Syringaldehyd

Strukturformel
	Strukturformel von Syringaldehyd
Allgemeines
Name	Syringaldehyd
Andere Namen	3,5-Dimethoxy-4-hydroxybenzaldehyd; 4-Hydroxy-3,5-dimethoxybenzaldehyd; Syringaaldehyd; Vorlage:FEMA;
Summenformel	C9H10O4
Kurzbeschreibung	Blassgelbe Nadeln<ref name="römpp">Eintrag zu Syringaaldehyd. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	205-167-5
ECHA-InfoCard	100.004.698
PubChem	8655
ChemSpider	8333
DrugBank	Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1686: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1686: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)
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Eigenschaften
Molare Masse	182,17 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	113 °C<ref name="römpp" />
Siedepunkt	192–193 °C (19 hPa)<ref name="römpp" />
Dampfdruck	2,59·10−4 Pa (25 °C)<ref name="Almeida">Ana R.R.P. Almeida; Bruno D.A. Pinheiro; Ana I.M.C. Lobo Ferreira; Manuel J.S. Monte: Study on the volatility of four benzaldehydes in Thermochim. Acta 717 (2022) 179357, doi:10.1016/j.tca.2022.179357.</ref>
pKS-Wert	7,0 ± 0,2<ref name="PKS">Feng Xu: Effects of Redox Potential and Hydroxide Inhibition on the pH Activity Profile of Fungal Laccases, Journal of Biological Chemistry, Vol. 272, No. 2, S. 924–928 (PDF).</ref>
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="Merck">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei MerckVorlage:Abrufdatum</ref>; wenig löslich in Petrolether<ref name="römpp"/>; löslich in Ethanol, Ether und Eisessig<ref name="römpp"/>;
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> Achtung	Gefahrensymbol
	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 302‐315‐319‐335
	P: 261‐305+351+338<ref name="Sigma" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Syringaldehyd, seltener auch Syringaaldehyd<ref name="römpp"/> (3,5-Dimethoxy-4-hydroxybenzaldehyd, Vorlage:FEMA) ist eine organisch-chemische Verbindung mit der Summenformel C₉H₁₀O₄. Es ist ein Derivat des Benzaldehyds mit einer zusätzlichen Hydroxy- und zwei Methoxygruppen als Substituenten. Der Name des Aldehyds stammt von der lateinischen Bezeichnung des Flieders (Syringa).

Geschichte und Vorkommen

Der Aldehyd wurde erstmals 1889 aus dem im Flieder Syringa vulgaris vorkommenden Glucosid Syringin durch Oxidation und Hydrolyse gewonnen.<ref name="römpp"/> Syringaldehyd kommt natürlich auch in Ananas,<ref name="Sigma" /> der Kokospalme,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Echtem Koriander,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Walnüssen,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Tomaten,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Mais,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Roteichen,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Sägepalmen,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Gewürzvanille,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Weinreben,<ref name="Dr.Dukes 62482" /> Bier,<ref name="Sigma" /> Weinbrand,<ref name="Sigma" /> Rum, vielen verschiedenen Whisky-Sorten,<ref name="Sigma" /> Sherry,<ref name="Sigma" /> gerösteter Gerste<ref name="Sigma" /> und Hartholzrauch<ref name="Sigma" /> vor.

Gemeiner Flieder

Gemeiner Flieder
Strukturformel von Syringin (β-D-Glucosid des Sinapylalkohols)

Strukturformel von Syringin
(β-D-Glucosid des Sinapylalkohols)

Gewinnung und Darstellung

Natürliche Quellen

Syringaldehyd entsteht – oft neben erheblichen Mengen Vanillin – beim oxidativen Abbau von Lignin<ref>R. Sun, J. Tomkinson, F.C. Mao, X.F. Sun: Physicochemical characterization of lignins from rice straw by hydrogen peroxide treatment. In: J. Appl. Polym. Sci. Band 79, Nr. 4, 2001, S. 719–732, doi:10.1002/1097-4628(20010124)79:4<719::AID-APP170>3.0.CO;2-3. </ref><ref>J. Zhang, H. Deng, L. Lin: Wet Aerobic Oxidation of Lignin into Aromatic Aldehydes Catalysed by a Perovskite-type Oxide: LaFe_1-xCu_xO₃ (x=0, 0.1, 0.2). In: Molecules. Band 14, 2009, S. 2747–2757, doi:10.3390/molecules14082747. </ref><ref>P.C. Rodrigues Pinto, E.A. Borges da Silva, A.E. Rodrigues: Insights into Oxidative Conversion of Lignin to High-Added-Value Phenolic Aldehydes. In: Ind. Eng. Chem. Res. Band 50, Nr. 2, 2010, S. 741–748, doi:10.1021/ie102132. </ref>, allerdings mit stark schwankenden Ausbeuten, die entscheidend von der verwendeten Biomasse und den Reaktionsbedingungen abhängen.

