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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Protocatechusäure.svg|100px|Struktur von Protocatechusäure]]
| Andere Namen = * Protokatechusäure
* 3,4-Dihydroxybenzoesäure
* {{INCI|Name=3,4-DIHYDROXYBENZOIC ACID |ID=54201 |Abruf=2020-05-13}}
| Summenformel = C7H6O4
| CAS = {{CASRN|99-50-3}}
| EG-Nummer = 202-760-0
| ECHA-ID = 100.002.509
| PubChem = 72
| ChemSpider = 71
| DrugBank = DB03946
| Beschreibung = hellbrauner Feststoff<ref name="MERCK" />
| Molare Masse = 154,12 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte =
| Schmelzpunkt = 202–204 [[Grad Celsius|°C]] (Zersetzung)<ref name="MERCK">{{Merck |841533 |Abruf=2007-06-03}}</ref>
| Siedepunkt =
| Dampfdruck =
| pKs = 4,48 (COOH; 25 °C)<ref name="chemieonline_3">D'Ans-Lax: ''[[Taschenbuch für Chemiker und Physiker]].'' 3. Auflage. Band 1, Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1967, ISBN 978-3-540-03756-9. ({{Webarchiv|url=http://www.chemieonline.de/labor/pkx.php?action=liste&typ=2&buchstabe=3 |wayback=20120719004316 |text=ChemieOnline – pKb- und pKs-Werte |archiv-bot= }}).</ref>
| Löslichkeit = schlecht in Wasser (20 g·l−1 bei 20 °C)<ref name="MERCK" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|37580|Name=3,4-Dihydroxybenzoic acid|Abruf=2011-04-22}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|07}}
| GHS-Signalwort = Achtung
| H = {{H-Sätze|315|319|335}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|261|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="Sigma" />
}}

'''Protocatechusäure''' (3,4-Dihydroxybenzoesäure) ist eine [[aromatische Verbindung]], die sich sowohl von der [[Benzoesäure]] als auch vom [[Brenzcatechin]] (1,2-Dihydroxybenzol) ableitet. Die Struktur besteht aus einem [[Benzol]]ring mit einer angefügten [[Carboxygruppe]] (–COOH) und zwei [[Hydroxygruppe]]n (–OH) als [[Substituent]]en. Sie gehört zur Gruppe der [[Dihydroxybenzoesäuren]], ist in freier Form u. a. in den Früchten des [[Japanischer Sternanis|Japanischen Sternanis]] (''Illicium religiosum'') enthalten und entsteht bei der [[Alkalischmelze]] zahlreicher [[Naturstoffe]], z. B. aus [[Catechine]]n, aus verschiedenen Harzen, dem [[Farbstoff]] [[Maklurin]] und mehreren [[Anthocyane]]n.

== Vorkommen ==
[[Datei:Michmech.jpg|mini|links|Aprikosen enthalten natürlicherweise Protocatechusäure]]
Protocatechusäure kommt in essbarem Gemüse, Obst und Nüssen vor, beispielsweise in [[Olivenbaum|Oliven]],<ref name="Lin" /><ref name="Dr. Dukes 47257" /> Naturreis<ref name="Lin" /> und [[Pekannuss|Pekannüssen]]<ref name="Lin" /><ref name="Dr. Dukes 47257" />. Sie kommt auch in der [[Borstige Taigawurzel|Borstigen Taigawurzel]],<ref name="Dr. Dukes 47257" /> [[Ginkgo]],<ref name="Dr. Dukes 47257" /> [[Aprikose]]n,<ref name="Dr. Dukes 47257" /> [[Mönchspfeffer]],<ref name="Dr. Dukes 47257" /> den Blättern des [[Gewürznelkenbaum]],<ref name="Dr. Dukes 47257" /> und [[Brennnesseln]]<ref>{{Literatur |Titel=Quantitative determination of plant phenolics in Urtica dioica extracts by high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometric detection |Sammelwerk=[[Food Chemistry]] |Band=143 |Datum=2014-01-15 |Seiten=48–53 |DOI=10.1016/j.foodchem.2013.07.097}}</ref> vor.
{{Absatz|links}}

== Darstellung ==
=== Chemische Synthese ===
Synthetisch stellt man Protocatechusäure aus [[Hydroxybenzoesäuren|''p''-Hydroxybenzoesäure]] dar; man führt diese in ''m''-Chlor-''p''-hydroxybenzoesäure über und erhitzt letztere mit [[Ätzkali]] unter Druck.

