Isothiocyanate

Isothiocyanate sind chemische Verbindungen, die sich formal von der unbeständigen Isothiocyansäure (auch Isorhodanwasserstoff, H-N=C=S) ableiten. Man unterscheidet salzartige anorganische Verbindungen M[NCS] und kovalente organische Verbindungen der allgemeinen Struktur R-N=C=S, wie z. B. Methylisothiocyanat, Allylisothiocyanat und Sulforaphan. Organische Isothiocyanate heißen nach ihrem natürlichen Vorkommen auch Senföle.

Allgemeine Struktur der Isothiocyanate. Die funktionelle Gruppe ist blau markiert.

Vorkommen

In der Natur kommen sie vor allem chemisch gebunden als Senfölglycoside insbesondere in Kreuzblütlern vor und rufen nach der Abspaltung aus den Senfölglycosiden deren scharfen Geschmack hervor.^[1] Eine Übersicht über einige Pflanzen und die gebildeten Isothiocyanate ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

Vorkommen von Isothiocyanaten in verschiedenen Pflanzen.

Pflanze	Isothiocyanat	Quelle
Brauner Senf	V.a. Allylisothiocyanat; außerdem Benzylisothiocyanat, Methylisothiocyanat, Phenylisothiocyanat	[2]
Weißkohl, Rotkohl	Allylisothiocyanat, Methylsulfinylpropylisothiocyanat[S 1]	[3]
Brokkoli	V.a. (R)-Sulforaphan; außerdem Allylisothiocyanat, Indolmethylisothiocyanat[S 2]	[4]
Blumenkohl	Allylisothiocyanat, Benzylisothiocyanat	[5]
Raps	Allylisothiocyanat, Butylisothiocyanat[S 3]	[6]
Meerrettich	Allylisothiocyanat	[7]
Rettich	Allylisothiocyanat, Benzylisothiocyanat	[5]
Knoblauchsrauke	V.a. Allylisothiocyanat; außerdem Benzylisothiocyanat	[8]
Gartenkresse	Benzylisothiocyanat	[9]
Brunnenkresse	Phenylethylisothiocyanat	[9]
Große Kapuzinerkresse	Benzylisothiocyanat	[10]
Kapernstrauch	Methylisothiocyanat	[11][12]
Papaya	Benzylisothiocyanat	[13]
Zahnbürstenbaum	Benzylisothiocyanat	[14]
Virginische Kresse	Ethylisothiocyanat	[15]

Außerdem kommen Methylisothiocyanat sowie Terpenoide mit Isothiocyanatgruppe in marinen Lebewesen (Schwämme und Bakterien) vor.^[16][17]

Synthese

Organische Isothiocyanate (R-N=C=S) können aus primären Aminen (R–NH₂) nach dem Prinzip der Hofmannschen Senfölreaktion synthetisiert werden.^[18]

Eigenschaften

Mit Aminen bilden sich substituierte Thioharnstoffe.^[19] Isothiocyanate liefern bei der Umsetzung mit Alkoholen Thiourethane.^[20] In verschiedenen Tiermodellen konnte gezeigt werden, dass Isothiocyanate in der Lage sind, die chemisch induzierte Karzinogenese einer Reihe von Karzinogenen zu inhibieren. Die krebspräventiven Eigenschaften einiger Kreuzblütler werden auf die darin enthaltenen Isothiocyanate zurückgeführt.^[21]

Anwendungen

In der Biochemie werden Isothiocyanate im Zuge eines Edman-Abbaus eingesetzt, um Peptide und Proteine Schritt für Schritt in ihre Bestandteile, die Aminosäuren, zu zersetzen und so die Aminosäuresequenz (Reihenfolge der Aminosäuren im Peptid oder Protein) zu ermitteln. Dabei werden z. B. Phenylisothiocyanat (PITC) oder 4-N,N-Dimethylaminoazobenzen-4'-isothiocyanat (DABITC) verwendet.^[22] Isothiocyanate werden zur Markierung von Proteinen und Peptiden verwendet, z. B. Fluoresceinisothiocyanat (FITC)^{[S 4]} und Tetramethylrhodaminisothiocyanat (TRITC) bei der Fluoreszenzmarkierung.^[23][24]