Chemische Synthesen

Auf chemischem Wege kann Syringaldehyd durch Reaktion von Vanillin mit Iod zum 5-Iodvanillin und nucleophiler Substitution des Iods durch eine Methoxygruppe in Gegenwart eines Kupfer-Katalysators dargestellt werden.<ref>J.M. Pepper, J.A. MacDonald: The synthesis of syringaldehyde from vanillin. In: Can. J. Chem. Band 31, Nr. 5, 1953, S. 476–483, doi:10.1139/v53-064. </ref> Wesentlich wirtschaftlicher ist der Weg über 5-Bromvanillin, das aus Vanillin entweder durch vollständige Bromierung in Gegenwart eines Imids in zweiphasigem wässrig organischem Lösungsmittelgemisch und Rückoxidation von HBr mit Chlor<ref name="EP155335"/> oder homogen in 95%iger Ausbeute<ref name="Percy_S"/> in Methanol erhältlich ist. Brom-Methanol-Gemische sind allerdings selbst reaktiv.<ref name="Br2-MeOH"/>

Der Austausch des Bromatoms gegen eine Methoxygruppe gelingt durch Elektronentransferkatalyse durch Kupfersalze unter vergleichsweise milden Reaktionsbedingungen (3 Stunden bei 125 °C) in Methanol/Natriummethanolat im Autoklaven unter Katalyse mit einem System aus basischem Kupfercarbonat und Kohlendioxid in 99%iger Ausbeute.<ref>D. Nobel: The copper-carbon dioxide system, a new mild and selective catalyst for the methoxylation of non-activated aromatic bromides. In: J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993, S. 419–420, doi:10.1039/C39930000419. </ref> oder in Dimethylformamid mit Natriummethanolat mit Kupfer(I)-chlorid in einer Gesamtausbeute von 86 % bezüglich Vanillin.<ref name="Percy_S"/> Einfachere, drucklose Reaktionsführung der Übergangsmetall-induzierten nucleophilen Substitution erlaubt erst der Einsatz von Kupfer(I)komplexen in DMF.<ref name="EP155335"/>

Synthese von Syringaldehyd aus Vanillin

Alternativ ist Syringaldehyd durch regioselektive Demethylierung von 3,4,5-Trimethoxybenzaldehyd im Sauren mit Schwefelsäure<ref>I.A. Pearl, D.L. Beyer: Reactions of Vanillin and its Derived Compounds. XVII. A Synthesis of Syringaldehyde from Vanillin. In: J. Am. Chem. Soc. Band 74, Nr. 17, 1952, S. 4262–4263, doi:10.1021/ja01137a006. </ref> in 96%iger Ausbeute, mit Aluminiumchlorid<ref>S. Madhavi, Design, synthesis, biochemical and biological evaluation of benzocyclic and enediyne analogs of combretastatins as potential tubulin binding ligands in the treatment of cancer, Ph.D. Thesis, Baylor University, 2007, S. 102 (<templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Abstract (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)).</ref> in 95%iger Ausbeute und im Basischen mit wässrigem Dimethylamin unter Druck in 72%iger Ausbeute<ref>Patent US20110245544A1: Process for preparing hydroxy-substituted aromatic aldehydes. Angemeldet am 1. April 2011, veröffentlicht am 6. Oktober 2011, Anmelder: BASF SE, Erfinder: K. Ebel, S. Rüdenauer.‌</ref> zugänglich.

Syringaldehyd entsteht durch saure Demethylierung von 3,4,5-Trimethoxybenzaldehyd

Ebenfalls möglich ist die Synthese durch die Duff-Reaktion.<ref>C. F. H. Allen, Gerhard W. Leubner: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 31, 1951, S. 92, doi:10.15227/orgsyn.031.0092; Coll. Vol. 4, 1963, S. 866 (PDF).</ref>

Synthese von Syringaldehyd durch die Duff-Reaktion

Ausgehend von dem industriell verfügbaren p-Kresol wird Syringaldehyd in einer dreistufigen Synthese über 2,6-Dibrom-4-methylphenol (96,5 % Ausbeute), 2,6-Dimethoxy-4-methylphenol (84 %) und Oxidation der Methylgruppe (91 %) in einer Gesamtausbeute von 63 bis 67 % erhalten.<ref>A.K. Tripathi, J.K. Sama, S.C. Taneja: An expeditious synthesis of syringaldehyde from p-cresol. In: Indian J. Chem. 49B, 2010, S. 379–381 (PDF). </ref>

