
Naturforschenden Gesellschaft in Zürich
im Anschluss an den Jahrgang 111 der
Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich
Redaktion : Prof. Dr. E. A. Thomas, Fehrenstrasse 15, 8032 Zürich
Ausgegeben am 31. Dezember 1966
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Quellenangabe gestattet
Über den Fliegenpilz
Von
CONRAD HANS EUGSTER
Organisch-Chemisches Institut der Universität Zürich
Inhaltsverzeichnis
1. Vorwort
5
2. Kurze Beschreibung des Fliegenpilzes
6
3. Der Fliegenpilz als zentralaktive Droge
8
4. Die «Fliegen» und der Fliegenpilz
11
5. Historischer Abriss der chemischen Untersuchungen
13
6. Die Chemie des Muscarins
16
7. Isolierung zentralaktiver Isoxazolole (Muscimol und IIbotensäure)
20
8. Eigenschaften und Struktur des Muscimols
24
9. Eigenschaften und Struktur der Ibotensäure
26
10. Eigenschaften und Struktur des Muscazons
28
11. Synthesen des Muscimols
29
12. Synthesen der Ibotensäure
31
13. Synthese des Muscazons
32
14. Hinweis auf Wirkstoffe anderer halluzinogener Pilze
34
15. Andere Inhaltsstoffe des Fliegenpilzes
35
16. Schlusswort
37
17. Literaturverzeichnis
4
38
1. Vorwort
In den letzten Jahren sind eine Reihe neuer chemischer und pharmakologischer
Befunde am Fliegenpilz erhoben worden, die eine Zusammenfassung der Resultate
sinnvoll machen. Es mag zwar ungewöhnlich scheinen, ein Neujahrsblatt der Besprechung einer einzelnen Pflanze zu widmen, ist doch ihr Chemismus genau so
speziell, wie der irgendeiner anderen. Die heutige Chemie hat als hochspezialisierte
Wissenschaft immer Mühe, ihre Ergebnisse allgemeinverständlich darzustellen. Am
ehesten gelingt dies noch im Zusammenhang mit Naturstoffarbeiten, wo Forschungsgegenstand und Ziel allgemein einleuchtend sind. Hiezu diene diesmal der Fliegenpilz, obwohl auch er nur eines von den am Organisch-Chemischen Institut gepflegten
Naturstoff-Arbeitsgebieten darstellt.
Wir haben die Arbeiten am Fliegenpilz im Herbst 1953, zunächst mit einem vom
Schweizerischen Nationalfonds zugesprochenen Forschungsbeitrag und in Zusammenarbeit mit dem Pharmakologen Prof. P. G. WASER begonnen. Seit 1954 sind sie
dann materiell und personell von der Firma J. R. GEIGY AG, Basel, grosszügig
unterstützt worden. Ihr Umfang spiegelt sich etwa im verwendeten Ausgangsmaterial:
bis Herbst 1966 sind für unsere Arbeiten Ober 6000 kg frische Fliegenpilze gesammelt
und verarbeitet worden.
An die Isolierungsprozesse schlossen sich Strukturaufklärungen, chemische
Synthesen sowie pharmakologische Untersuchungen an. Ein derartig umfangreiches
und kostspieliges Vorhaben kann von einem Hochschuldozenten, der über relativ
beschränkte personelle und finanzielle Hilfsmittel verfügt, erfolgreich und innert
nützlicher Frist nur in enger Zusammenarbeit mit der Industrie angegangen werden,
vor allem dann, wenn um einzelne Probleme ein scharfer internationaler Konkurrenzkampf entbrennt.
Allen seit 1953 direkt am Fliegenpilzprojekt tätigen oder tätig gewesenen Mitarbeitern, sowie der Geschäftsleitung der Firma GEIGY, insbesondere den Herren
Direktoren Dr. Dr. h. c. A. KREBSER und Dr. Dr. 11. C. W. G. STOLL, sei an dieser
Stelle für langjährige und erfolgreiche Zusammenarbeit und Ermöglichung des Projektes gedankt.
Zürich, Mitte Oktober 1966.
5
2. Kurze Beschreibung des Fliegenpilzes
Der Fliegenpilz, Amanita muscaria (L. ex FR.) HOOKER, gehört systematisch zur
Gattung Amanita (Wulstlinge) und diese wiederum zur Familie der Amanitaceae,
Ordnung der Agaricales (Röhren- und Blätterpilze).
Der Fruchtkörper, von dem in der Folge allein die Rede sein wird, kommt mit
der Gesamthülle (velum universale) aus dem Boden; er gleicht zunächst einem weissen
Ei, das charakteristisch mit ebenfalls weissen Warzen gegürtet ist. Ein Längsschnitt
durch dieses knollige Gebilde zeigt die gefärbte Huthaut als kräftig zitronengelben
Strich dicht unter der weissen Aussenhülle. Innert ein bis zwei Tagen setzt sich der
Hut vom Stiel deutlich ab und beginnt aufzuschirmen. Dabei zerreisst die äussere
Hülle, die das Wachstum nicht mehr mitmacht. Sie bleibt auf der nun prachtvoll
scharlach- oder mennigroten Huthaut in Form von regelmässig angeordneten weissen
Flocken zurück. Zusätzlich zur Gesamthülle besitzt der Pilz noch einen Schleier (velum
partiale), der die jungen Lamellen schützt. Beim Ausbreiten des Hutes reisst er am
Hutrand ab und bleibt am Stiel als weisse, häutige, hängende Manschette (Ring)
zurück, oft noch deutlich gerieft vorn Abdruck der Lamellen. Lamellen und Stiel
sind meist rein weiss. Der Stiel ist schlank, bis zu 25 cm hoch und steht im Grund
in einer verdickten, wulstigen Knolle. Der Hut misst meist 10-15 cm im Durchmesser, man findet aber gelegentlich Exemplare, die mehr als 25 cm messen. Ein
Exemplar mit Hutdurchmesser von 10-15 cm wiegt durchschnittlich 60 70 g. Die
rote, fettige Huthaut lässt sich abziehen. Sie wiegt etwa 1/12 des Gesamtpilzes. Am
Licht bleicht ihre Farbe stark aus.
Das Pilzfleisch ist, ausser direkt unter der Huthaut, rein weiss und hat keinen
auffallenden Geruch oder Geschmack. Es enthält eine Oxydase, die Phenolreagens
allmählich weinrot färbt.
Die Sporen sind weiss, mit Jodreagens nicht blauend, und nach Versuchen von
DUJARRIC DE LA RIVIèRE ebenfalls giftig. Der Fliegenpilz ist ein Mykorrhizapilz,
vergesellschaftet mit Fichten, Kiefern und Birken. Er erscheint vom Juli bis zu den
Frösten 1 in der gemässigten Zone von Europa und Asien. Ei kommt auch in Nordamerika, N.- und S.-Afrika vor, fehlt aber in den Tropen.
Verschiedene Unterarten sind beschrieben: var. aureola KALCHBR., mit leuchtend
goldgelbem Hut (oft ohne Hüllreste) und gelbflockig gerandeter Manschette; var.
regalis FRIES, mit dunkelrotem, fast lederbraunem Hut und ockergelber, äusserer
Hülle. Die Form fällt auf durch Grösse und derben Wuchs; var. umbrina FRIES,
1 Sommer- und Herbstpilze scheinen sich chemisch etwas zu unterscheiden; vermutlich ist der
Muscazongehalt in Herbstpilzen grösser (vgl. die späteren Ausführungen).
6
mit umbrabraunem Hut und weissen Hüllresten. Manschette mit dunkelgelbem
Ring; var.formosa FRIES, mit zitronengelbem Hut und gelblicher Hülle.
Die ursprüngliche nordamerikanische Art soll von Anfang an orangegelb gefärbt
sein`-'.
2 Moderne chemische Untersuchungen sind meines Wissens an den Unterarten bisher nicht
ausgeführt worden. Die nachstehend beschriebenen Untersuchungen beziehen sich auf die Normalform.
7
3. Der Fliegenpilz als zentralaktive Droge
Der Fliegenpilz ist nicht nur der schönste unserer Grosspilze, sondern auch der
bekannteste. Leute, die sonst keinen einzigen Pilz zu unterscheiden und benennen
vermögen, kennen wenigstens ihn. Er gilt oftmals geradezu als Symbol für einen
Giftpilz. Giftig ist er ohne Zweifel, aber nicht tödlich. Es sind auch kaum Vergiftungsfälle mit letalem Ausgang authentisch bekannt geworden.
Das grosse Interesse, das ihm seit langem entgegengebracht wird, beruht auf
seinem augenscheinlichen Gehalt an psychotropen Wirkstoffen. Nach einer
von A. HOFMANN r 1 gegebenen Einteilung kann man psychotrope Stoffe wie folgt
klassifizieren:
Tabelle 1
Analgetica
Euphorica
Sedativa
Tranquillizer
Opium, Metha- Meprobamat,
Ranwolfia
don etc., Pyramicion
etc.
Hypnotica
Inebriantia
Stimulantia
Psychotomimetica
Halluzinogene
Barbiturate,
Chlorathydrat
Alkohol,
Chloroform
Weckamine,
Peyotl (Mescalin),
Äther
Coffein
Cocain etc.
Haschisch,
Psilocybe. Siropharia etc.
Substanzen der Gruppen 1 bis 5 beeinflussen im wesentlichen die Stimmungslage,
sie beruhigen, schläfern ein, stimulieren; die Halluzinogene wirken aber auf den
psychischen Bereich viel tiefer: «sie bewirken in spezifischer Weise tiefgreifende
seelische Veränderungen, die mit einem veränderten Erleben von Raum und Zeit,
also zwei Grundkategorien unserer Existenz, verbunden sind. Auch das Erleben der
eigenen Körperlichkeit und der eigenen geistigen Person wird zutiefst verändert. Bei
alledem bleibt das Bewusstsein klar erhalten ...» «Die Psychotomimetica bringen
uns bei vollem Bewusstsein in andere Welten, in eine Art Traumwelten, die aber
ganz real erlebt werden, meistens sogar realer und intensiver als die gewöhnliche
Alltagswelt. In jener Traumwelt scheint alles bedeutungsvoller; die Gegenstände
verlieren ihren symbolischen Charakter; sie stehen für sich selbst da; sie strahlen
ein eigenes intensives Sein aus. Die Farben sind leuchtender, von erhöhter Bedeutung.» (Zitiert nach A. HOFMANN [1].)
