Picrotoxin (124-87-8) Physikalische und chemische Eigenschaften
Picrotoxin
Pflanzlich gewonnenes Sesquiterpen-Dilacton-Gemisch, das hauptsächlich als Forschungsreagenz und Referenzstandard für Neuropharmakologie und GABA-A-Rezeptor-Studien verwendet wird.
| CAS-Nummer | 124-87-8 |
| Stoffklasse | Sesquiterpen-Dilactone |
| Typische Form | Mikrokristallines Pulver oder prismatische Kristalle |
| Übliche Qualitäten | BP, EP, USP |
Picrotoxin ist ein natürlich gewonnenes, sesquiterpen-abgeleitetes molekulares Komplexgemisch, bestehend aus zwei Dilacton-Komponenten (Picrotoxinin und Picrotin) in annähernd 1:1-Assoziation. Strukturell lässt es sich am besten als nicht-nitrogenhaltiger neutraler Molekülkomplex beschreiben, gebildet aus zwei stark oxygenierten bicyclischen/dilactonischen Grundgerüsten; die kombinierte Summenformel wird als C15H18O7·C15H16O6 angegeben (häufig auch als C30H34O13 für den 1:1-Komplex). Das Molekül weist mehrere Stereozentren sowie mehrere ringverknüpfte Ether- und Lactonringe auf, die eine kompakte, starre polyzyklische Architektur mit eingeschränkter konformationeller Flexibilität erzeugen (kovalent gebundene Einheiten = 2; Anzahl rotierbarer Bindungen = 2).
Elektronisch ist Picrotoxin für ein Terpenoid hochpolar: Es trägt mehrere Carbonyl- und Ether-Sauerstoffatome, die eine hohe Anzahl an Wasserstoffbrücken-Akzeptoren und eine moderate Anzahl an Wasserstoffbrücken-Donoren ermöglichen. Die berechnete topologische polare Oberfläche (TPSA) beträgt 191 \(\text{Å}^2\) bei 13 Wasserstoffbrücken-Akzeptoren und 3 Donoren, was mit einer geringen Membranpartitionierung und einer relativ hohen wässrigen Affinität für ein natürliches Terpenprodukt übereinstimmt. Der gemessene n-Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient (logP) liegt bei \(-2.229\), was auf eine Nettolöslichkeit in wässriger Phase unter neutralen Bedingungen hinweist. Picrotoxin ist ein neutrales, nicht basisches, nicht saures Molekül in Standardwässrigen Medien (eine gesättigte Lösung ist neutral im Lackmus-Test) und ist im physiologischen pH-Bereich nicht ionisierbar.
Funktionell ist Picrotoxin ein potentes zentrales nervensystemaktives (ZNS) Konvulsivum, das als nichtkompetitiver Antagonist an GABA\(_A\)-Rezeptor-gesteuerten Chloridkanälen wirkt. Historisch wurde es als Forschungswerkzeug eingesetzt und fand nur eine begrenzte und größtenteils eingestellte medizinische Anwendung als Atemstimulans und Gegengift bei Barbituratvergiftungen wegen seines engen therapeutischen Fensters. Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind BP, EP, USP.
Grundlegende physikochemische Eigenschaften
Dichte und Feststoffform
Der reine Stoff wird beschrieben als farblose, glänzende prismatische Kristalle oder weiß bis nahezu weißes mikrokristallines Pulver und gelegentlich als glänzende rhomboide Blättchen. Der Feststoff besteht aus dem 1:1-Molekülkomplex von Picrotoxinin und Picrotin; die Aufzeichnung meldet zwei kovalent gebundene Einheiten, was für einen Molekülkomplex statt eines einzelnen kleinen Moleküls spricht. Es wird kein absoluter Feststoffdichtewert im aktuellen Datenkontext angegeben.