Synthese von Syringaldehyd aus p-Kresol

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Syringaldehyd ist ein in blassgelben Nadeln kristallisierender<ref name="römpp"/> Feststoff, der nahezu unlöslich in Wasser ist<ref name="Merck" /><ref name="Sigma" /> sich aber in Ethanol, Diethylether und Eisessig löst.<ref name="römpp"/> Es schmilzt bei 110–113 °C<ref name="Sigma" /> und siedet bei 192–193 °C bei Unterdruck (19 hPa).<ref name="römpp" />

Chemische Eigenschaften

Die Substanz leitet sich strukturell sowohl vom Benzaldehyd als auch vom Syringol (2,6-Dimethoxyphenol) ab. Infolge seines bifunktionalen Charakters ist Syringaldehyd sehr reaktionsfreudig. Durch Veretherung, Veresterung oder Aldolkondensation sind sehr viele Derivate synthetisierbar.

Der pK_s-Wert der phenolischen OH-Gruppe des Syringaldehyds beträgt 7,0 ± 0,2.<ref name="PKS"/> Dieser Wert ist gegenüber dem Syringol mit 9,98<ref>Ragnar, M.; Lindgren, C. T., Nilvebrant N.-O.: pK_a-values of Guaiacyl and Syringyl Phenols Related to Lignin, J. Wood Chem. Technol. 2000, 20(3), S. 277–305 (doi:10.1080/02773810009349637, Auszug).</ref> deutlich niedriger. Die elektronenziehende Aldehydgruppe erhöht durch ihren −M-Effekt die OH-Acidität; die phenolische OH-Bindung wird zunehmend polarisiert. Ähnlich verhält es sich im Vergleich von 4-Hydroxybenzaldehyd mit einem pK_s-Wert von 7,66<ref name="CRC" /> zu Phenol mit 9,99<ref name="CRC">CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.</ref>, sowie von Vanillin mit einem pK_s-Wert von 7,40<ref name="CRC" /> zu Guajacol (2-Methoxyphenol) mit 9,98.<ref name="CRC" />

Strukturelle und namentliche Verwandte

Struktur von Syringol	Struktur von Syringaalkohol	Struktur von Syringaldehyd	Struktur von Syringasäure	Struktur von Acetosyringon
Syringol	Syringaalkohol	Syringaldehyd	Syringasäure	Acetosyringon

Verwendung

Der Aldehyd wird als Zwischenprodukt in chemischen Synthesen und als Duftstoff in der Parfümerie eingesetzt.<ref name="römpp"/>

Syringaldehyd findet wegen seiner vielfältigen Bioaktivitäten ebenso wie wegen seiner Brauchbarkeit als Molekülbaustein für diverse Wirkstoffsynthesen zunehmendes Interesse.<ref name="Ibrahim">M.N.M. Ibrahim, R.B. Sriprasanthi, S. Shamsudeen, F. Adam, S.A. Bhawani: A concise review of the natural existence, synthesis, properties, and applications of syringaldehyde. In: Bioresources. Band 7, Nr. 3, 2012, S. 4377–4399 (Abstract). </ref> Als natürliches Antioxidans hemmt Syringaldehyd wirksam die Oxidation von ungesättigten Ölen und Lecithinen.<ref>O.G. Boundagiou, S.A. Ordoudi, M.Z. Tsimidou: Structure–antioxidant activity relationship study of natural hydroxybenzaldehydes using in vitro assays. In: Food Res. Int. Band 43, Nr. 8, 2010, S. 2014–2019, doi:10.1016/j.foodres.2010.05.021. </ref>

Syringaldehyd wirkt zudem hemmend auf das Wachstum der Xylit-produzierenden Hefe Candida guilliermondii.<ref>C. Kelly, O. Jones, C. Barnhart, C. Lajoie: Effect of furfural, vanillin and syringaldehyde on Candida guilliermondii growth and xylitol biosynthesis. In: Appl. Biochem. Biotechnol. Band 148, Nr. 1–3, 2008, S. 97–108, doi:10.1007/s12010-007-8103-1. </ref> Die bisher bestimmten antimikrobiellen und enzymhemmenden Wirksamkeiten von Syringaldehyd sind gegenüber Standardvergleichssubstanzen relativ schwach.<ref name="Ibrahim" /> Da Syringaldehyd auch bei der Pyrolyse von Lignin, z. B. beim Verbrennen von Hartholz entsteht, kann Syringaldehyd als molekularer Marker für Rauchemissionen in die Atmosphäre verwendet werden.<ref>A.L. Robinson, R. Subramanian, N.M. Donahue, A. Bernardo-Bricker, W.F. Rogge: Source Apportionment of Molecular Markers and Organic Aerosol. 2. Biomass Smoke. In: Environ. Sci. Technol. Band 40, Nr. 24, 2006, S. 7811–7819, doi:10.1021/es060782h. </ref><ref>M.A. Bari, G. Baumbach, B. Kuch, G. Scheffknecht: Air Pollution in Residential Areas from Wood-fired Heating. In: Aerosol Air Qual. Res. Band 11, 2011, S. 749–757, doi:10.4209/aaqr.2010.09.0079. </ref>