Zu den natürlichen Drogen, welche halluzinogene Wirkung ausüben können,
werden seit langem die in Tabelle 2 erwähnten gezählt [1], [2].
Auf Grund von einzelnen, in der Literatur beschriebenen Selbstmidonhen [3],
von Reiseberichten (siehe unten) und aus der toxikologischen Analyse von Vergiftungsfällen ist der Fliegenpilz in die Gruppe der halluzinogenen Drogen gestellt
8
Tabelle 2
Drogen
Peyotl (Anhalonium Lewinii s.
Wirkstoffe
Mescalin und homologe Phenyläthylamine
Lophophora
Haschisch (Cannabis indica)
Cohoba, Nopo (Piptadenia
Tet rahydrocannabinole
Tryptaminderivate
peregrina, P. macrocarpa)
Teonanacatl (Psilocybe
Stropharia cubensis)
sp.,
Ololiuqui (Rivea corymbosa)
Epenä (Virola calophylla) etc.
Kawa-Kawa (Piper methysticum)
Fliegenpilz (Amanita muscaria)
Psilocin, Psilocybin
5-Methoxy-N,N-dimethyl-tryptamin
Lysergsäuredeiivate
Tryptamin- und Harmin-Derivate
???
worden. Ob zu Recht oder zu Unrecht, steht heute noch nicht endgültig fest, vor
allem deshalb nicht, weil er ein sehr vielfältiges und komplexes Vergiftungsbild
liefert, ferner weil die neuen und erst vor kurzer Zeit daraus isolierten, zentralaktiven
Stoffe Muscimol und Ibotensäure pharmakologisch noch nicht abschliessend getestet
woiden sind und schliesslich, weil vermutlich immer noch nicht alle Wirkstoffe
des Fliegenpilzes bekannt geworden sind. Sein sehr komplizierter Chemismus und
das Nebeneinander von strukturell und physiologisch ganz verschiedenen Wirkstoffen erschweren die Untersuchungen beträchtlich. Die nachgesagte Giftigkeit und
seine Reputation als Rauschdroge haben aber zu vielen Untersuchungen angeregt,
denn gerade heute stösst eine Droge mit zentralangreifenden Wirksubstanzen auf
ein grosses Interesse in Chemie, Pharmakologie, Neurologie, Psychiatrie und verwandten Gebieten. Nicht zuletzt bedeutet einem Naturwissenschafter die geglückte
Lösung eines alten Rätsels an sich recht viel.
Berichte über die gewohnheitsmässige Verwendung des Fliegenpilzes als Rauschdroge besitzen wir nur aus Sibirien'. Der erste und bekannteste stammt vom Schweden PHILIPP JOHANN VON STRAHLENBERG (Stockholm 1730), der seine russische
Kriegsgefangenschaft zu einer ergiebigen Forschungsreise durch Russland und
Sibirien benutzen konnte. Er berichtet von den Korjaken (NE-Sibirien), dass sie
getrocknete Fliegenpilze, die sie von russischen Händlern gegen Pelze eingetauscht
hatten, zu Berauschungen verwendeten. Bemerkenswert ist seine Beobachtung, dass
die Wirkstoffe offensichtlich in den Harn übergehen, da dieser wieder zu Berauschungen verwendet wurde. Spätere Forschungsreisende haben ähnliche Gebräuche bei
weiteren sibirischen Völkern gefunden, so bei den Tschuktschen, Kamtschadalen
und Jukagiren (E- und NE-Sibirien), Jenissei-Ostjaken (unterer Ob), Wogulen,
Ostjak-Samojeden (oberer Ob), Tscheremissen und Mord wirren (westlich der Wolga) 2
.
1 Laut einer Privatmitteilung von R. GORDON WASSON am 20. Nov. 1965, hat er noch Fliegenpilzesser unter Holzfällern in einer japanischen Präfektur angetroffen. — Damit nichts zu tun hat
die bekannte Tatsache, dass Fliegenpilze nach geeigneter Vorbehandlung zu Speisezwecken oft
verzehrt worden sind [4].
2 Das Material ist zusammengetragen und gesichtet in dem bibliophilen Prachtwerk der
WASSONS [5], zahlreiche Angaben finden sich auch in den leichter zugänglichen Büchern von
R. HEIM [6], RAMSBOTTOM [7] und GESSNER [8].
9
Noch 1926 hat der Finne KAI DONNER bei Samojeden am Ket Schamanen angetroffen, die Fliegenpilze verzehrten, um leichter in Trance zu kommen.
Die Berauschung tritt nach der Einnahme ziemlich rasch ein. Anfänglich herrscht
eine Periode der Erregung vor (Euphorie, Singen, Tanzen und Rededrang werden
angegeben), darauf folgen Halluzinationen (Gefühl für wunderbare Beweglichkeit,
für unerhörte Körperkräfte, akustische und optische Täuschungen mit Dimensionsveränderungen), dann setzt kräftige Sedation ein, Schlaf (eventuell mit Wunschträumen). Wieweit mitgenossene (alkoholische?) Getränke 3 eine Rolle gespielt
haben, ist nicht bekannt.
Verschiedene, medizinisch genau beschriebene :Fliegenpilzvergiftungen in neuerer
Zeit [8], [10], bestätigen die zentrale Wirkung, heben aber auch offenbar periphere
Symptome (Muscarin?) hervor.
3 Es wird in der Sekundärliteratur einmal von einem likörartigen Getränk, bereitet aus dem
Saft einer Epilobium-Art gesprochen [8], ein andermal [9] ein Saft aus Beeren von Vacinum
uliginosum erwähnt. ----- Die Originalliteratur ist mir unbekannt.
10
4. Die «Fliegen» und der Fliegenpilz
Das auffällige Wort «Fliegen» taucht in Verbindung mit unserem Pilz in mehreren
Sprachen auf: französisch tue-mouche (Fausse-Oronge), englisch fly agaric, auch
bug agaric (!), russisch muchomor (Fliegentöter), italienisch moscario usw. Einzelne
Bezeichnungen dürften indessen einfach neuere Übersetzungen sein. Die Etymologie
ist umstritten. Es sind drei verschiedene Erklärungen vorgebracht worden, die nachfolgend diskutiert werden sollen.
1. Die banalste Erklärung bezieht sich auf die flockigen Hüllreste auf dem Hut,
die mit Fliegen verglichen werden.
2. Eine ernsthaftere geht auf die angebliche Verwendung des Fliegenpilzes zum
Töten von Fliegen (und Bettwanzen!) zurück. Es gibt darüber in der Literatur zu
zahlreiche Berichte, als dass man ihnen nicht wenigstens ein Körnchen Wahrheit
zubilligen möchte'. Wir haben darüber natürlich auch mehrfache Versuche angestellt, entweder mit zuckerbestreutem Hut oder mit in Milch eingelegten Exemplaren,
wie angeblich früher in gewissen Gegenden Europas praktiziert, doch ohne deutlichen Erfolg. Auch R. HEIM berichtet [6] von eigenen, nicht schlüssigen Versuchen.
Die zudem in der Insektizid-Abteilung der J. R. GEIGY AG vor über 10 Jahren durchgeführten Versuche waren ebenfalls negativ. Um so grösser war für uns die Überraschung, als TAKEMOTO und Mitarbeiter, Universität Tohoku, Sendai (Japan),
sowie BOWDEN und Mitarbeiter in England 1965 die Isolierung, bzw. den Nachweis
von Wirksubstanzen mit Hilfe eines Fliegentestes beschrieben. Es handelte sich um
teilweise dieselben Stoffe, die wir bereits früher mit Hilfe eines anderen Testes, der
auf die Entdeckung von zentral aktiven Substanzen angelegt war, isoliert hatten
(Muscimol und lbotensäure, siehe Abschnitt 7).
BOWDEN et al. [11] benutzten für ihren Test ausgehungerte Fliegen (zuerst
Nahrungsabgabe in Form von Zuckerlösung, dann Entzug für 17 Stunden), denen
die Testsubstanz ebenfalls in Zuckerlösung verabreicht wurde. Nach Einsaugen der
Fliegenpilzextrakte waren die Fliegen bereits nach 10-15 Minuten «überwältigt»
(«overcome»): dem zunächst raschen Flügelschlagen folgte Verlust der Flügelbewegung, während die Gehbewegung noch für eine Weile erhalten blieb und erst später verloren ging. Der Zustand des Scheintodes herrschte für ca. 50 Stunden, wenn nicht
zuviel Aktivsubstanz eingenommen worden war. Die Fliegen erholten sich darauf mit
reiner Zuckerlösung.
Die Hauptaktivität im Pilz wurde in der gelben Zone, direkt unter der roten Hut1 Vgl. z. B. ALBERTUS MAGNUS in De vegetabilibus (1256): «vocatur fungus muscarum, eo quod
in lacte pulverisatus interficit muscas.»
11
haut festgestellt. Eine langsam wirkende Substanz wurde auch im Stiel festgestellt.
Die chromatographische Auftrennung von Extrakten ergab 3 aktive Zonen, von denen zwei dem Muscimol und der Ibotensäure entsprechen. Eine dritte scheint chemisch noch unbekannt zu sein. Die Substanzen wirken nur oral, nicht aber im
Kontakt. Muscarin hat oral und im Kontakt keine derartige Wirkung auf Fliegen.
Erneute quantitative Versuche an den Reinstoffen (Muscimol und lbotensäure) 2
Musca domestica und Aedes aegypti (Mücken) zeigten mit dem mitnoralseb
Massstab der praktischen Verwendungsmöglichkeit im Pflanzenschutz, bzw. in der
Hygiene gemessen, keine insektizide Wirkung.
Im Frassversuch erfolgte bei Fliegen nur eine geringe und erst bei hohen Konzentrationen deutliche Abtötung. Mücken erwiesen sich als etwas empfindlicher.
Es steht somit fest, dass der Fliegenpilz schwach insektizide Substanzen enthält.
Dies gilt auch für die Fruchtkörper von Tricholoma muscarium KAWAMURA, Amanita
pantherina (DC. ex FR.) SECR. und A. strobiliformis (VITT.) Quél. (sive A. solitaria
(FR.) Quél.), die teilweise dieselben Substanzen enthalten.
