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2026-03-14T22:48:06Z

Stereoisomerie: Dark mode compatibility

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:4-Hydroxyprolin.svg|250px|alt=|4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure]]
| Strukturhinweis = Struktur mit unspezifizierter Stereochemie
| Andere Namen = 4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure
| Summenformel = C5H9NO3
| CAS = {{CASRN|6912-67-0|Q411237|KeinCASLink=1}} (unspez.)
| ChemSpider = 802
| PubChem = 825
| Beschreibung = farbloser Feststoff<ref name="Alfa" />
| Molare Masse = 131,13 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte =
| Schmelzpunkt =
* 270–273 [[Grad Celsius|°C]] [(2''S'',4''R'')-4-Hydroxyprolin]<ref name="Alfa" />
* 238–241 °C [(2''S'',4''S'')-4-Hydroxyprolin]<ref name="MerckIndex">''The [[Merck Index]]. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals.'' 14. Auflage. 2006, ISBN 0-911910-00-X, S. 839.</ref>
| Siedepunkt =
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = löslich in Wasser<ref name="Alfa" />
| CLH = 
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Alfa">{{Alfa|A11851|Name=trans-4-Hydroxy-L-proline, 99+%|Abruf=2019-12-26}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
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| MAK =
}}

'''Hydroxyprolin''' ist eine chirale α-[[Aminosäure]], die chemisch gebunden im [[Kollagen]] vorkommt.

Die exakte Bezeichnung der in der Natur vorkommenden Aminosäure lautet L-4-Hydroxyprolin oder (2''S'',4''R'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure.

== Stereoisomerie ==
4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure existiert in vier [[Stereoisomere]]n, in unserer Umwelt spielt nur das (2''S'',4''R'')-Isomere als proteinogene Aminosäure eine Rolle. [[Enantiomer]] zur natürlichen (2''S'',4''R'')-Form ist die (2''R'',4''S'')-Form. Die (2''S'',4''S'')-Form und die (2''R'',4''R'')-Form sind [[Diastereomere]] der in Proteinen zu findenden (2''S'',4''R'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure [Synonym: (2''S'',4''R'')-4-Hydroxyprolin].

Wenn in der Literatur und in diesem Artikel von ''Hydroxyprolin'' – ohne weitere Zusätze – die Rede ist, ist das natürliche (2''S'',4''R'')-Hydroxyprolin [Synonym: L-4-Hydroxyprolin] gemeint. Die anderen drei Isomere sind von geringer Bedeutung.

{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
|colspan="5" class="hintergrundfarbe6"| '''Isomere von 4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure'''
|-
|class="hintergrundfarbe5" align="left" | Name
| (2''S'',4''R'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure
| (2''R'',4''S'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure
| (2''S'',4''S'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure
| (2''R'',4''R'')-4-Hydroxypyrrolidin-2-carbonsäure
|-
|class="hintergrundfarbe5" align="left" | Andere Namen
| L-4-Hydroxyprolin
| ''trans''-4-Hydroxy-D-proline
|
|
|-
|class="hintergrundfarbe5" align="left" | Strukturformel
| [[Datei:(2S,4R)-4-Hydroxyprolin.svg|150px|class=skin-invert-image]]
| [[Datei:(2R,4S)-4-Hydroxyprolin gespiegelt.svg|150px|class=skin-invert-image]]
| [[Datei:(2S,4S)-4-Hydroxyprolin.svg|150px|class=skin-invert-image]]
| [[Datei:(2R,4R)-4-Hydroxyprolin gespiegelt.svg|150px|class=skin-invert-image]]
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[CAS-Nummer]]
| {{CASRN|51-35-4|Q12460151}} || {{CASRN|3398-22-9|Q72481402|KeinCASLink=1}} || {{CASRN|618-27-9|Q27103674}} || {{CASRN|2584-71-6|Q27101809}}
|-
|colspan="4"| {{CASRN|6912-67-0|Q411237|KeinCASLink=1}} (unspez.)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[EG-Nummer]]
| 200-091-9 || 625-221-5 || 210-542-1 || 219-963-5
|-
|colspan="4"| ? (unspez.)
|-
|class="hintergrundfarbe5" align="left" rowspan="2" | [[ECHA]]-Infocard
| {{ECHA|100.000.084}} || {{ECHA|100.153.738}} || {{ECHA|100.009.585}} || {{ECHA|100.018.149}}
|-
|colspan="4"| ? (unspez.)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[PubChem]]
| {{PubChem|5810}} || {{PubChem|440074}} || {{PubChem|440015}} || {{PubChem|440014}}
|-
|colspan="4"| {{PubChem|825}} (unspez.)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[Wikidata]]
| [[d:Q12460151|Q12460151]] || [[d:Q72481402|Q72481402]] || [[d:Q27103674|Q27103674]] || [[d:Q27101809|Q27101809]]
|-
|colspan="4"| [[d:Q411237|Q411237]] (unspez.)
|}