Syringaldehyd ist ein Ausgangsstoff für 3,4,5-Trimethoxybenzaldehyd<ref name="EP155335"/>, einer Schlüsselverbindung zur Synthese des Antibiotikums Trimethoprim. Nach einer neueren Vorschrift<ref>Y.-F. Ji, Z.-M. Zong, X.-Y. Wei: Efficient and convenient synthesis of 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde from p-cresol. In: Synth. Commun. Band 32, Nr. 18, 2002, S. 2809–2814, doi:10.1081/SCC-120006464 (erowid.org). </ref> wird die Zielverbindung aus p-Kresol über das Natriumsalz des Syringaldehyds in einer Gesamtausbeute von 67,4 % erhalten.

Die Knoevenagel-Reaktion von Syringaldehyd mit Bis(2-ethylhexyl)malonat (durch Umesterung von Malonsäurediethylester mit 2-Ethylhexanol) in Gegenwart von Piperidin-Essigsäure liefert in 91%iger Ausbeute Bis(2-ethylhexyl)-3,5-dimethoxy-4-hydroxy-benzylidenmalonat (DESM, Oxynex ST).<ref>Patent US6602515B1: Photo stable organic sunscreen compounds with antioxidant properties and compositions obtained therefrom. Angemeldet am 16. Juli 2001, veröffentlicht am 5. August 2003, Anmelder: EM Industries, Erfinder: R.T. Chaudhuri.‌</ref>

Synthese von Oxynex ST aus Syringaldehyd

Es wird als Photostabilisator und Antioxidans in kosmetischen Zubereitungen verwendet, insbesondere zur Stabilisierung von UV-Filtern, wie z. B. Avobenzon in Sonnenschutzmitteln.<ref>R.K. Chaudhuri, Z. Lascu, G. Puccetti, A.A. Deshpande, S.K. Paknikar: Design of a photostabilizer having built-in antioxidant functionality and its utility in obtaining broad-spectrum sunscreen formulations. In: Photochem. Photobiol. Band 82, Nr. 3, 2006, S. 823–828, doi:10.1562/2005-07-15-RA-612. </ref>

Die katalytische Hydrierung der Benzylidenfunktion führt zu Bis(2-ethylhexyl)-3,5-dimethoxy-4-hydroxy-benzylmalonat (HDBM, Ronacare AP)<ref>Patent US8106233B2: Antioxidant Compounds. Angemeldet am 21. März 2006, veröffentlicht am 31. Januar 2012, Anmelder: Merck Patent GmbH, Erfinder: T. Rudolph, H. Buchholz.‌</ref>, das die durch UV-, VIS- und Nahinfrarot-Licht ausgelöste Bildung reaktiver Sauerstoffradikale (ROS) wirksam unterdrückt und daher Anwendung in Kosmetika mit Lichtschutzfunktion findet.<ref>T. Rudolph, S. Eisenberg, J. Grumelard, B. Herzog: State-of-the-art Light Protection against Reactive Oxygen Species. In: SOFW-Journal. Band 140, Nr. 3, 2014, S. 9–14 (shopsofw.com). </ref>

Weblinks

Commons: Syringaldehyd – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references> <ref name="EP155335">Patentanmeldung EP155335A1: Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dimethoxy-4-alkoxybenzaldehyden. Angemeldet am 21. März 1984, veröffentlicht am 25. September 1985, Anmelder: Ludwig Heumann & Co GmbH, Erfinder: Kurt Henning Ahrens et al.‌</ref> <ref name ="Percy_S">Percy S. Manchand, Peter S. Belica, Harry S. Wong: Synthesis of 3,4,5-Trimethoxybenzaldehyde, in: Synth. Commun., 1990, 20 (17), S. 2659–2666 (doi:10.1080/00397919008051474).</ref> <ref name="Br2-MeOH">Paul T. Bowman, Edmond I. Ko, and Paul J. Sides: A Potential Hazard in Preparing Bromine-Methanol Solutions , in: Journal of the Electrochemical Society, 1990, 137, S. 1309–1311 <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Archivierte Kopie (Memento vom 22. April 2017 im Internet Archive).</ref> <ref name="Dr.Dukes 62482">Vorlage:DrDukesDB</ref> </references>