Schmelzpunkt
Gemeldete experimentelle Schmelzpunkte sind: 397 \(^\circ\)F (EPA, 1998); 203,5 °C; und 203 °C. Es wird keine konsensbasierte Schmelzpunkts-Unsicherheit über diese Werte hinaus angegeben.
Löslichkeit und Auflösungsverhalten
Experimentell berichtete Löslichkeitsbeobachtungen umfassen: - „1 g in 350 ml Wasser“ - „1 g in ca. 5 ml siedendem Wasser“ - „1 g in 13,5 ml 95% Ethanol“ - „1 g in ca. 3 ml siedendem Alkohol“ Ein zusätzlicher numerischer Wert „4100“ ist in den Rohdaten ohne Einheit vorhanden. Die praktische Interpretation dieser Werte weist auf moderate Löslichkeit in kaltem Wasser, deutlich erhöhte Löslichkeit in heißem Wasser und heißem Alkohol sowie deutliche Löslichkeit in hochprozentigem Ethanol hin. Eine gesättigte wässrige Lösung ist im Lackmus-Test neutral, was mit einem nicht-ionisierbaren neutralen Stoff übereinstimmt.
Chemische Eigenschaften
Säure-Basen-Verhalten und qualitative pKa
Picrotoxin ist ein nicht-nitrogenhaltiger neutraler Stoff; eine gesättigte wässrige Lösung ist neutral im Lackmus-Test. Im aktuellen Datenkontext liegt kein experimentell bestimmter \(\mathrm{p}K_a\)-Wert für Picrotoxin vor.
Reaktivität und Stabilität
Picrotoxin wird als luftstabil, jedoch lichtempfindlich beschrieben; lichtgeschützte Lagerung wird empfohlen. Es kann mit starken Oxidations- oder Reduktionsmitteln reagieren. Thermische Zersetzung erzeugt stechenden Rauch und Dämpfe. Chemisch kann Picrotoxin als Paar von Dilacton-Strukturen (Picrotoxinin und Picrotin) betrachtet werden; die beiden Komponenten unterscheiden sich in ihrer Aktivität (Picrotoxinin ist das primäre wirksame Konvulsivum, während Picrotin weitgehend inaktiv ist). Die Präsenz mehrerer Lacton- und Etherfunktionalitäten weist auf Anfälligkeit für hydrolytische Spaltung unter starken sauren oder basischen Bedingungen sowie potenzielle Empfindlichkeit gegenüber nucleophilen oder reduktiven Abbauwegen an labilen Carbonylstellen hin; quantitative Hydrolyseraten oder kinetische Daten sind im aktuellen Datenkontext jedoch nicht verfügbar.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Kombinierte Summenformel (gemeldet): C15H18O7·C15H16O6
- Auch angegeben als: C30H34O13
- Berechnetes Molekulargewicht: 602,6 (berichteter Wert)
Die kombinierte exakte/monoisotopische Masse beträgt 602,19994113.
LogP und strukturelle Merkmale
- Gemeldeter logP: \(-2.229\)
Der negative logP-Wert entspricht einer geringen Oktanol-Partitionierung und unterstützt die hohe polare Oberfläche sowie die hohe Wasserstoffbrücken-Kapazität (HBr-Akzeptoren = 13; HBr-Donoren = 3; TPSA = 191 \(\text{Å}^2\)). Strukturell enthält das Molekül mehrere fusionierte Lactonringe und Etherbrücken, die ein starres, dreidimensionales Gerüst mit geringer Anzahl rotierbarer Bindungen (Anzahl rotierbarer Bindungen = 2) und vielen definierten Stereozentren (definierte Atom-Stereozentren = 11) erzeugen. Diese Eigenschaften schränken die konformationelle Flexibilität ein und beeinflussen die Bindungsinteraktion am GABA-Rezeptor-Chloridkanal.