== Herstellung und Gewinnung ==
=== Biosynthese ===
[[Datei:Menschliche Haut.jpg|mini|Nahaufnahme menschlicher Haut: Das Kollagen menschlicher Haut ist reich an peptidisch gebundenem L-Hydroxyprolin.]]
L-4-Hydroxyprolin entsteht durch [[Hydroxylierung]] in der 4-Stellung am Pyrrolidinring von L-[[Prolin]], das in eine [[Polypeptidkette]] ([[Protein|Eiweiß]]) eines Kollagenmoleküls eingebaut ist. Das [[Enzym]] [[Prolylhydroxylase]] katalysiert dies unter Mitwirkung von [[Ascorbinsäure]] (Vitamin C). Hydroxyprolin stabilisiert im Kollagenmolekül den Zusammenhalt der Kollagen-[[Kollagen#Kollagenmolekül|Tripelhelix]] über einen [[Diederwinkel|gauche-Effekt]]. Die Theorie, dass von Hydroxyprolin ausgehende [[Wasserstoffbrücke]]n die Tripelhelix stabilisieren, gilt als widerlegt.

=== Kommerzielle Herstellung ===
Die saure Hydrolyse von Kollagen ergibt nach der Neutralisation ein [[Proteinhydrolysat]] proteinogener α-Aminosäuren. Daraus gewinnt man bis heute durch Ionenaustausch L-Hydroxyprolin kommerziell.<ref name="Izumi">Y. Izumi u. a.: ''Herstellung und Verwendung von Aminosäuren.'' In: ''Angewandte Chemie.'' 90(3), 1978, S. 187–194, [[doi:10.1002/ange.19780900307]].</ref>

== Eigenschaften ==
Hydroxyprolin in Reinform liegt überwiegend als inneres Salz vor.
Das [[Zwitterion]] entsteht durch Bindung des [[Proton (Chemie)|Protons]] der [[Carboxygruppe]] an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffatoms.

[[Datei:Betain-Hydroxyprolin.png|mini|345px|zentriert|Zwitterionen von (2''S'',4''R'')-4-Hydroxyprolin(links) bzw. (2''R'',4''S'')-4-Hydroxyprolin (rechts)]]

Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (einem bestimmten [[pH-Wert]]) der Fall, bei dem Hydroxyprolin seine geringste Löslichkeit in Wasser hat. Die beiden anderen Stereoisomeren mit (2''S'',4''S'')- bzw. (2''R'',4''R'')-Konfiguration bilden also ebenso Zwitterionen.

== Physiologische Funktion ==
Hydroxyprolin wird nicht direkt genetisch codiert, sondern entsteht als [[posttranslationale Modifikation]]. In Kollagen eingebautes L-Prolin wird durch das Enzym [[Prolyl-4-Hydroxylase]] und unter Beteiligung von [[Ascorbat|Vitamin C]] zu L-Hydroxyprolin hydroxyliert. Hydroxyprolin ist erforderlich für dessen mechanische Eigenschaften als [[Strukturprotein]]. Die Mangelerkrankung [[Skorbut]] resultiert in einer [[Kollagenose|Bindegewebsschwäche]] mit vermindertem oder fehlendem Gehalt von Hydroxyprolin und [[Hydroxylysin]] im Kollagen.

== Pathophysiologie ==
Bei der [[Osteodystrophia deformans]], einer chronischen Überaktivität der [[Osteoklasten]], wird durch Knochenabbau vermehrt Hydroxyprolin freigesetzt. Das Hydroxyprolin kann im Urin zur Diagnostik bestimmt werden.<ref>Bernhard Manger, Hendrik Schulze-Koops: ''Checkliste Rheumatologie''. Georg Thieme Verlag, 4. Auflage 2012, ISBN 9783131516848, S. 374.</ref>