Zusammenfassend stellen wir fest, dass der Name Fliegenpilz mit einer zwar nur
geringen und nur unter besonderen Bedingungen zutage tretenden insektiziden Wirkung des Pilzes in Beziehung gebracht werden kann.
3. Eine letzte und m. E. zutreffende Erklärung des Namens stammt von R. G.
WASSON. Er deutet die «Fliegen» als symbolische Bezeichnung für die dämonischen
(halluzinogenen) Kräfte im Pilz. Delirium und Wahnsinn sind ja im Mittelalter oft
mit Insekten in Beziehung gebracht worden.
Auch die heute noch weit verbreitete Verwendung des Fliegenpilzes als Amulett
und Glückssymbol in Form von Anhängern und in Bildern, seine häufige Erscheinung in Illustrationen zu Märchen und seine allgemeine Bekanntheit, deuten in dieselbe Richtung. Es handelt sich dabei eher um Reste von Erinnerung an eine uralte
und verschwundene Verwendung zu Berauschungen und Kulten, denn als eigentliches
Wissen um seine Giftigkeit — der sehr viel giftigere Knollenblätterpilz ist vergleichsweise kaum bekannt. Ein nur giftiger Pilz ist weniger interessant als ein von Dämonen
besessener. Der Fliegenpilz berauscht, er tötet aber nicht, und alle primitiven Völker
haben Delirium und sogar Wahnsinn als Ausdruck göttlicher Kräfte in Ehren
gehalten.
2 Freundlicherweise von der Abteilung Angewandte Biologie der J. R. GEIGY AG, Basel, durchgeführt. ich danke den Herren Dres. G YSIN und GASSER für die Überlassung der Resultate
(27. 7. 1965).
12
5. Historischer Abriss der chemischen Erforschung des Fliegenpilzes
Tastende Versuche von SCHRADER (1811), VAUQUELIN (1813), LETELLIER (1830
bis 1870), APOIGER (1853), BORNTRÄGER (1857), KAISER (1862) und BOUDIER (1867)
seien übergangen'.
1869 Darstellung von Konzentraten durch 0. SCHMIEDEBERG und R. KOPPE, Entdeckung des Muscarins; Name, Nachweis der Alkaloidnatur, grundlegende
pharmakologische Untersuchung: im Muscarin das erste parasympathomimetische Erregungsgift aufgefunden; Monographie: Das Muscarin.
1875 E. HARNACK weist Cholin (—«Amanitin») im Muscarinkonzentrat von
SCHMIEDEBERG und KOPPE nach. Versuche zur Trennung mit Hilfe der Tetrachloroaurate. Gibt eine analytische Zusammensetzung an, die zu C5H 14O2N
AuCl4 führt. Er schliesst auf ein «oxydiertes» Cholin. HARNACKS Präparat hat vermutlich gegen 20% Muscarin enthalten.
1877 SCHMIEDEBERG und HARNACK versuchen, ein «oxydiertes Cholin» durch
Salpetersäureoxydation des Cholins zu erhalten. Produkt wurde als
Hexachloroplatinat kristallisiert: sog. «synthetisches Muscarin». Sehr hohe Muscarinwirkung am Froschherz. Annahme der Identität mit dem Naturprodukt.
Vorgeschlagene Struktur : (CH3)3N®-CH2-CH(OH)2Xe, d. h. Betainaldehydhydrat.
1880/1881 E. PETRI und 0. SCHMIEDEBERG finden in einem Muscarinpräparat des
Handels eine atropinartige Wirkung. Führen Begriff «Pilzatropin» ein.
1885 R. BOEHM zeigt, dass das «synthetische Muscarin» im Tierversuch eine starke
Curarewirkung aufweist, welche von Atropin nicht aufgehoben werden kann,
und folgert auf Nichtidentität mit natürlichem Muscarin.
1886 M. v. NENCKI zeigt, dass Extrakte aus sibirischen Fliegenpilzen Muscarinwirkung aufweisen.
1892 R. KOBERT bestätigt Ergebnisse von PETRI und SCHMIEDEBERG. Neuer Begriff
« Muscaridin».
E. SCHMIDT und J. BODE synthetisieren ein «Isomuscarin». Unwirksam.
1893 Betainaldehyd hat pharmakologisch mit Muscarin nichts zu tun.
1903 E. HARMSEN findet kein «Pilzatropin» in Fliegenpilzen. «Eine Fliegenpilzvergiftung ist mit einer Muscarinvergiftung nicht identisch.» Die viel zu
hohen Gehaltsangaben von HARMSEN finden sich heute noch in der Pilzliteratur.
Zitate der nachstehend aufgeführten Abhandlungen finden sich in [12], [13], [14], [15].
13
1904/1923 J. ZELLNER isoliert Fettsäuren, ein Cerebrin, «Amanitol», Ergosterin.
1911 Versuche von J. HONDA, Cholin und Muscarin über die sauren Tartrate zu
trennen; er erreicht eine gewisse Anreicherung. Seine sog. «Myketosine», das
sind mit Phosphorwolframsäure füllbare «Basen», sind in ihrer Natur bis
heute unbekannt geblieben.
1912 E. BUSCHMANN isoliert Xanthin und Hypoxanthin.
1914 A. KLING findet Betain, Putrescin und vermutet Hercynin. A. J. EWINS beweist,
dass das «synthetische» Muscarin von SCHMIEDEBERG und HARNALK Cholinnitrit ist.
1923 H. KING isoliert von neuem Muscarin. Er erhält ein vermutlich ziemlich
reines, kristallisiertes Tetrachloroaurat durch Kontrolle der Aufarbeitung mit
biologischen Testen.
1924 Die Basen des Fliegenpilzes sollen aus Cholin bestehen. «Ein Stoff von der
Zusammensetzung des Muscarins ist nicht aufzufinden» (B. Guth).
1930 F. KöGL et al. isolieren den roten Farbstoff «Muscarufin».
1931 Umfangreiche Versuche von F. KöGL et al. am Muscarin; Isolierung von
370 mg Muscarinreineckat aus 1250 kg Pilzen; Summenformel CsHisC2N 2 ;
Strukturvorschläge: (CH3)3N°—CH(CH0)—CHOH—C9H 5 ] oder
(CH3)3N 2 —CH(C9H5)—CHOH—CHO] X°.
1942 Synthese dieser Stoffe durch KöGL und VELDSTRA. Erwiesen sich als pharmakologisch unwirksam. Erklärung durch Stereoisomerie.
1953 Papierchromatographischer Nachweis von Indolen, eventuell Bufotenin
(TH. WIELAND et al.).
1954 Isolierung des reinen, kristallisierten Muscarinchlorids. Richtige Summenformel C9H2002N@C1e durch C. H. EUGSTER und P. G. WASER.
V. KWASNIEWSKI verneint die Anwesenheit von Atropinbasen im Fliegenpilz.
1955 Erneute Isolierung von Muscarin durch F. A. KUEHL et al. (USA) und K.
BALéNOVIC et ah (Jugoslawien), Bestätigung der C9-Formel. Nachweis von
Acetylcholin im Pilz (F. KÖGL et ah). Angeblicher Nachweis von
Ll-HyoEscaWminIüdSfr.kheFlgnpizdurcB.
1955/1958 Strukturaufklärung des Muscarins, Synthesen aller Isomeren 2 (C. H.
EUGSTER, F. HÄFLIGER, R. DENSS und E. GIROD; F. KÖGL, F. JELLINEK und
E. HARDEGGER et al.).
1960 Isolierung und Strukturaufklärung von Muscaridin (ein reduziertes, offenkettiges Muscarin, nicht identisch mit dem KOBERTschen Stoff gleichen
Namens) durch F. KöGL et al.
1960/1961 Isolierung von Muscimol, Ibotensäure und Muscazon 3 (C. H. EUGSTER,
G. F. R. MÜLLER et ah [13] [16].
1962 MANIKOWSKI und NIEZGODZKI finden in polnischen Fliegenpilzen Atropin
d, l-Hyoscyamin) und Scopolamin [33].
1963 C. A. SALEMINK et al. finden in holländischen Fliegenpilzen kein 1 -Hyoscyamin
[ 1 7].
2
3
14
Auf die Zitierung der zahlreichen Arbeiten wird hier verzichtet; Überblick siehe [14], [15].
Es wird hier die bereinigte Nomenklatur dieser Stoffe benutzt, vgl. [19].
1963 Strukturaufklärung und Synthese von Muscimol [18]
(GAGNEUX, HÄFLIGER,
GOOD und EUGSTER).
1964 Strukturaufklärung und Synthese von lbotensäure [20] (GAGNEUX, HÄFLIGER
und EUGSTER).
Unabhängige Isolierung und Strukturaufklärung von Muscimol und lbotensäure durch T. TAKEMOTO et al. [21] in Japan.
1965 Unabhängige Isolierung von Muscimol durch BOWDEN und DRYSDALE [22] in
England. Strukturaufklärung von Muscazon durch H. FRITZ et al. [23].
1966 Synthese des Muscazons (H. GöTH et al. [24]). Neue Synthesen der I botensäure durch SIRAKAWA et al. [25] und KISHIDA et al. [26].
Dieser knappen (und nicht ganz vollständigen) Übersicht ist zu entnehmen, dass
sich die nun über hundertjährige, chemische Erforschung des Fliegenpilzes in zwei
deutliche Abschnitte gliedert: zuerst dominiert das Ringen um die Lösung des
Muscarinrätsels und dann treten die halluzinogenen Stoffe in den Vordergrund.
SCHMIEDEBERG und KOPPE arbeiteten
für die damalige Zeit durchaus verständlich
auf die Isolierung eines Alkaloides hin. Der geglückte Nachweis des Muscarins
in ihren noch sehr unreinen Konzentraten ist einzig der ausserordentlichen biologischen
Aktivität dieses Stoffes zu verdanken. Die damals neuartige Wirkungsweise (erstes
Parasympathomimeticum!) hatte gewaltiges Aufsehen erregt. Damit war der Forschung eine Richtung gewiesen, die bis in die Neuzeit anhielt, obwohl wir schon seit
längerer Zeit wissen, dass Muscarin im Grunde genommen nur ein Nebenwirkstoff
im Fliegenpilz ist. Risspilze und andere Inocybearten enthalten sehr viel höhere
Mengen [27] und verursachen demzufolge reine Muscarin-Toxikosen, die von derjenigen durch den Fliegenpilz stark abweichen.