Strukturelle Identifikatoren (SMILES, InChI)
- SMILES: CC(=C)[C@@H]1C2[C@@H]3[C@@]4(C@(CC5[C@]4(O5)C(=O)O3)O)C.C[C@@]12[C@H]3C4C@HC(C)(C)O
- InChI: InChI=1S/C15H18O7.C15H16O6/c1-12(2,18)6-7-10(16)20-8(6)9-13(3)14(7,19)4-5-15(13,22-5)11(17)21-9;1-5(2)7-8-11(16)19-9(7)10-13(3)14(8,18)4-6-15(13,21-6)12(17)20-10/h5-9,18-19H,4H2,1-3H3;6-10,18H,1,4H2,2-3H3/t5-,6+,7?,8?,9-,13-,14-,15+;6?,7-,8?,9?,10+,13+,14+,15-/m10/s1
- InChIKey: VJKUPQSHOVKBCO-ZTYBEOBUSA-N
Alle oben genannten strukturellen Identifikatoren sind unverändert dargestellt und spiegeln die zweiteilige kovalente Assemblierung wider, die für Picrotoxin-Proben typisch ist.
Identifikatoren und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS-Nummer: 124-87-8
- Europäische Gemeinschaft (EG)-Nummer: 204-716-6
- UN-Nummer (in einigen Transportlisten aufgeführt): 3462 (COCCULUS)
- DrugBank-ID (gemeldet): DB00466
- InChIKey: VJKUPQSHOVKBCO-ZTYBEOBUSA-N
Diese Identifikatoren dienen der Kreuzreferenz und Probenverfolgung.
Synonyme und markenunabhängige Bezeichnungen
Gemeldete Synonyme und gebräuchliche Namen umfassen: - Picrotoxin - Cocculin - Cocculus - Picrotoxinin–picrotin (1:1) - Picrotoxinin - Picrotin - Picrotoxine - Picrotox
(Die obige Liste spiegelt gebräuchliche Namen wider, die in Lieferanten- und behördlichen Anmerkungen erscheinen.)
Industrielle und pharmazeutische Anwendungen
Rolle als Wirkstoff oder Zwischenprodukt
Picrotoxin ist primär ein bioaktives Konvulsivum, das als nichtkompetitiver Antagonist an GABA\(_A\)-Rezeptor-Chloridkanälen wirkt. Seine Hauptanwendungen in der Praxis liegen als pharmakologisches Werkzeug in der Neurowissenschaft (zur Untersuchung der inhibitorischen Chloridleitfähigkeit und des GABAergen Signalsystems) sowie historisch als Arzneimittel, eingesetzt als ZNS-Stimulans und als Gegengift bei Barbituratvergiftungen. Der klinische Einsatz ist aufgrund seiner hohen Toxizität und seines engen therapeutischen Fensters zurückgegangen; es wird nicht als breit einsetzbarer therapeutischer Wirkstoff betrachtet.
Formulierungs- und Entwicklungskontexte
Im Rahmen von Formulierungen wurde Picrotoxin als reines kristallines Material oder als extrahierte natürliche Produktmischungen (Samen-/Beerenextrakte) gehandhabt. Aufgrund seiner Potenz und Toxizität legen Formulierungen für Forschungs- oder veterinärmedizinische Anwendungen besonderen Wert auf präzise Dosierung und Sicherung; spezifische Verträglichkeit mit Hilfsstoffen, Darreichungsformen und validierte Formulierungsparameter sind im aktuellen Datenkontext nicht angegeben. Einen präzisen industriellen Herstellungsstandard liefert dieser Kontext nicht; es wird lediglich angegeben, dass die Verbindung durch Extraktion aus Samen von Anamirta paniculata (Cocculus indicus/Fischbeeren) oder verwandten natürlichen Quellen gewonnen wird.
Spezifikationen und Qualitätsgrade
Typische Qualitätsgrade (Pharmazeutisch, Analytisch, Technisch)
Gebräuchliche kommerzielle Qualitätsgrade für Picrotoxin umfassen: BP, EP, USP. Diese Qualitätsbezeichnungen weisen darauf hin, dass analytische und pharmakopöial definierte Qualitätsspezifikationen in einigen Lieferketten referenziert werden. Typische Qualitätskategorien, die für diese Stoffklasse in der Praxis verwendet werden, sind pharmazeutisch (pharmakopöisch), analytisch/Reagenzienqualität und technisch/Forschungsqualität.