[[Datei:Synthesis Protocatechuic acid B.svg|rahmenlos|hochkant=2.5|zentriert|Herstellung von Protocatechusäure aus Piperonylsäure]]

Die [[Carboxylierung]] mit einer [[Kolbe-Schmitt-Reaktion]] durch Erhitzen von [[Brenzcatechin]] mit [[Ammoniumcarbonat]] im geschlossenen Rohr liefert nur schlechte Ausbeuten, in wässriger Lösung findet keine Reaktion statt.<ref name="Kostanecki1">S. v. Kostanecki: ''Zur Einführung der Carboxylgruppe in die Phenole.'' In: ''[[Chemische Berichte|Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft]]''. 18, 1885, S. 3202–3206 ({{Gallica |ID=bpt6k90703s |Seite=1396}}).</ref>

Eine weitere Synthese geht vom [[Vanillin]] aus und führt über die Demethylierung der [[Vanillinsäure]] bzw. ihres Kaliumsalzes zur Protocatechusäure:<ref name="orgsyn">{{OrgSynth|Kurzcode=CV3P0745 |Autor=Irwin A. Pearl |Titel=Protocatechuic acid |Jahrgang=1949 |Volume=29 |Seiten=85 |ColVol=3 |ColVolSeiten=745 |doi=10.15227/orgsyn.029.0085 }}</ref>

[[Datei:Synthesis of protocatechuic acid.svg|rahmenlos|hochkant=2.5|zentriert|Herstellung von Protocatechusäure aus Vanillin]]

Beim Erhitzen von [[Piperonylsäure]] mit [[Salzsäure]] oder [[Iodwasserstoffsäure]] entsteht ebenfalls Protocatechusäure.<ref name="Parijs">A. H. Parijs: ''The opening of the dihydroxymethylene ring.'' In: ''[[Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas]].'' 49, Nr. 1, 1930, S. 33–44, [[doi:10.1002/recl.19300490104]]</ref><ref name="Fittig">R. Fittig, I. Remsen: ''Untersuchungen über die Constitution des Piperins und seiner Spaltungsproducte Piperinsäure und Piperidin.'' In: ''[[Justus Liebigs Annalen der Chemie]].'' Band 168, Nr. 1, 1873, S. 93–98, [[doi:10.1002/jlac.18731680110]]</ref> Als Nebenprodukt werden äquimolare Mengen [[Formaldehyd]] abgespalten.

[[Datei:Synthesis Protocatechuic acid C.svg|rahmenlos|hochkant=2.4|zentriert|Herstellung von Protocatechusäure aus Piperonylsäure]]

=== Biosynthese ===
[[Protocatechualdehyd]] kann enzymatisch zur Protocatechusäure oxidiert werden.<ref>Georgios I. Panoutsopoulos, Christine Beedham: ''Enzymatic Oxidation of Vanillin, Isovanillin and Protocatechuic Aldehyde with Freshly Prepared Guinea Pig Liver Slices.'' In: ''[[Cell Physiol Biochem]].'' Band 15, Nr. 1–4, 2005, S. 89–98. PMID 15665519; [http://content.karger.com/produktedb/produkte.asp?typ=fulltext&file=CPB20050151_4089 (PDF)]</ref>

== Eigenschaften ==
Protocatechusäure und schmilzt bei etwa 202–204 °C<ref name="MERCK" /> und zersetzt sich dabei durch [[Decarboxylierung]] zu [[Brenzcatechin]] und [[Kohlenstoffdioxid]]. Ihre wässrige Lösung wird nach Zusatz von [[Eisenchlorid]] blaugrün. Diese Farbe schlägt nach Zugabe von wenig [[Natriumcarbonat|Soda]] oder [[Ammoniak]] erst nach violett, dann nach rot um. Protocatechusäure wirkt stark reduzierend.