Man wird sich auch in Kenntnis der gesicherten und relativ einfachen Struktur
des Muscarins (siehe den folgenden Abschnitt) wundern, dass so viele Irrtümer und
Fehler begangen worden sind. Sie sind teilweise auf das Arbeiten mit unreinen
Präparaten zurückzuführen. Es sind eben erst in neuester Zeit mit dem Aufkommen der schonenden und spezifischen chromatographischen Trennverfahren
Wege zur sicheren Isolierung derartig extrem wasserlöslicher Substanzen gegeben
worden. Auch ist in der Periode der Strukturermittlung des Muscarins seine Schwerzugänglichkeit ein bedeutendes Hindernis für rasche Fortschritte gewesen.
Die Übersicht lehrt ferner, dass bisher noch kaum moderne Arbeiten über die im
Pilz reichlich vorhandenen Lipoide ausgeführt worden sind. Die meisten Untersuchungen beschränken sich auf die wasserlöslichen Stoffe.
Schliesslich ist deutlich sichtbar, dass Fortschritte auf dem Gebiet neuer natürlicher Wirkstoffe ganz auf der Isolierungsarbeit beruhen. Sie verlangt Geduld und
Aufmerksamkeit, besonders im Zusammenspiel mit pharmakologischen Testen.
Konstitutionsermittlung und vor allem Synthesen folgen dann rasch. Die jungen
Chemiker arbeiten heute aber lieber in den letztgenannten Sparten. Die Isolierung
gilt eher als Kunsthandwerk, denn als Wissenschaft.
15
6. Die Chemie des Muscarins
In der Zeitspanne 1954-1965 sind etwa 50 chemische Arbeiten über Muscarin
veröffentlicht worden. Die Anzahl der pharmakologischen Arbeiten ist mir nicht
bekannt, doch dürften es nicht viel weniger sein. Zudem ist in jüngster Zeit, wie aus
den zahlreichen Anfragen aus aller Welt uni Substanzproben geschlossen werden
kann, ein erneutes pharmakologisches Interesse am Muscarin festzustellen. All dies,
obschon Muscarin bis heute keine praktische Bedeutung erlangt hat.
Der Grund liegt wohl in seiner hohen und spezifischen biologischen Wirkung, an
der überschaubaren Stereochemie und an der Zugänglichkeit aller Stereoisomeren,
die die kleine und kompakte Molekel zu einem dankbaren Studienobjekt für Struktur-Wirkungsbeziehungen gemacht haben.
Nachfolgend wird aus der Fülle von Information nur ein kurzer Abriss gegeben'.
Formelschema 1
H
CH3
CH3
OH
e/
CH2-N-CH3 x e CH3
\
H
CH3
H
CH3
e/
CH2--N-CH3 xe
/
\
CH3
H
epi-Muscarin
na t (irl ( )-1M uscarin
OH
CH3
CH3
e/
CH2-N 3
CH3
epiallo-Muscarin
OH
CH3
Hji
CH3
CH3
e/
CH2--N-CH3
Xe
CH3
unnatüi I. (---)-Muscarin
jC
CH3
e/
X9
CH2-N-CH3
CH3
allo-Muscarin
Nur je ein Spiegelbild gezeichnet.
CH3
0
e/
CH3-C'' CH2CH2-N-CH3 X>
\
''0"'
CH3
Acetylcholin
1
16
X9
CH3
e/
HO-CH2 -CH2-N-CH3 Xe
\
CH3
Cholin
Für Einzelheiten und Literaturhinweise konsultiere man die Übersichtsartikel [14], [15].
CH3
H H
e/
1
CH3-C—C-CH2CH2CH2-N-C1-13 Xn
011 011
CH3
C1-13"0-'CH2-N-CH3 Xe
CH3
CH 3
«ivluscaridin».
Dehydromuscaron
0,
cH3
J
0
e,
CH3
xe
CH3
Muscaron
Muscarin ist seiner quaternären Ammoniumgruppe wegen ein Salz. Das Anion
kann beliebig variiert werden. Bekannt ist das farblose, neutrale, hygroskopische
und extrem wasserlösliche, kristalline Chlorid (Xe = Cle"); das blassgelbe, wenig
hygroskopische, sehr wasserlösliche Jodid (J 6 ); das in goldgelben Blättchen kristallisierende, in Wasser ziemlich schwer lösliche Totnichtoromtrat (AuCl4e); das
rote Reineckat (RNH3)9Cr(SCN)4] 9), das wegen seiner Schwerlöslichkeit in Wasser
(und guter Löslichkeit in Aceton) zur Abscheidung und Reinigung von Muscarin
aus Konzentraten dient. Muscarinchlorid ist stabil und wird, entgegen von Meinungen in der Literatur, durch Kochen nicht zerstört. Da Muscarin im Pilz grösstenteils
in Form wasserlöslicher Salze vorkommt 2 geht es beim Zubereiten der Pilze wenigstens teilweise ins Kochwasser über.
Strukturell ist Muscarin ein Derivat des Tetrahydrofurans. Die stickstoffhaltige
Seitenkette –0–C–C–N–CH3 kommt auch im Cholin vor, das im Fliegenpilz in
CH3
grossen Mengen enthalten ist. Die älteren Muscarinpräparate waren meist grob mit
Cholin verunreinigt. Cholin ist physiologisch relativ wenig wirksam. Hingegen ist
A cet ylch olin, das unter den Inhaltsstoffen des Fliegenpilzes und anderer Pilze nachgewiesen worden ist, ähnlich wie Muscarin wirksam, jedoch viel instabiler. Ältere
biologische Muscarinbestimmungen in Pilzen etc. sind wegen der Nichtberücksichtigung eines wahrscheinlichen Acetylcholingehaltes (und wegen eines falschen
Standards) suspekt und in allen überprüften Fällen viel zu hoch. Der Tetrahydrofuranring trägt drei Substituenten: eine Methyl-, Hydroxyl- und die kationische
Seitenkette. Das führt zur Voraussage von 8 stereoisomeren Muscarinen: nämlich
zu Bild und Spiegelbild von Muscarin, epi-Muscarin, epiallo-Muscarin und alloMuscarin. (Im Formelschema 1 sind beide Spiegelbilder nur beim Muscarin gezeichnet). Alle Isomere sind synthetisiert worden 3 . Der Pilz erzeugt, soweit man bisher
sieht, ausschliesslich eine Stereoform. Die Isomeren unterscheiden sich in ihrer
biologischen Aktivität bedeutend. Daraus ist zu schliessen, dass der Muscarinrezeptor
sehr hohe Anforderungen an den speziellen Bau der Molekel stellt: (—)-Muscarin,
2 Ob Muscarin in der Huthaut eventuell auch in lipoidlöslicher Form vorkommt, z. B. lecithinartig gebunden, ist noch nicht gesichert.
3 Epiallo-Muscarin ist noch nicht in Spiegelbilder gespalten worden.
17
das Spiegelbild des natürlichen (+)-Muscarins ist nahezu unwirksam (Faktor 1000!).
Auch die isomeren Muscarine sind sehr wenig wirksam. Ersatz der Methylgruppe
durch längere Seitenketten oder des Äthersauerstoffs durch ein Schwefelatom führen
ebenfalls zu starken Aktivitätsverlusten. Das natürliche (--)-Muscarin zeigt optimale
Geometrie für hohe und spezifische Aktivität. Hingegen sind die Dehydromuscarone
und Muscarone noch stärker aktiv, dafür ist aber ihre Spezifität verloren gegangen 4 .
Für solche Spezifitätsuntersuchungen sind in den letzten Jahren eine grosse Zahl
von muscarinartigen Verbindungen synthetisiert worden.
Wie bereits erwähnt wurde, ist Muscarin nur ein Nebenwirkstoff des Fliegenpilzes
und dazu noch, wegen seiner vermutlich viel geringeren Wirksamkeit bei oraler
Verabreichung, kaum von Bedeutung bei Fliegenpilzvergiftungen. Tabelle 3 gibt
einen Überblick über Muscarin-Vorkommen und -Gehalte [27].
Tabelle 3
Amanda musearia
0,0002 %
Inocybe patouillardi (BRES.)
0,037 % Muscarinchlorid
I. fastigiata (FR. ex Sen.) QuEt... 0,01 % im Frischpilz
1. umbrina (BREs.)
0,003 %
1. bongardi (WEINm.) QuEL.
nil
Die Zahlenangaben der Tabelle beziehen sich auf chemisch isoliertes Muscarin.
In der Literatur finden sich ferner Angaben über Muscarinvorkommen in A. pantherina (DC. ex FR.) SECR., BO/e/US hiridUS SCHAEFF. ex FR.), Russula emetica (SCHAEFF.
ex FR.), Clitocybe dealbata (SOw. ex FR.) GILL., Cl. rivulosa (PERS. ex FR.) Quél.
und anderen Clitocybearte.n, ferner von WIckt und LOuP über zahlreiche Inocybearten. Dazu ist folgendes zu bemerken: Einwandfrei nachgewiesen ist Muscarin in
C. dealbata5 . Die ganze Gattung, wie auch Inocybe ist muscarinverdächtig. Jedoch
sind alle in der Literatur erschienenen Zahlenangaben neu zu überprüfen (falscher
Muscarinstandard, Nichtberücksichtigung von eventuell vorhandenem Acetylcholin).
Die Angaben für R. entetica und B. luridus sind wahrscheinlich falsch. In A. pantherina schweizerischer Herkunft konnten wir zweimal kein Muscarin feststellen, doch
scheinen sich japanische (obige Angabe stammt aus Japan) und schweizerische
Pantherpilze auch in bezug auf den Gehalt an Ibotensäure zu unterscheiden. Alle
Angaben über Vorkommen von Muscarin ausserhalb des Pilzreiches sind vermutlich
falsch.
Erwähnenswert ist die Tatsache, dass die Huthaut des Fliegenpilzes, die bei
jungen und älteren, ausgewachsenen Pilzen ziemlich konstant etwa 8,5% des Gesamtgewichtes ausmacht, einen gegenüber dem Gesamtpilz um etwa 50% erhöhten
Muscaringehalt aufweist. — Das in der mykologischen Literatur immer wieder
zitierte Enthäuten des Pilzes hat somit, wenigstens in bezug auf das Muscarin, doch
einen Sinn! Vermutlich ist die grösste Muscarinkonzentration unmittelbar unter
der Huthaut vorhanden.