Allgemeine Qualitätsmerkmale (qualitative Beschreibung)
Zentrale Qualitätsattribute, relevant für Beschaffung und Qualitätskontrolle, umfassen: - Identität und Reinheit (Bestätigung des Verhältnisses Picrotoxinin:Picrotin und Abwesenheit anderer alkaloidischer Samenbestandteile). - Physikalische Form (kristalline Flocken oder mikrofeines Pulver) und zugehörige Schüttdichte/Partikelgröße für die Handhabung. - Licht- und Wärmebeständigkeit (Produkt ist lichtempfindlich und zersetzt sich bei starker Erwärmung). - Rückstände von Lösungsmitteln bei Produkten aus Extraktionsverfahren. Spezifische Grenzwerte für Gehalt, Verunreinigungen oder Analysezertifikate sind im vorliegenden Datenkontext nicht verfügbar und sollten für Beschaffung oder behördliche Zwecke aus den Lieferantendokumentationen bezogen werden.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Toxikologisches Profil und Expositionsaspekte
Picrotoxin ist hoch toxisch. Gemeldete akute Effekte schließen eine Stimulation des ZNS mit dem Potenzial für schwere Krampfanfälle ein; eine Dosis von \(20\,\mathrm{mg}\) kann Symptome schwerer Vergiftungen hervorrufen, und eine letale Dosis beim Menschen wurde in einem Kontext mit etwa \(1{,}5\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) angegeben. Klinische Anzeichen einer akuten Exposition können Kopfschmerzen, Speichelfluss, Schwitzen, Pupillenerweiterung, Sehstörungen, Muskelsteifheit, Hyperaktivität, Delirium, Halluzinationen, Übelkeit, Erbrechen, Atemnot, Lungenödem, Krampfanfälle und Koma sein. Aufgrund seiner krampfauslösenden Wirkung ist der Einsatz von Picrotoxin kontraindiziert, wenn alternative unterstützende Maßnahmen verfügbar sind; es sollte nicht angewendet werden, wenn eine stimulierende Therapie gefährlich sein kann. Das Material ist zudem hochtoxisch für aquatische Organismen, insbesondere Fische.
Arbeitsplatzkontrollen und persönliche Schutzausrüstung sollten von hoher akuter Toxizität ausgehen: Einnahme, Einatmen und Hautkontakt vermeiden; geeignete technische Schutzmaßnahmen (lokale Absaugung, Umhüllung) einsetzen und geeignete PSA tragen, einschließlich Handschuhe, Augen-/Gesichtsschutz sowie für Notfalleinsätze Atemschutz (Frischluft- oder Überdruckatemsystem) und vollständig abschließende Schutzanzüge je nach Expositionsszenario.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- Vor Licht schützen und in dicht verschlossenen Behältern lagern, um Abbau zu minimieren.
- Zutritt kontrollieren und strenge Prozeduren für Wägevorgänge, Transfer und Abfallentsorgung einhalten, um unbeabsichtigte Exposition oder Umwelteinträge zu vermeiden.
- Bei Verschütten Bereiche absperren, Personal gegebenenfalls evakuieren und Dekontamination mit absorbierenden Materialien sowie geeigneter PSA durchführen; kontaminierte Materialien gemäß geltenden Gefahrstoffvorschriften sammeln und entsorgen.
- Bei Erhitzung oder Zersetzung treten stechende Dämpfe auf; Exposition gegenüber Zersetzungsprodukten vermeiden. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und behördliche Informationen sind produktspezifische Sicherheitsdatenblätter (SDS) und lokale gesetzliche Vorgaben heranzuziehen.