== Reaktionen ==
Mit elementarem [[Brom]] bildet sich bei Raumtemperatur [[5-Bromprotocatechusäure]]<ref name="Stenhouse">J. Stenhouse: ''Action of Bromine on Protocatechuic Acid, Gallic Acid and Tannion.'' In: ''[[The chemical news]].'' Band 29, 1874, S. 95 ({{Google Buch |BuchID=NAYAAAAAMAAJ |Seite=95}}).</ref>, die beim Schmelzen mit [[Kaliumcarbonat]] zur [[Gallussäure]] umgewandelt wird.<ref name="tboc">Textbook of Chemistry [http://www.ebooksread.com/authors-eng/rudolph-august-witthaus/text-book-of-chemistry-inorganic-and-organic-with-toxicology-for-students-of--hci/page-39-text-book-of-chemistry-inorganic-and-organic-with-toxicology-for-students-of--hci.shtml (Volltext)]</ref>

[[Datei:Bromination Protocatechuic acid.svg|rahmenlos|hochkant=2.3|zentriert|Bromierung von Protocatechusäure und weitere Umsetzung zur Gallussäure]]

Wird die Bromierung bei 100 °C durchgeführt, entsteht unter Abspaltung von Kohlendioxid [[Tetrabrombrenzcatechin]].<ref name="Stenhouse" />

[[Datei:Bromination Protocatechuic acid B.svg|rahmenlos|hochkant=1.5|zentriert|Bromierung von Protocatechusäure unter Bildung von Tetrabrombrenzcatechin]]

== Analytik ==
Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung kann nach adäquater [[Probenvorbereitung]] die Kopplung der [[UPLC]] mit der [[Massenspektrometrie]] und auch die [[HPTLC]] eingesetzt werden.<ref>F. Ma, X. Gong, X. Zhou, Y. Zhao, M. Li: ''An UHPLC-MS/MS method for simultaneous quantification of gallic acid and protocatechuic acid in rat plasma after oral administration of Polygonum capitatum extract and its application to pharmacokinetics.'' In: ''J Ethnopharmacol.'' Band 162, 13. Mar 2015, S. 377–383. PMID 25557034.</ref><ref>Y. Tao, X. Xu, J. Yan, B. Cai: ''A sensitive UPLC-MS/MS method for simultaneous determination of polyphenols in rat plasma: Application to a pharmacokinetic study of dispensing granules and standard decoction of Cinnamomum cassia twigs.'' In: ''Biomed Chromatogr.'' Band 33, Nr. 7, Jul 2019, S. e4534. PMID 30874318.</ref><ref>A. Balkrishna, M. Tomer, M. Joshi, S. Gujral, R. Kumar Mishra, J. Srivastava, A. Varshney: ''Standardization and validation of phytometabolites by UHPLC and high-performance thin layer chromatography for rapid quality assessment of ancient ayurvedic medicine.'' In: ''Mahayograj Guggul. J Sep Sci.'' Band 45, Nr. 10, Mai 2022, S. 1616–1635. PMID 35152549.</ref>

== Physiologische Bedeutung ==
Die Wirkung von Protocatechusäure auf lebende Zellen ist momentan Gegenstand der Forschung und wird noch kontrovers diskutiert. So wurde gezeigt, dass es ein potentes Antioxidationsmittel mit einer etwa 10-mal stärkeren Wirkung als α-[[Tocopherol]] ist.<ref name="Naka">{{Literatur |Autor=Y. Nakamura ''et al.'' |Titel=A simple phenolic antioxidant protocatechuic acid enhances tumor promotion and oxidative stress in female ICR mouse skin: dose-and timing-dependent enhancement and involvement of bioactivation by tyrosinase |Sammelwerk=[[Carcinogenesis]] |Band=21 |Nummer=10 |Datum=2000-10 |Seiten=1899–1907 |DOI=10.1093/carcin/21.10.1899 |PMID=11023549}}</ref> In hohen Dosen jedoch, bei beispielsweise 10 mM, kann es aber auch oxidativen Stress in Zellkulturen induzieren.<ref name="Babich">{{Literatur |Autor=H. Babich, A. Sedletcaia, B. Kenigsberg |Titel=In vitro cytotoxicity of protocatechuic acid to cultured human cells from oral tissue: involvement in oxidative stress |Sammelwerk=[[Pharmacol Toxicol]] |Band=91 |Nummer=5 |Datum=2002-11 |Seiten=245–253 |DOI=10.1034/j.1600-0773.2002.910505.x |PMID=12570031}}</ref>