(
Eine ausführliche Behandlung der Pharmakologie von Muscarin-lsomeren, -Analogen und
-Homologen gibt P. G. WASER [28].
3 Privatmitteilung von Dr. D. W. HUGHES (23. 12. 65), Ottawa, Kanada.
18
Aus getrockneten mexikanischen Fliegenpilzen konnten wir Muscarin in ähnlicher
Menge wie aus europäischen Pilzen isolieren. Der im Abschnitt 5 zitierte Nachweis
von Muscarin in sibirischen Fliegenpilzen durch NENCKI braucht nicht angezweifelt
zu werden. Die Fähigkeit zur Muscarinsynthese durch den Pilz ist somit nicht lokal
bedingt, sondern eine der Spezies innewohnende Eigenschaft.
Allerdings ist Amanita muscaria eine wenig ergiebige Quelle zur präparativen
Herstellung von Muscarin, müssen doch zur Gewinnung von 1 g Muscarinchlorid
mindestens 500 kg Frischpilze aufgearbeitet werden'! Eine reichere Quelle ist hingegen der ziegelrote Risspilz (1. patouillardi (BRES.)) [29], der als gefährlicher Giftpilz
bekannt ist. Er ist bei uns in grösseren Mengen leider schwer erhältlich. Am leichtesten
dürfte Muscarin heute durch die Synthese zugänglich sein.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die intensive und eingehende Bearbeitung des Muscarinproblems zu einem gewissen Abschluss seiner Chemie geführt
hat. Offen geblieben sind noch die Abklärung gewisser konformationeller Eigentümlichkeiten der isomeren Molekeln in Lösung, einige stereochemische Beziehungen zwischen optisch aktiven Isomeren sowie die Biogenese des Muscarins im
Fliegenpilz. Die Beschäftigung mit der Muscarinchemie hat darüber hinaus zur
Bearbeitung eines neuen Gebietes geführt: Dehydromuscaron, ein Ausgangsmaterial
für die Darstellung der isomeren Muscarine erwies sich spektroskopisch als reines
ß-ungesättigtes Keton ohne nachweisbaren Gehalt an Enolform. Dies regte zur
Untersuchung der sog. i3-Hydroxyfurane an, deren Tautomerieverhältnisse in letzter
Zeit abgeklärt werden konnten. Verschiedene Vertreter dieses Systems wurden synthetisiert. Einige weisen intensive und eigentümliche Geruchsnuancen auf, z. B. das
2,5-Dimethylderivat starken Brotgeruch. Das 2,5-Dimethyl-3-hydroxyderivat ist neuestens sogar als Hauptkomponente des Aromas der Ananasfrucht erkannt worden
(R. M. SILVERSTEIN et al.) [30]. Auf Grund der zuerst am Dehydromuscaron erarbeiteten Resultate ist dieses neue System in letzter Zeit immer häufiger nachgewiesen
worden.
6 Wir haben mehrmals Anfragen von Pharmakologen zur Überlassung von 1g und mehr reinem
Muscarinchlorid erhalten, selbst zu einer Zeit als Muscarin noch nicht synthetisch zugänglich war!
19
7. Isolierung zentralaktiver Isoxazolole (Muscimol und Ibotensäure)
Einleitung: Die offensichtliche Diskrepanz zwischen den Symptomen einer
Fliegenpilz-Toxikose und einer experimentellen Muscarinvergiftung ist schon früh
aufgefallen. Bereits R. KOPPE hat dies in der von ihm redigierten Zusammenstellung
der Fliegenpilzvergiftungen [31] erkannt und Erklärungsversuche gegeben. Muscarinchlorid ist nicht in der Lage, die Blut-Gehirn-Schranke zu passieren. Auch dürfte es
bei der geringen Konzentration im Fliegenpilz (2 mg/kg Fliegenpilz) und wesentlich
geringeren Wirksamkeit hei oraler Verabreichung wenig zum Gesamtbild der Fliegenpilzvergiftung beitragen. Auf der Suche nach den verantwortlichen Stoffen kamen nach
und nach das «Pilzatropin» (=.Muscaridin von KOBERT) in Diskussion. Es konnte
wohl nicht ausbleiben, dass irgendeinmal ein Untersucher auf Atropin (=
sBdt,eol-Haynwcrmb.iD)ghde195anr
für südafrikanische Fliegenpilze [32] und 1962 für polnische Fliegenpilze [33].
LEWIS' Arbeit erregt wegen der simplen Methodik, die dem komplexen Sachverhalt nicht adäquat erscheint, mehrfach Bedenken. Die polnischen Autoren
beschränkten sich auf papierchromatographische Nachweismethoden, machten auch
semiquantitative Studien über Alkaloidgehalte von Hut, Stiel, Sommer- und Herbstpilzen. Sie wollen überall, mit geringen Variationen Atropin- und Scopolamin festgestellt haben. Es sei erwähnt, dass KWASNIEWSKI 1954 das Vorkommen von atropinartigen Basen in deutschen Fliegenpilzen verneint hatte. (Diese Arbeit ist weder
von [32] noch von [33] zitiert.) Für holländische Pilze erfolgte eine sorgfältige Nachprüfung durch SALEMINK et al. [17], die zwar zahlreiche, noch nicht identifizierte
Basen, jedoch keine Spur von Atropin, bzw. Hyoscyamin feststellten.
Das Auftreten ein und desselben kompliziert gebauten Alkaloids in zwei so völlig
verschiedenen Pflanzenfamilien, wie sie die Solanaceae und Amanitaceae darstellen,
erregt allein aus biogenetischen Gründen höchste Aufmerksamkeit. Jeder Chemiker
hätte deshalb gewünscht, dass die strukturelle Identifikation mit überzeugenderen Methoden durchgeführt worden wäre. In Anbetracht der geringen festgestellten Mengen
(0,0001 % [32], bzw. 0,00005-0,000085 % Basen [33] im Frischpilz) wird man die weitgehenden Schlüsse von LEWIS «that the neurological signs due to poisoning by
mushrooms (d. h. Amanita muscaria) of the species studied are due to this alkaloid»
ablehnen. Zwar enthält der Fliegenpilz in geringer Menge Basen, die sich bei pHWerten zwischen 8-10 mit Chloroform oder Äther ausziehen lassen, vermutlich sogar solche mit mydriatischer Wirkung 2 doch ist deren chemische Natur noch unklar.
,
Ein rein pharmakologischer Begriff ohne Beziehung zu einem Strukturverhalt.
Unpublizierte, noch nicht reproduzierte Versuche von G. F. R. MÜLLER und C. H. EUGSTER
(1959).
1
2
20
Eine weitere Verwirrung entstand, als TH. WIELAND und MOTZEL 1953 B u fo teil i n
(5-Hydroxy-N,N-dimethyltryptamin) in bedeutender Menge aus A. mappa (BATSCH
ex FR.) Quél. s. A. citrina (SCHAFFE.) GRAY isolierten und seine Anwesenheit in A. pantherina und A. muscaria in geringen Mengen papierchromatographisch festgestellt zu
haben glaubten [34]. Da Bufotenin im Mensch definitiv halluzinogen wirkt, war der
Schluss auf seine Rolle in Fliegenpilzvergiftungen offenbar unvermeidlich. Weder
TYLER, der diesem Problem mehrere Studien gewidmet hat [35], noch wir [13] fanden
Bufotenin in Fliegenpilzen, TYLER jedoch reichlich in A. porphyrea (A. und S. ex
FR.) SECR. und A. tomentella KROMBH. Wäre Bufotenin das aktive Agens der Fliegenpilzberauschung, so sieht man nicht ein, weshalb nicht auch A. 'wippt( zum selben
Zweck verwendet worden wäre. Es übt übrigens oral kaum eine psychotrope Wirkung aus.
Indolbasen sind immerhin im Fliegenpilz ohne Zweifel vorhanden. Sie verdienen
im Zusammenhang mit den sehr aktiven 4- Hydroxy-N, N-dimethyl-tryptaminen der
mexikanischen Zauberpilze (Psilocybin und Psilocin, siehe Abschnitt 14) eine aufmerksame Beurteilung 3 .
Isolierung von Muscimol, 1 botensäure und Muscazon: Eine von
W. THEOBALD et al. 1959 durchgeführte pharmakologische Überprüfung zahlreicher,
von uns hergestellter, möglichst muscarinfreier Fraktionen mit Hilfe verschiedener
Testverfahren ergab, dass unter den stark wasserlöslichen Anteilen signifikant narkosepotenzierende Substanzen enthalten waren. Da die Beurteilung der Narkosepotenzierung einen Hinweis auf unser Ziel, nämlich der Erfassung zentralaktiver Stoffe im
Fliegenpilz ergab, wurde beschlossen, diese Stoffe zu isolieren.
Der pharmakologische Leittest`, der die Verfolgung einer eventuellen Anreicherung des Wirkstoffes gestattete, beruht auf der Beeinflussung der Schlafwirkung
eines Kurznarkotikums durch die zu testierende Substanz. Sie wirkt selber nicht
narkotisch.
Die ersten Fraktionen wiesen eine geringfügige Wirkung auf. Mit dem allmählichen Verbessern der Trennmethoden wurden immer höhere Aktivitäten entdeckt.
Viele Reinigungsverfahren führten allerdings oft auch zu unerwarteten Aktivitätsverlusten, so beispielsweise die an sich sehr schonende Verteilungschromatographie an
Zellulosepulver-Säulen. Zu schaffen machte uns auch die Instabilität verdünnter
und noch unreiner Konzentrate. Lange Zeit war auch nicht ersichtlich, dass zwei
Wirkstoffe vorlagen, von denen der eine sehr labil ist und leicht in den anderen
übergeht. Als geeignete Trennverfahren für diese polaren, wasserlöslichen Substanzen
erwiesen sich die Verteilungschromatographie an Kieselgel-Säulen und vor allem
die lonenaustauscherchromatographie. Bei der Vielzahl von Inhaltsstoffen in den
Fraktionen waren wir für längere Zeit ausschliesslich auf den pharmakologischen
Test zur Kontrolle der Anreicherung angewiesen.
