Penicillamin

Penicillamin ist eine nicht-proteinogene α-Aminosäure. Es existieren von Penicillamin zwei Enantiomere: D-Penicillamin und L-Penicillamin. Das D-Enantiomer (D-Aminosäure nach D,L-Nomenklatur, oftmals kurz DPA genannt) bzw. (S)-Enantiomer (nach CIP-Nomenklatur) wird als Medikament beim Morbus Wilson eingesetzt. Außerdem kann D-Penicillamin als Chelatbildner bei Schwermetallvergiftungen mit Blei, Cadmium oder Quecksilber angewendet werden oder bei Rheuma. Die L-Variante ist dagegen giftig, da der Körper diese Variante des Penicillamins nicht von anderen proteinogenen Aminosäuren unterscheiden kann.

Strukturformel
L-Penicillamin (links) bzw. D-Penicillamin (rechts)
Allgemeines
Freiname	Penicillamin
Andere Namen	2-Amino-3-mercapto-3-methyl-buttersäure 3-Mercapto-D-valin (D-Penicillamin) (S)-3,3-Dimethyl-cystein (S)-Penicillamin
Summenformel	C5H11NO2S
Kurzbeschreibung	weißes bis fast weißes, kristallines Pulver[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 52-67-5 EG-Nummer 200-148-8 ECHA-InfoCard 100.000.136 PubChem 5852 ChemSpider 5643 DrugBank DB00859 Wikidata Q421239
Arzneistoffangaben
ATC-Code	M01CC01
Wirkstoffklasse	Antidot
Eigenschaften
Molare Masse	149,21 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	202–206 °C[2]
Löslichkeit	leicht löslich in Wasser, schwer löslich in Ethanol 96 %[1]
Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[3] Achtung H- und P-Sätze H: 361d P: 201​‐​202​‐​280​‐​308+313​‐​405​‐​501[3]
Toxikologische Daten	6170 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[1]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Vorkommen

D-Penicillamin ist eine Vorstufe des Penicillins. In Schimmelpilzarten, die Penicillin auf natürlichem Wege herstellen können, ist es daher ein Zwischenprodukt des natürlichen Stoffwechsels.

Gewinnung und Darstellung

Der Ausgangsstoff für aus Penicillin synthetisch hergestelltes D-Penicillamin ist die Aminosäure Valin. Alternativ wird D-Penicillamin in einer dreizehnstufigen Synthesekette aus Isobutyraldehyd, Ammoniak und Schwefel hergestellt, mit der Asinger-Reaktion als Startreaktion.^[4]

Analytik

Die Bestimmung der Enantiomerenreinheit kann durch Messung des Drehwertes oder durch chirale Dünnschichtchromatographie erfolgen.^[5]

Medizinische Bedeutung

D-Penicillamin kann als Arzneistoff eingesetzt werden bei

• Morbus Wilson/hepatolentikuläre Degeneration: D-Penicillamin bildet aufgrund seiner molekularen Struktur leicht Chelatkomplexe. Die Thiol-Gruppe besitzt eine hohe Affinität zu Kupfer, dadurch kann das krankheitsbedingt überschüssige Kupfer an das Molekül gebunden und über den Urin aus dem Körper ausgeschieden werden.
• Schwermetall-Vergiftungen: Schwermetalle können irreversibel an Enzyme binden und diese in ihrer Funktion hemmen oder sie vollständig deaktivieren. Hier wird ebenfalls die chelatbildende Eigenschaft von D-Penicillamin ausgenutzt. Das Molekül bindet im Körper vorhandene freie Metallionen. Diese können anschließend ausgeschieden werden.
• Cystinsteinen: Cystin-Harnsteine entstehen, wenn sich übermäßig Cystein und Homocystein unter Bildung einer Disulfidbrücke zusammenballt. Die Thiol-Gruppe des D-Penicillamins vermag diese Disulfidbindungen zu spalten und somit die Harnsteine aufzulösen.
• rheumatoider Arthritis: Es beeinflusst hier bei unbekanntem Wirkmechanismus die Kollagenbildung und führt zu einer Verminderung des Rheumafaktors^[6]
• Sklerodermie: verhindert bzw. verbessert teilweise die Induration der Haut und die Beteiligung weiterer Organe^[7]

Unerwünschte Wirkungen von Penicillamin (Auswahl, gelegentlich bis häufig):

• Teratogenität: Bei gebärfähigen Frauen ist auf eine wirksame Schwangerschaftsverhütung zu achten.
• Hauterscheinungen (häufig, 1 bis 10 %)
• Nierenschädigung (häufig)
• Knochenmarkschädigungen (häufig)
• Myasthenisches Syndrom (gelegentlich, 0,1 bis 1 %)

Wechselwirkungen mit anderen Arzneimitteln

Bei gleichzeitiger Anwendung von Goldpräparaten in der Therapie der rheumatoiden Arthritis wird das Gold im Komplex gebunden und somit unwirksam, eine Kombination ist auch mit Azathioprin nicht geeignet, das dies zu einer erhöhten Knochenmarkstoxizität führt. Auch eine gemeinsame Anwendung mit Chloroquin ist kontraindiziert.^[6]

Toxizität

Der LD₅₀-Wert für die orale Gabe des Racemates aus D- und L-Penicillamin liegt im Modellorganismus Ratte bei 365 mg/kg. Für das reine D-Penicillamin sind auch bei einer Dosis von 1200 mg/kg dagegen keinerlei Anzeichen einer Toxizität gegeben.^[8]

Handelsnamen

Monopräparate

Artamin (A), Metalcaptase (D), Trolovol

Weblinks

• Stereochemie von Penicillamin