Gegenüber [[Krebs (Medizin)|Krebszellen]] zeigt Protocatechusäure verschiedene Effekte. In menschlichen [[Magenkarzinom|Magenkrebszellen]] (Zellen eines [[Adenokarzinom|Magenadenokarzinoms]]) und andere Tumorzellen des Verdauungstraktes induziert es die [[Apoptose]] und wirkt daher im Sinne eines Krebsmittels.<ref name="Lin" /> Es liegen aber auch Studiendaten vor, die auf einen gegenteiligen Effekt von Protocatechusäure hinweisen. So induziert es die [[Zellproliferation|Zellteilung]] in neuralen Stammzellen und blockiert dort die Apoptose.<ref>{{Literatur |Autor=S. Guan ''et al''. |Titel=Protocatechuic acid promotes cell proliferation and reduces basal apoptosis in cultured neural stem cells |Sammelwerk= [[Toxicology in Vitro]] |Band=23 |Nummer=2 |Datum=2009-03 |Seiten=201–208 |DOI=10.1016/j.tiv.2008.11.008 |PMID=19095056}}</ref> Auch in Hautkrebszellen der Maus wurde dies beobachtet. Wenn dort chemisch durch [[Phorbol-12-myristat-13-acetat|12-''O''-Tetradecanoylphorbol-13-acetat]] Krebszellen induziert wurden, konnte Protocatechusäure die Tumorbildung sogar noch verstärken.<ref name="Naka" /> Wenn man ''[[in vitro]]'' [[Malignität|maligne]] Zelllinien der menschlichen [[Unterkieferspeicheldrüse]] erzeugt, konnte Protocatechusäure diese Krebszellen nicht abtöten.<ref name="Babich" />

== Literatur ==
* [[Paul Karrer]]: ''Lehrbuch der organischen Chemie.'' 10. Auflage. Georg Thieme, Stuttgart 1948, S. 569.
* [[Deutsche Chemische Gesellschaft]]: ''[[Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie]].'' Bd. 10, 4. Auflage, Springer, 1927: (Syst.Nr. 1105) [https://archive.org/stream/BeilsteinsHandbuchDerOrganischenChemieBand10#page/n400/mode/1up H 389], [https://archive.org/stream/BeilsteinsHandbuchDerOrganischenChemieBand10E1#page/n202/mode/1up EI 187], [https://archive.org/stream/BeilsteinsHandbuchDerOrganischenChemieBand10E2#page/n291/mode/1up EII 260]

== Weblinks ==
* [http://www.wissenschaftliche-verlagsgesellschaft.de/CTJ/CTJ2005/CTJ-1-05/schmidtke.pdf Untersuchung der antiviralen Aktivität] (PDF-Datei; 527 kB)

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Dr. Dukes 47257">{{DrDukesDB|ID=47257 |Typ=c |Name=3,4-DIHYDROXYBENZOIC-ACID |Abruf=2024-08-24}}</ref>
<ref name="Lin">{{Literatur |Autor=H. H. Lin, J. H. Chen, C. C. Huang, C. J. Wang |Titel=Apoptotic effect of 3,4-dihydroxybenzoic acid on human gastric carcinoma cells involving JNK/p38 MAPK signaling activation. |Sammelwerk= [[Int J Cancer]] |Band=120 |Nummer=11 |Datum=2007-06 |Seiten=2306–2316 |DOI=10.1002/ijc.22571 |PMID=17304508}}</ref>
</references>

{{SORTIERUNG:Protocatechusaure}}
[[Kategorie:Hydroxybenzoesäure]]
[[Kategorie:Brenzcatechin]]
[[Kategorie:Aromastoff (EU)]]

Protocatechusäure - Versionsgeschichte

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