Schliesslich gelang die Korrelation von Aktivität und chemischem Nachweisverfahren. Es handelte sich um Substanzen, die auf Papierchromatogrammen mit
Über vorläufige Resultate siehe [13].
Die Wahl der Narkosepotenzierung als pharmakologische Testmethode und die Durchführung
der pharmakologischen Untersuchung erfolgte durch Herrn Dr. W. THEOBALD, Basel.
3
21
Ninhydrin gelbe, mit GROTES Reagens blaue Flecke gaben. 1960 wurde der erste
Wirkstoff, der den Namen Muscimol 5 erhielt, kristallisiert; 1961/62 folgte der
zweite, Ibotensäure 6 und gleichzeitig das nah verwandte, aber kaum aktive
Muscazon. Den Verlauf einer solchen Isolierung gibt Figur I. Dargestellt ist ein
.•
Äther-unlösliche Anteile
gelb
HCOOH-Eluat aus Dowex 1-X10 (CI -)
Hyclrolysat
K
ite-Vertei lung
Aluminiumoxid-Chromatogramm
Fig. I. Reinigung von Muscimol.
Elektropherogramm einer angereicherten Fraktion, nach Trennung an einem Ionenaustauscher, Hydrolyse, Verteilungschromatographie an Kieselgel und Aluminiumoxyd. Die Substanzen wurden mit Ninhydrin sichtbar gemacht.botensäureigte
Muscimol wurde aus Wasser-Methanol kristallisiert. Figur 2 stellt Muscimol dar.
Fig. 2.
Die Reinstoffe Muscimol und ITbotensäure erwiesen sich in der Folge als pharmakologisch hochwirksame Substanzen. Im erwähnten Narkosepotenzierungstest sind
beide enorm wirksam'. Da der Gehalt im Fliegenpilz etwa das 500 fache gegenüber
Von den verschiedenen Bearbeitern auch ß-Toxin, Pyroibotensäure, Marin und Pantherin
genannt, vgl. [19].
Auch a-Toxin oder Prämuscimol genannt, vgl. [19].
7 Dr. W. THEOBALD et al. werden nach Abschluss der laufenden pharmakologischen Untersuchungen darüber berichten.
22
Muscarin und das 1000fache gegenüber den behaupteten Atropinbasen beträgt,
sind wir überzeugt, erstmals einen wesentlichen Wirkstoff des Fliegenpilzes isoliert z11 h aben. Aus 700 kg Frischpilzen der Ernte 1961 isolierten
wir vorwiegend Muscazon, aus 770 kg der Ernte 1962 etwa 250 g reine kristallisierte lbotensäure (0,03%). In Sommerpilzen dieses Jahres (1966) fanden wir Gehalte
bis 0,1 % Ibotensäure. Hüte enthalten mehr als Stiele, junge Pilze etwas weniger
als vollentfaltete. Ein 50 g schwerer Pilzhut kann demnach bis zu 50 mg Ibotensäure
enthalten.
Genuiner Hauptwirkstoff des Fliegenpilzes ist ohne Zweifel die lbotensäure.
Muscimol das wesentlich wirksamer ist kommt im intakten Pilz nur in geringen
Mengen vor. Es entsteht aber leicht aus Ibotensäure durch Wasser- und CO2-Abspaltung. Das kann schon während der Aufarbeitung oder beim Auftragen auf Papierchromatogramme geschehen. Bei sehr schonender Aufarbeitung stellten wir in ganz
jungen Pilzen (Sommer 1966) nur Spuren von Muscimol, viel lbotensäure, jedoch
kein Muscazon fest; in ausgewachsenen Pilzen ebenfalls viel lbotensäure, Spuren
von Muscimol und Muscazon. 1964 und 1965 wurden etwa gleich hohe Gehalte an
Muscazon und Ibotensäure festgestellt. Die grossen Schwankungen im Muscazongehalt sind noch nicht geklärt (vgl. die Ausführungen im Abschnitt 13).
23
8. Eigenschaften und Struktur des Muscimols
Muscimol hat die Formel C414002N2. Smp. 155 —156' (aus Wasser), 174 —175°
(aus Wasser-Methanol). Es ist ein sehr kleines Molekül. Seine Chemie ist unkompliziert, vgl. das Formelschema 2.
Formelschema 2
_c
Ny C HCONH
22
NH 2- CO-CH 2
M u sc im o l
NH3 -CH 2
11C bo-NH-C H2
N
Ämax
273nm
2/ P d
OH
N
pK mc5 7,95
OH
Ac-NH-CH2
„,N
Ärnax ca2l0nm
-0
cs,
Ac -NH-CH2
0
Cl NH3CHICO - CH2CONH2
Cb0-NH-CHiCO - C HiCONH2
Muscimol ist das Enolbetain des 5-Aminomethy1-3-hydroxy-isoxazols,
5-Aminomethyl-3-hydroxy-isoxazols, d. h. es
ist eine ungesättigte, cyclische Hydroxamsäure. Sol
Arbeit noch nicht mit Sicherheit bekannt. Die Entwicklung der Chemie dieser
Substanzklasse ist erst mit der Entdeckung des Muscimols und der Ibotensäure in
Suhstanzklasse
Gang gekommen.
en wird bevorzugt die O-N-Bindung gespalten.
24
Das entstehende y A minoacetessigsäureamid kann bei geeigneter Arbeitsweise gefasst
werden; in neutralem Milieu dimerisiert es unter Wasserabspaltung und Dehydrierung zu einem hochpolaren, schwerlöslichen Pyrazinderivat mit charakteristischem
U V-Spektrum.
In der VAN SLYKE-Reaktion, die üblicherweise zum Nachweis einer primären
Aminogruppe benutzt wird, täuscht Muscimol zwei, das N-Cbo-Derivat immer
noch eine primäre Aminogruppe vor. Das anomale Verhalten ist, soweit wir sehen,
für 3-Hydroxy-isoxazole typisch.
3-Hydroxy-isoxazole sind keine Lactame, sondern Lactime, also deren Enolformen. Das gilt auch für 3-Hydroxy-isoxazole mit Alkylseitenketten. Sie geben
schwer lösliche Silbersalze, die mit Methyljodid zu 0- und N-Methylderivaten alkyliert werden. Die Säurestärke der 3-Hydroxyisoxazole ist beträchtlich, sie übertrifft
die des p-Nitrophenols. Bei Acetylierungen kommt es vermutlich zu einer 0 a
N-Acylwanderung und damit zur Ausbildung der Lactamform. Dann tritt starke UVAbsorption auf.
Somit ist das tautomere Verhalten der 3-Hydroxyisoxazole anders als das der
3-Hydroxyfurane, also der Stoffgruppe, die im Abschnitt 6, im Anschluss an die
Besprechung der Muscarinsynthesen, erwähnt worden ist.
Muscimol ist wie Muscarin ein 5-Ringheterocyclus. Mit ihm hat es Polarität,
extreme Wasserlöslichkeit, hohe biologische Wirksamkeit und das Strukturelement
N C C C C O gemeinsam. Aber wie verschieden verhalten sich die beiden Mole-
O
küle in anderer Hinsicht!
25
9. Eigenschaften und Struktur der Ibotensäure
Ibotensäure, C5H8N205, Smp. NS' (Zers.) aus Wasser, ist eine farblose Substanz
mit in Reinzustand erheblich geringerer Löslichkeit in Wasser als Muscimol. Die
Verbindung geht, wie bereits erwähnt, durch Decarboxylierung leicht in Muscimol
über. Dies tritt schon beim Lösen in Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Pyridin,
Formelschema 3
e
0
Ibotensäur e
NH3—CH2
0
• 1'2°
„NN
NH
0
H COOE)
Tricholomasiure
2 Mole N2
"2/Pd
H2O
CONH2
OH
CH2
/ ..NH
cle
Amax.
209
nm
0
H N
"2
COOC2H 5
CONH2
flu.e213/2520m
Ac—NH — CH
O
r
CO0C 2 H5
Dicarbonsäure
Di-Cho,Di-acetat
HCI
C 2 1-1 5 011
/
OH
etc.
A c NH — CH --/
0.”
cO0c2H,
26
7111.1ae
206 nry,
oder beim Erhitzen von wässerigen Lösungen ein. Ibotensäure dürfte das Kochen
des Pilzes kaum überleben.
Die Verbindung ist optisch inaktiv. Die VAN SLYKE-Reaktion ist anomal und
spricht für 2 NH2-Gruppen an. Die Hydrierung spaltet ebenfalls bevorzugt die
O-N-Bindung, liefert durch die vom Muscimol her bekannte Dimerisierung und
weitergehende Reduktion jedoch das trans-Piperazinderivat, eine polare, hochschmelzende Verbindung.
Veresterungen und Acylierungen sind an der Ibotensäure bei vorsichtigem Arbeiten möglich. Das N-Acetat verseift als Diacylamin sehr leicht, z. B. beim Chromatographieren an SiO2 oder Behandeln mit Alkohol.
Weiter sei die von TAKEMOTO aus Tricholoma
KAWAMURA [36] isolierte
Tricholomasäure = erythro-Dihydroibotensäure erwähnt. Sie erregt zur Zeit
besondere Aufmerksamkeit wegen ihrer ausgesprochenen geschmacksverbessernden
Wirkung, die diejenige des Na-L-Glutamates erheblich übertrifft. Sie erhöht synergistisch den Geschmack der Inosinsäure und Guanylsäure. Sie ist kürzlich synthetisiert worden. Die Überführung der Ibotensäure in Tricholomasäure wurde noch
nicht beobachtet.
27
▪
•
10. Eigenschaften und Struktur des Muscazons
Muscazon, C5H 6 O4N9, Smp. > 190" (Zers.), ist stabiler als lbotensäure, mit der
es, abgesehen vom Kristallwasser, ismer ist. Die Verbindung kann ohne weiteres
aus Wasser umkristallisiert werden. Die Farbreaktionen entsprechen weitgehend
denen der Ibotensäure; die gelbe Färbung mit Ninhydrin ist allerdings länger
beständig.