== Chemie und Verwendung ==
(2''S'',4''R'')-''N''-Acetyl-4-hydroxyprolin (INN: [[Oxaceprol]]) ist ein [[Arzneistoff]] gegen degenerative Gelenkerkrankungen. Für die vielstufige Synthese eines [[ACE-Hemmer]]s wird (2''S'',4''R'')-4-Hydroxyprolin als Ausgangsstoff eingesetzt. Es decarboxyliert thermisch durch Erhitzen in Tetraethylenglykoldimethylether in Gegenwart katalytischer Mengen von Cyclohexen-3-on unter Bildung des cyclischen chiralen Aminoalkohols (''R'')-3-Hydroxypyrrolidin:<ref>Sabine Wallbaum, Thomas Mehler, [[Jürgen Martens (Chemiker)|Jürgen Martens]]: ''Decarboxylation of α-Amino Acids containing two and three Stereogenic Centers: A Simple One-Step Procedure to Prepare Two Opticall Active β-Amino Alcohols and a Bicyclic Pyrrolidine Derivative.'' In: ''Synthetic Communications.'' 24(10), 1994, S. 1381–1387, [[doi:10.1080/00397919408011741]].</ref>
[[Datei:Hydroxyproline Decarboxylation V.1.svg|rahmenlos|zentriert|hochkant=2.2|Decarboxylierung von (2''S'',4''R'')4-Hydroxyprolin]]

== Bestimmung des Hydroxyprolingehaltes ==
Die [[quantitativ]]e [[Analyse]] von Hydroxyprolin dient zur Bestimmung des Bindegewebsanteils in [[Fleischprodukt|Fleischwaren]]. Die Qualität von Fleischwaren ist aufschlussreich, da Hydroxyprolin nur in Kollagen und damit maßgeblich in [[Bindegewebe]] ([[Sehne (Anatomie)|Sehnen]]-, [[Knochen]]-, [[Knorpel]]- und [[Haut]]teilen) vorkommt; ein hoher Gehalt von Hydroxyprolin gilt daher als [[Indiz]] für eine erhöhte Verwendung minderwertiger [[Rohstoff]]e. Nach Messung des [[Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung|Gesamtstickstoffs nach Kjeldahl]] kann der [[BEFFE]]-Wert berechnet werden.

Die Probe wird dazu mit [[Salzsäure]] aufgeschlossen und [[Hydrolyse|hydrolysiert]], wobei Polypeptide in die Aminosäuren zerlegt werden. Das [[Fette|Fett]] wird abgetrennt und die Aminosäuren werden mit [[Chloramin T]] [[Oxidation|oxidiert]]. Das Oxidationsprodukt bildet mit ''p''-[[Dimethylaminobenzaldehyd]] ein rotgefärbtes Kondensationsprodukt. Dieses wird [[Photometrie|fotometrisch]] bei 558 nm quantitativ nachgewiesen.<ref>{{BibISBN|978-3-540-92205-6}}</ref>

Auch die Kopplung der [[Hochleistungsflüssigkeitschromatographie|HPLC]] und der [[Gaschromatographie]] mit der [[Massenspektrometrie]] eignet sich nach angemessener [[Probenvorbereitung]] zur sicheren Bestimmung von Hydroxyprolin, auch neben anderen Aminosäuren in unterschiedlichem Untersuchungsmaterial.<ref>S. Shin, H. M. Jeong, S. E. Chung, T. H. Kim, S. K. Thapa, D. Y. Lee, C. H. Song, J. Y. Lim, S. M. Cho, K. Y. Nam, W. H. Kang, Y. W. Choi, B. S. Shin: ''Simultaneous analysis of acetylcarnitine, proline, hydroxyproline, citrulline, and arginine as potential plasma biomarkers to evaluate NSAIDs-induced gastric injury by liquid chromatography-tandem mass spectrometry.'' In: ''J Pharm Biomed Anal.'' 165, 20. Feb 2019, S. 101–111. PMID 30522064</ref><ref>L. Konieczna, M. Pyszka, M. Okońska, M. Niedźwiecki, T. Bączek: ''Bioanalysis of underivatized amino acids in non-invasive exhaled breath condensate samples using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry.'' In: ''J Chromatogr A.'' 1542, 23. Mar 2018, S. 72–81. PMID 29477235</ref><ref>M. Delport, S. Maas, S. W. van der Merwe, J. B. Laurens: ''Quantitation of hydroxyproline in bone by gas chromatography-mass spectrometry.'' In: ''J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci.'' 804(2), 25. Mai 2004, S. 345–351. PMID 15081929</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Alpha-Aminosäure]]
[[Kategorie:Pyrrolidincarbonsäure]]
[[Kategorie:Beta-Aminoalkohol]]
[[Kategorie:Lebensmittelanalytik]]

Hydroxyprolin - Versionsgeschichte

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