Formelschema 4
r
N
1-1/
COO R t
-NH-CO R 2
C00,,
CH-NH3
H
Rt = H
Ri
'o
0
0
H
R t = CH 3
R 1 = CH3
/ '1r
0
R2
CH 3
R2 = C6 H 5
R2 = OCH 2 C6H 5
R2 = C6 H 5
R 2 = OCH 2 C 6 H 5
CH3
,NHCOCH3
CH
COCH3
O
NH3 cH 2
H
I
CH NH 3
H NH
N
I
OH H
3
COOH • 2 CI
CO0H • 2 CI
Derivate
Synthese
-- ■••• Derivate
♦_Synthese
Muscazon ist ebenfalls
ehenfa lls ein Glycinderivat, aber der heterocyclische Teil ist ein
2(3 H)-Oxazolonring. Die VAN SLYKE-Reaktion ist normal. Zahlreiche Derivate
lassen sich unschwer, viel leichter als bei der Ibotensäure herstellen. Allerdings verlaufen die Acylierungen nur unter ScnoTTEN-BAumANN-Bedingungen normal. Unter
anderen Umständen folgen komplizierte Umlagerungsreaktionen, welche hier nicht
näher besprochen werden sollen. Die katalytische Hydrierung gelingt leicht: Sie
liefert das erythro-Dihydro-muscazon (mit kleinem Anteil des threo-Isomeren), eine
Aminosäure mit normalem Verhalten in der Derivatbildung und gegenüber Ninhydrin. Davon sei die DAKAN-WEST-Reaktion und die Anhydrisierung des Acylaminoketons ins Oxazol erwähnt. Dies geschieht schon bei Kernresonanzaufnahmen
in Trifluoressigsäure. Saure Hydrolyse am Dihydromuscazon gibt CO2 und die
erythro-a, - Dia i no-y- yd ro xy b uttersä u re, die mit einem authentischen Präparat
verglichen werden konnte.
28
11. Synthesen des Muscimols
Für Synthesen von 3-Hydroxyisoxazolen bieten sich in erster Linie ß-Ketoester
an, die allerdings nicht direkt mit Hydroxylamin umgesetzt werden dürfen, da sich
sonst die Oxazolone-(5), d. h. Lactone bilden. Wir arbeiteten deshalb mit den
Ketaln,isordHyxamäueitlfvonIasucherdzyklitn
sie — das ist der Trick — mit wasserfreier HCI in Methanol oder Eisessig. Mit
wässeriger Säure hydrolysiert die Hydroxamsäure schneller als das Ketal.
Formelschema 5
0
0/
R-CO-CH2-CO0C21-15 -->F2 C CH 2 - CO0C2 H 5
R C CH2 - CO-NHOH
0
OH
R - CH3
PKMCS 8,2
R=
= CH2C1 p K MCS Z.
N H3
►
Br - CH2 - COCH 2 CH2- NO2 HB r
Br-CH
13>
NH2-CH
OCHS
KOH/CH301-.1
30 Std
OH
HCI
NH2-CH2
4Std
-1.
J1 3 - C H2
(C2 H5)3 N
MusciM0(
29
Das Chlormethylderivat lässt sich aus Diketen über den y-Chloracetessigester
darstellen. Durch Umsatz mit konzentriertem wässerigem Ammoniak entsteht
Muscimol fast quantitativ.
Eine andere Synthese geht vom 3-Brom-5-aminomethylisoxazol aus, das in der
Literatur beschrieben war (Fusco). Die weiteren Schritte umfassen nucleophilen
Austausch am Halid und Ätherspaltung durch Rückflusskochen mit konzentrierter
Salzsäure.
Muscimol hält das alles aus! Seine pharmakologische Aktivität geht aber verloren,
wenn verdünnte Lösungen bei mittlerem pH an Zellulosesäulen chromatographiert
werden!
Mit diesen Verfahren ist es leicht möglich, grössere Mengen Muscimol oder anderer lsoxazolole herzustellen.
30
12. Synthesen der Ibotensäure
Die sehr empfindliche Ibotensäure verlangte schonendere Syntheseverfahren. Das
Ziel wurde auf zwei We g en erreicht:
Formelschema 6
OH
OH
CL-CHr(‚
(
NBS
KCN
CN-CH
CN - CHZ
hr
OH
0
Br
/ 0°
NH3
Pinner
CN-H
N H3
°
N
Hydrolyse etc.
oz
3botensäure
OCI-t2C6 H5
Br
( CH2C6H 5
C61-15CHi0H
Hooc -(N
HOOC
KOH
0
0 Pinner
C2H S O00-
OH
Br e
C2H5OCO-CH-R
DMSO
Br
2)
„..N
0
40%
CHO --
Ts Cl
1
OH
Py
C2H5OCO-CH-9 R00/.
0 Ts
NH3
HBr
0
CH377P
0 ,...N
LiAl 1-14
HOOC-CH
Br
0 ° NH4
00 C- CH -1.„. _,,N
0
%43
Amberlite
e
3R120H
3bot ensäure
Reaktion von Chlormethylisoxazol, dem Ausgangsmaterial einer Muscimolsynthese, mit KCN gab das empfindliche Nitril. Dieses liess sich mit Hilfe von Bromsuccinimid in der Seitenkette bromieren. Anschliessend folgte Ammonolyse des
Halides und Alkoholyse der Nitrilgruppe zum Iminoäther. Dessen kontrollierte Verseifung gab lbotensäure.
Eine damit fast identische Synthese haben Chemiker der Takeda-Laboratorien
1966 publiziert [25]. Eine andere Synthese [20] geht von der Bromisoxazolcarbonsäure aus, die über verschiedene Stufen auf dem im Formelschema angegebenen
Weg in Ibotensäure übergeführt wird.
31
13. Synthese des Muscazons
In der Arbeitsgruppe von Prof. H. SCHMID ist vor einiger Zeit gezeigt worden,
dass sich gewisse N-Heterocyclen durch UV-Bestrahlung umlagern lassen; so Pyrazole in Imidazole und Benzisoxazole in Benzoxazole. Es lag nun nahe, die am selben
Institut ausgearbeitete Methodik auf ein Problem unseres Arbeitskreises zu übertragen. 3-Hydroxyisoxazole sind, wie bei den Synthesen beobachtet wurde, oft
lichtempfindlich.
Formelschema 7
H HN
00C— CH
NH 3
hsr
I-120, 25 °
Y.--
""0
00C
C
CH ',e0
NH3
11>
0
e 00C-C
I
NH 3
0
ee
35% Kris t.
Tatsächlich liess sich die photochemische Umwandlung der lbotensäure in Muscazon durch UV-Bestrahlung von verdünnten wässerigen Lösungen erstaunlich gut
durchführen. Bei geeigneter Aufarbeitung lässt sich kristallisiertes Muscazon in
30-40% Ausbeute isolieren. Wir nehmen an, dass die Reaktion mit der Spaltung
der N-O-Bindung beginnt und dann zu einem ce -Lacta m führt, das die notwendigen
strukturellen Voraussetzungen zur Umlagerung in das 2(3 H)-Oxazolon-System, d. h.
in Muscazon aufweist. Die Reaktion lässt sich auch auf andere 3-Hydroxyisoxazole
anwenden, wodurch die wenig bekannten 2(3H)-Oxazolone besser zugänglich werden dürften. Auch Muscimol ist photolabil.
Wirksamkeitsverlust im Pilz durch Umwandlung der 3- H y dr o x yisoxazole in
2(3 H)-Oxazolone?
Die soeben geschilderte photochemische Uniwandlung der physiologisch aktiven
3-Hydroxyisoxazole in, soweit man sieht, physiologisch kaum wirksame Oxazolone,
muss noch näher diskutiert werden, da die Frage im Zusammenhang mit der längst
bekannten schwankenden Toxizität des Fliegenpilzes von grosser Bedeutung ist.
Experimentell haben wir festgestellt, dass der Gehalt des Fliegenpilzes an Muscazon
grossen und in der Ursache noch nicht erkannten Schwankungen unterliegt (Abschnitt
7). Ferner gibt es Anzeichen dafür, dass ältere Pilze mehr Muscazon enthalten als jüngere. Die Frageist nun: entsteht Muscazon im Pilz aus lbotensäure ? Dafür gibt es noch
32
keine Beweise, sondern nur einen, allerdings sehr gewichtigen Hinweis: Ibotensäure
und Muscazon sind asymmetrisch gebaute Moleküle, müssten also als Naturprodukte,
d. h. Erzeugnisse einer enzymatisch gesteuerten Synthese, optisch aktiv sein. Das ist
die Regel für die Grosszahl der Naturstoffe, allerdings nicht für alle. Nun sind aber
beide optisch inaktiv, d. h. racemisch. Der Racematcharakter der Ibotensäure kann
verstanden werden, da der Wasserstoff am Asymmetriezentrum, wie experimentell
bewiesen wurde, sehr sauer ist und leicht als Proton abgelöst wird". Dieser Vorgang
muss zur Racemisierung führen. Er könnte beispielsweise schon im Pilz, dann aber
leicht bei der Aufarbeitung eintreten. Im Muscazon ist aber, wie Versuche ergaben',
die Protonenabspaltung am Asymmetriezentrum viel schwerer, da die Azidität
geringer ist. Folglich müsste Muscazon als schwer racemisierbare Verbindung optisch
aktiv sein. Aus diesem Widerspruch ergibt sich seine vermutliche Entstehung aus
einer racemischen Vorstufe in einer vielleicht nicht enzymatisch gesteuerten Reaktion, folglich aus Ibotensäure.
Ob die Umwandlung bei der Aufarbeitung auftreten kann, ist nicht ganz von der
Hand zu weisen, wenn wir auch kaum an diese Möglichkeit glauben. Es ist wahrscheinlicher, dass der Pilz selbst Ibotensäure in Muscazon umzuwandeln vermag.
Damit ergäbe sich eine einleuchtende und überraschende Erklärung für die mehrfach festgestellte Schwankung in der Wirkungsstärke des Fliegenpilzes.
Über die Biogenese der neuen 3-Hydroxy-isoxazol-Verbindungen (Muscimol und
Ibotensäure) ist noch nichts Gesichertes bekannt. Sie sind die ersten und bisher
einzigen in der Natur entdeckten Vertreter dieser Verbindungsklasse.
Dass der Fliegenpilz so verschiedenartig wirkende Substanzen (Muscarin mit
seiner vor allem peripheren, parasympathomimetischen Aktion, Muscimol und
I botensä eire mit der zentralen Wirkung) erzeugt, ist in diesem Ausmass ganz ungewöhnlich. Die Situation hängt natürlich mit der Kleinheit der aktiven Moleküle zusammen,
bei denen sich relativ geringfügige strukturelle Änderungen stark auswirken. Andererseits gibt es auch nicht allzu viele kleine organische Moleküle mit dieser hohen
Wirkungsstärke.
Experimentell festgestellt von Dr. 1-1. FRITZ mittels NMR-Messungen.
33
14. Hinweis auf Wirkstoffe anderer halluzinogener Pilze
Zu den halluzinogen wirkenden Basidomyceten wird immer wieder der Pantherpilz, Amanita pantherina (DC. ex. FR.) SECR. gezählt. Laut Literatur sind die Vergiftungserscheinungen denen des Fliegenpilzes ähnlich, aber gravierender. Er gilt
einerseits als Muscarinpilz (INOKO 1891) und andererseits als psychotrop. Muscarin
haben wir in Pilzen schweizerischer Herkunft nicht nachweisen können. Versuche,
auch lbotensäure oder Muscimol aufzufinden, waren ebenfalls ergebnislos. Hingegen
hat TAKEMOTO [21] erstere aus japanischen Exemplaren isoliert'. Der Nachweis von
Bufotenin und 1-Hyoscyamin ist wie beim Fliegenpilz umstritten [37].
Weiter ist Panaeolus campanulatus (L.) FR. zu erwähnen, von dem einzelne Autoren vermuten, dass er dem «Narrenschwamm» von CAROLUS CLUSIUS (Fungorum
historia, 1601) entspreche. Er und andere Panaeolusarten (P. retirugis, papilionaceus,
sphinctrinus, subbalteatus) sollen halluzinogen wirken. Psilocybin oder Psilocin sind
jedenfalls ausser in einem Fall — nicht nachgewiesen worden [6].
Sehr grosses und berechtigtes Aufsehen haben jedoch die Untersuchungen von
R. G. WASSON, R. HEIM und A. HOFMANN an den sog. mexikanischen Zauberpilzen
in den letzten Jahren erregt. Es handelt sich um Vertreter der Gattungen Psilocybe
mit 12 Arten, Stropharia (eine Art) und Conocybe (zwei Arten), welche als Wirkstoffe
die Indolderivate Psilocin und Psilocybin enthalten :
R
CY
CI43
■
CIT3
11
R=H
Psilocin
R=P03143 Psilocybin
H
Die umfangreiche Literatur ist z. B. von R. HEIM zusammengefasst worden [6].
Für europäische Wildpilze scheint Psilocybin bisher nur in einer Copelandia-Art, die
1965 in Menton eine Pilzvergiftung in einer Familie verursachte, nachgewiesen zu
sein [38].
Der Fliegenpilz enthält ebenfalls mehrere Indolverbindungen, wie im Abschnitt 7
bereits erwähnt wurde. Ihre vorläufige Untersuchung hat ergeben, dass es sich laut
Spektren und Farbreaktionen um Verwandte des Psilocybins handeln muss. Die
Identität mit 4-Hydroxyindolen ist aber nicht gesichert [13] und bedarf der weiteren
Überprüfung. Jedenfalls ist die Menge im Pilz sehr gering.
1
34
Sowie aus 4. strobiliformis (VirT.) Quft. s. A. solitaria (FR.) QUft. [211.
11?
zartres„.
0,44
-ob
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4,44
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nedildriAll' 2
„
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•
Fliegenpilz, Forren-Irchel, 15. September 1963
Aufnahme C. H. EUGSTER
(Alpa 6b, Makroswitar 50 mm, Agfa CT 18)
15. Andere Inhaltsstoffe im Fliegenpilz
Im Verlauf der Extraktionen und Trennprozesse sind dem einen oder anderen
Bearbeiter noch verschiedene Inhaltsstoffe aus den Stoffklassen der Aminosäuren,
Carbonsäuren, Polyalkohole, Basen, Steroide usw. in die Hände gefallen. Da diesen
in unserem Zusammenhang kein weiteres Interesse zukommt, werden sie hier nicht
erwähnt, mit einer Ausnahme: dem roten Hutfarbstoff.
Mehrere Autoren haben sich um seine Isolierung und strukturelle Enträtselung
bemüht (GRIFFITHS 1896, 1900; ZELLNER 1906). Die in allen Lehrbüchern der organischen Chemie anzutreffende Strukturformel und der Name M uscar u fin stammen
von KÖGL und ERZLEBEN (1930).
OH 0 COOTI
> \ /
Muscarufin nach KiiciL und
ERNLEBEN.
HOC° 0 CH=CH-CH-C1-1-COOH
Zur Isolierung hatten diese Autoren 500 kg Pilze enthäutet, den Farbstoff mit
Alkohol extrahiert, ihn aus der Lösung dann als schwer lösliches Silbersalz gefällt
und dieses mit methanolischer Salzsäure zerlegt, worauf das Muscarufin als orangerote Kristalle mit Smp. 275,5° erhalten werdenKögl'schen
Die Strukturherleitung soll hier nicht weiter diskutiert werden. Der Köci2schen
Struktur ist in neuerer Zeit aus verschiedenen Gründen immer mehr Skepsis entgegengebracht worden. Syntheseversuche in 3 verschiedenen Arbeitsgruppen (Born,MReaktivität, NILSSON) blieben ergebnislos, liessen aber Rückschlüsse auf die
.Reaktivität der vorgeschlagenen Muscarufin-Konstitution zu. Doch wiederholte
bisher offensichtlich niemand mehr die beschriebene Isolierung des Pigmentes. Eigene,
unveröffentlichte Versuche, die wir 1958 an den abgezogenen Häuten von 457 kg
Frischpilzen ausgeführt hatten, führten zu einigen überraschenden Ergebnissen:
Getrocknete Pilze behalten zwar ihre schöne rote Farbe bei Lichtausschluss über
längere Zeit nahezu unverändert. Die Farbstoffe sind aber äusserst labil. Sie sind
extrem löslich in Wasser und ganz unlöslich in mit Wasser nichtmischbaren Lösungsmitteln. Sobald aber die Lipoidanteile durch Extraktion mit Äther, Chloroform und
dergleichen entfernt worden sind, wird das zurückbleibende Pigment instabil. Es
entfärbt sich sehr rasch und wird missfarben. Mit derselben Instabilität hat man bei
allen Trennoperationen zu rechnen. Es dürfte sich um Oxydationsvorgänge handeln,
die durch die schützenden Lipoide verhindert werden. Im Hinblick auf die vorgeschlagene Chinonstruktur für Muscarufin prüften wir durch Elektronenspin-Resonanz35
messungen 1, ob eventuell eine instabile radikalische Vorstufe, etwa ein Semichinon
im Pilz vorliege. Tatsächlich wurde ein sehr starkes und spezifisches Signal entdeckt,
das einer beträchtlichen Konzentration an einer Vanadium (IV)-Verbindung
zuzuschreiben ist! Die Konzentration im Hut ist noch nicht bestimmt worden, doch
steht ausser Zweifel, dass der Pilz gegenüber der Konzentration im Waldboden eine
sehr starke Anreicherung ausführt. Der Zusammenhang mit dem Hutpigment, also
die Frage, ob es sich um einen rotgefärbten Vanadium-Komplex handelt, ist noch
nicht geklärt. Jedenfalls kommen stark gefärbte Schwermetallkomplexe auch in
anderen Pilzen vor. So stellten wir feste, dass die prachtvollen, roten Farbstoffe von
Täublingen (Russula lepida FR. , R. paludosa BRITZ., R. emetica FR., R. sanguinea FR.
etc.) Kupferkomplexe mit erstaunlich hohem Kupfergehalt darstellen. Es handelt
sich meist um Gemische, die sich aber durch Chromatographie an Sephadex-Säulen
trennen lassen. Die Farbstoffe sind ebenfalls polar und in organischen Lösungsmitteln schwerlöslich.
Vielleicht lohnt es sich, der Frage nachzugehen, ob die Schwermetallanreicherung
im Mycel solcher Pilze einen limitierenden Faktor für die Fruchtkörperbildung darstellt.
Die Amanitafarbstoffe lassen sich mit 70 %ig em Methanol bei pH 4-6 extrahieren. Die Auftrennung der Pigmente gelingt durch Verteilungschromatographie
an Zellulose mit Butanol-Äthanol-Eisessig-Wasser, oder an Polyamid mit 50 %igem
Aceton oder an Sephadex-Säulcn. Das führt zu gelben, orangeroten und einer blauroten Zone, die im Sichtbaren eine charakteristische, schmale und hohe Absorptionsbande mit 474 in// aufweist. Somit ist der Hutfarbstoff des Fliegenpilzes ein
Gemisch und laut Absorptions-Spektrum kein Terphenylchinon der vorgeschlagenen
Struktur gin
.
Ich habe den Herren Dr. PROCTOR, Varian AG, Zürich, sowie Herrn Prof. Dr. F. WALDNER,
Physikinstitut der Universität, für Hilfe bei den Messungen zu danken.
C. H. EUGSTER, unveröffentlicht.
3 Prof. Dr. H. Musso, Marburg/Bochum, mit dem ich freundschaftlich verbunden bin, hat nun
die Weiterbearbeitung des «Muscarufins» übernommen.
36
16. Schlusswort
Unsere Darstellung zeigt, dass die chemische Erforschung des Fliegenpilzes durchaus nicht geradlinig vor sich gegangen ist. Nach langen und gelegentlich bitteren
Kontroversen ist heute das Muscarinproblem gelöst. Auch die Strukturen von
lbotensäure und Muscimol sind in jeder Hinsicht gesichert. Die beiden Verbindungen dürften die eigentliche Ursache für die zentralen Wirkungen des Fliegenpilzes sein. -ihre
Chemie liegt nicht in der Richtung, die von etlichen Autoren angenommen wurde.
Offen geblieben sind die Strukturen der alkaloidartigen Verbindungen (Belladonnabasen?, Psilocin-artige Stoffe?) und der roten und gelben Hutfarbstoffe. Es ist ferner
zu vermuten, dass der Pilz noch weitere Wirkstoffe erzeugt, deren Nachweis und Isolierung neue Untersuchungsmethoden notwendig machen.
Es darf schliesslich mit Befriedigung festgestellt werden, dass die bisher an Fliegenpilzstoffen erzielten Ergebnisse über die Chemie hinaus Bedeutung auch in anderen
Wissenschaften gewonnen haben.
37
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